Bekannte Profile dieser Art sind beispielsweise aus der DE 32 03 361 A1 oder der DE 38 01 564 A1 bekannt und dienen als Wärmedämmprofile zwischen Metallprofilteilen und bestehen aus hochfestem Kunststoff mit schlechten Wärmeleiteigenschaften, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyamid. Diese Verbundprofile werden vor allem bei der Fertigung von Fenster- oder Fassadenelementen eingesetzt.

Diese Verbundprofile und damit auch die Voll-oder Hohlkammer- profile aus Kunststoff sind erheblichen Einwirkungen ausge- setzt, beispielsweise Windbelastungen, lotrechten Lasten, ins- besondere hervorgerufen durch das Eigengewicht einer Verglasung und vor allem herrührend von Temperaturdifferenzen zwischen dem außen und dem innen angeordneten Metallprofilteil des Verbund- profils. Je weniger sich das Kunststoffmaterial der Isolierpro- file unter klimatischem Einfluß, nämlich Temperatur und Luft- feuchtigkeit, verändert, desto geringer sind die daraus resul- tierenden Spannungen an der Nahtstelle von Kunststoff-und Me- tallprofil.

Bislang wurde versucht, mit höheren Füllstoffgraden des verwen- deten Kunststoffmaterials, insbesondere unter Verwendung von mineralischen Verstärkungs-und Füllstoffen, insbesondere Glas- fasern, das Ausdehnungsverhalten der Kunststoffmaterialien gün- stig zu beeinflussen, nämlich deren Ausdehnungskoeffizienten herabzusetzen.

Höhere Füllgrade führen aber gleichzeitig zu einer Reihe von Nachteilen. Neben den erhöhten Rohstoffkosten und höherem Ge- wicht der Isolierprofile entstehen Probleme in der Verarbeitung des Rohmaterials, insbesondere im Hinblick auf Verschleiß und Produktivität. Glasfaserverstärkte Kunststoffe können nach dem Extrudieren und Erstarren unerwünschte Anisotropien, Eigenspan- nungen, eine stark abnehmende Duktilität und vor allem wiederum eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der reine Kunststoff aufwei- sen.

Gemäß der DE 38 O1 654 AI wird versucht, die Wärmeleitfähigkeit des Isolierprofils durch die Inkorporation von kleinen Glas- hohlkugeln zu reduzieren. Diese Technologie findet aber sehr schnell ihre Grenzen, und im Hinblick auf die verschärften An- forderungen hinsichtlich der Energieeinsparung durch den Ge- setzgeber und der Hersteller von Verbundprofilen wird diese Technologie nicht mehr allen Fällen gerecht.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Voll-oder Hohlkammerprofil so weiterzubilden, daß die vorstehend be- schriebenen Nachteile möglichst weit zurückgedrängt werden.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Voll-oder Hohlkammerkunststoffprofil dadurch gelöst, daß dieses eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial und einen Kernbereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoff- material aufweist.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Hohlkammerprofil gelöst, wel- ches gekennzeichnet ist durch eine Oberflächenschicht aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial, einen Kern- bereich mit einer feinporigen, geschlossenzelligen Zellstruktur aus einem zweiten Kunststoffmaterial und einer die Hohlkammer definierenden, aus einem kompakten, nicht-porösen dritten Kunststoffmaterial hergestellten, inneren Oberflächenschicht.

Die Zellstruktur des Kernbereiches wird geschlossenzellig ge- wählt, so daß eine Vielzahl von isolierenden Gasvolumina in dem Kunststoffprofil vorhanden ist. Damit wird ein optimaler Wärme- durchgangswiderstand erhalten. Die Feinporigkeit und Geschlos- senzelligkeit des Kernbereichs ist auch unter dem Gesichtspunkt wichtig, daß die mechanischen Eigenschaften nicht mit der Ab- nahme der Dichte parallel abnehmen, sondern in großem Umfang erhalten bleiben.

Herstellen lassen sich die erfindungsgemäßen Profile analog den in der DE 32 03 631 C2 und der DE 195 10 944 Cl beschriebenen Verfahren. Der feinporige Kern wird dabei durch Aufschäumen des zweiten Kunststoffmaterials mittels hierfür bekannten Agentien wie z. B. flüssiges CO2, Stickstoff oder Azodicarbonamid erhal- ten.

Durch die Beschränkung des kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterials auf die Ausbildung einer Oberflächenschicht des Kunststoffprofils und die Verwendung eines Kernbereiches mit einer feinporigen Zellstruktur wird eine erhebliche Redu- zierung der Wärmeleitfähigkeit des Profils insgesamt erreicht.

Die Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit ist im wesentlichen auf die Dichtereduzierung bzw. die Gaseinschlüsse in dem Kernbe- reich zurückzuführen. Diese ergibt parallel dazu ein geringeres Gewicht des Profils und führt zu erheblichen Einsparungen an Rohstoff bei der Herstellung des Kunststoffprofiles. Die mög- lichen Rohstoffeinsparungen betragen je nach Wanddicke der Oberflächenschicht (en) und dem Einsatzfall bis zu 60 %. Bei gleichen Abmessungen des Profils gelangt man bei nur geringen Einbußen beim Steifigkeitsfaktor (Querbiegesteifigkeit) zu erheblich verminderten Metergewichten.

Gegenüber herkömmlichen Profilen kann bei gleichem Metergewicht die Profildicke größer dimensioniert werden, woraus sich erheb- lich höhere Steifigkeiten bzw. Biegefestigkeiten des Kunst- stoffprofils ergeben. Überraschenderweise erhält man beispiels- weise verdoppelte Quersteifigkeitsfaktoren bei nur geringfügig erhöhter Wanddicke, und dies resultiert insbesondere aus der Verwendung von feinporigen Strukturen im Kernbereich, deren me- chanische Eigenschaften keinen linearen Zusammenhang mit der Dichte aufweisen, wie dies von freigeschäumten, bekannten groß- porigen Zellstrukturen geläufig ist.

Um optimale mechanische Eigenschaften, insbesondere Festigkeit zu erreichen, wird darauf geachtet, daß die Porosität oder die Zellstruktur im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Kernbereichs gleichförmig ist. Insbesondere ist von Bedeutung die Zellgröße innerhalb eines vorgegebenen Rahmens zu halten, beispielsweise innerhalb des weiter unten empfohlenen, und grö- bere Zellen an vereinzelten Stellen im Querschnitt zu vermei- den.

Im Falle der Hohlkammerprofile mit innerer Oberflächenschicht aus kompaktem Kunststoffmaterial wird man bevorzugt die Struk- tur des Profils so ausbilden, dass der Kernbereich mit seiner Zellstruktur von der Oberflächenschicht und der die Hohlkammer oder Hohlkammern definierenden inneren Oberflächenschicht voll- kommen eingeschlossen ist.

Bevorzugt werden hierbei die Oberflächenschicht, der Kernbe- reich und die innere Oberflächenschicht mindestens in Teil- bereichen des Profils als Sandwich-Struktur ausgebildet, bei der die Oberflächenschicht, die innere Oberflächenschicht und der dazwischen eingeschlossene Kernbereich im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Schichten bilden.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Profile verwendeten ersten, zweiten und dritten Kunststoffmaterialien können gleich oder verschieden sein und können Verstärkungsstoffe, Füllstof- fe, Modifier und/oder Zuschlagstoffe enthalten. Bei den Ver- stärkungsstoffen kommen Kurz-, Lang-und/oder Endlosfasern, insbesondere Glas-, Kohle-, Aramid-oder Naturfasern zum Ein- satz. Als Füllstoffe eignen sich Glaskugeln, Glashohlkugeln, Wollastonit, Glimmer und Nanopartikel.

Unter die Gruppe der Modifier fallen Schlagzähmodifier, UV-Hit- zestabilisatoren, Leitfähigkeitssubstanzen, Keimbildner, Kopp- lungsagentien etc..

Bei Profilen, welche einen angeformten Flansch aufweisen, der von einer entsprechenden Nut der Metallprofile eines Wärmedamm- verbundprofiles eingesetzt wird, empfiehlt es sich, den Flansch an seiner Oberfläche mindestens bereichsweise mit einer feinpo- rigen Beschichtung, beispielsweise durch Koextrusion, zu verse- hen. Dadurch kann der Flansch gegenüber der ihn aufnehmenden Nut des zugehörigen Metallprofiles etwas untermaßig hergestellt werden, und die Nutwände können durch eine Rändeloperation an den Flansch angedrückt werden und die feinporige Beschichtung verformen. Dadurch wird ein besonders guter Formschluß zwischen dem Flansch des Profiles und der Nut des Metallprofiles er- reicht.

Die mittlere Zellgröße der Zellstruktur des Kernbereiches soll- te insbesondere im Bereich von 0, 005 bis 0, 1 mm (Durchmesser) liegen, vorzugsweise im Bereich von 0, 02 bis 0, 05 mm. In diesen Bereichen ist ein Optimum der Masseneinsparung und Erhalt der mechanischen Eigenschaften gegeben.

Die Dichte des Materials im Kernbereich kann gegenüber der Dichte des Rohmaterials um bis zu ca. 60 % vermindert werden.

Die Kunststoffmaterialien, die als Rohstoffe für die Herstel- lung der erfindungsgemäßen Profile in Frage kommen, reichen von thermoplastischen, duroplastischen bis zu elastomeren Kunst- stoffmaterialien oder Mischungen hieraus.

Normalerweise wird man für das erste, das zweite und gegebenen- falls das dritte Kunststoffmaterial dasselbe Rohmaterial ver- wenden, wobei durch entsprechende Verfahrensführung erreicht werden kann, daß sich die kompakte Oberflächenschicht quasi automatisch ergibt und für die Bildung der kompakten Oberflä- chenschicht neben dem porösen Kernbereich nicht unbedingt auf ein Koextrusionsverfahren zurückgegriffen werden muß.

In besonderen Fällen wird der Kernbereich des erfindungsgemäßen Profils aus einem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt, wel- ches sich von dem Kunststoffmaterial der Oberflächenschicht (erstes Kunststoffmaterial) unterscheidet. Dies eröffnet dann die Möglichkeit, daß für die Bildung der Oberflächenschicht ein hochwertiges Kunststoffmaterial verwendet wird, während im Kernbereich ein preislich wesentlich günstigeres Kunststoffma- terial Verwendung finden kann. Gleiches gilt für das dritte Kunststoffmaterial.

Die erfindungsgemäßen Profile werden für besondere Anwendungs- zwecke an der Oberfläche vollständig oder mindestens bereichs- weise mit Primern, Haftlacken und/oder Leitlacken beschichtet.

Damit lassen sich die erfindungsgemäßen Profile auf Nachbehand- lungsverfahren wie das Pulver-Naßlackier-oder Anodisierverfah- ren vorbereiten.

Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Profile sind insbesonde- re Wärmedämmprofile bei der Herstellung von Metall-Kunststoff- verbundprofilen.

Gegenstand der Erfindung sind schließlich wärmegedämmte Ver- bundprofile, insbesondere für die Herstellung von Fenstern, Tü- ren, Fassaden oder dergleichen mit einem inneren und einem äu- ßeren Metallprofil, welche über mindestens ein erfindungsgemä- ßes Kunststoffprofil wie zuvor beschrieben verbunden und auf einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten sind.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen : Figur 1 : Eine schematische Schnittansicht durch ein erstes erfindungsgemäßes Kunststoffprofil ; Figur 2 : eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kunststoffprofils ; Figur 3 : eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Hohlkammerkunststoffprofil ; Figur 4 : eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hohlkammerkunststoffprofiles ; Figur 5 eine schematische Schnittansicht durch eine Variante des erfindungsgemäßen Hohlprofils gemäß Figur 4 ; und Figur 6 eine schematische Schnittansicht durch eine Variante des erfindungsgemäßen Vollprofils gemäß Figur 2.

Figur 1 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Kunststoffvollprofil mit einer Oberflächenschicht 12 aus einem kompakten, nicht-porösen ersten Kunststoffmaterial und einem Kernbereich 14 aus einem feinporigen zweiten Kunststoffmaterial mit einer geschlossenen Zellstruktur.

Das Profil selber setzt sich im Querschnitt gesehen aus einem Steg 16 sowie einem Flansch 18 zusammen, welcher im Querschnitt eine Trapezform aufweist.

Der Flansch 18 ist so ausgebildet, daß er von einer komplemen- tär ausgebildeten Nut eines Metallprofilteiles aufgenommen wer- den kann, welches einen Teil eines Verbundprofiles bildet. ob- licherweise wird das Profil 10 in seiner einfachsten Form spie- gelbildlich zu dem gezeigten Flansch 18 angeordnet einen weite- ren Flansch aufweisen, so daß zwei Metallprofilteile über das Profil 10 auf Abstand gehalten und miteinander verbunden werden können.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke Si des Kernbreichs 1, 76 mm (gemessen am Steg 16) und die Wandstärke s2 der Oberflächenschicht 12 ist am gesamten Profil 10 ungefähr gleich, d. h. sowohl im Stegbereich 16 als auch in dem Flanschbereich 18, und beträgt beispielsweise 0, 12 mm.

Demzufolge reicht der geschlossenzellige, feinporige Kernbe- reich 14 bis in die trapezförmige Struktur des Flansches 18 hinein.

Dies verleiht dem Profil insbesondere auch in seinem Flanschbe- reich 18 eine besondere Duktilität, was sich beim Rändeln der den Flansch 18 aufnehmenden Nut des Metallprofilteiles positiv bemerkbar macht, indem die gerändelten Metallprofilbereiche leichter in das Material des Flansches 18 eindrückbar sind und somit leichter ein FormschluB zwischen dem Metallprofilteil und dem Flansch 18 des Profils 10 herstellbar ist.

Mit einem solchen Aufbau des Profiles 10 kann gegenüber einem Vollprofil aus demselben Material wie die Oberflächenschicht 12 eine erhebliche Gewichtsreduzierung bei einem allenfalls uner- heblichen Steifigkeitsabfall erzielt werden.

Aus den in den Tabellen I und II gelisteten Werten verschiede- ner mechanischer Parameter lassen sich die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Aufbaus der Hohlprofile im einzelnen ab- lesen. Die Werte gelten für ein Vollprofil gemäß Fig. 1, herge- stellt aus Polyamid 66 mit einem Kurzglasfasergehalt von 25 Gew. %. Das Vergleichsprofil weist dieselben äußeren Abmessungen auf, ist jedoch durchgängig aus dem kompakten, nichtporösen Kunststoffmaterial aufgebaut wie die Oberflächenschicht 12 des erfindungsgemäßen Profils 10. Die angegebenen Werte gelten für Profile im Feuchtegleichgewicht (23°C und 50 % Luftfeuchtig- keit).

Die Porengröße der Zellen im Kernbereich der erfindungsgemäßen Profile liegt im Bereich von ca. 0, 02 bis 0, 05 mm.

Der Quersteifigkeitsfaktor ist pro mm Steghöhe h angegeben, das Metergewicht für einen Steg mit ca. 20 mm Steghöhe h.

Zur Bildung des Kernbereichs wurde flüssiges CO, verwendet.

Tabelle I zeigt anschaulich, daß bei dem erfindungsgemäßen Pro- fil eine Gewichtsreduzierung um 28 % erzielbar ist, ohne daß die Quersteifigkeit darunter merklich leidet. Lediglich ein Ab- fall um 6, 8 % wird beobachtet.

Tabelle I Beispiel 1 Vergleichsbeispiel Kernbereich 14 (porös) Dicke S1 mm 1, 76- WLZ #1 W/m*K 0,14 E-Modul E, Mpa 2700 Dichte #1 g/cm3 0,90 Oberflächenschicht 16 (kompakt) + Gesamtprofil Dicke s2 mm 0, 12 2, 00 WLZ 2 W/m*K 0, 32 0132 E-Modul E2 Mpa 3000 3000 Dichte #2 g/cm3 1,32 1,32 Gesamtprofil 10 Gesamtdicke mm 2, 00 2, 00 Wärmebrückenfaktor s* ?, mm*W/m*K 0, 32 0, 64 Querbiegesteifigkeit E*l Mpa*mm4 1864 2000 Metergewicht g/m 38, 0 52, 8 Tabelle II zeigt anhand der Beispiele 2 bis 4, daß bei einer geringfügigen Vergrößerung (statt 2, 00 mm : 2, 50 mm) der Ge- samtdicke mit dem erfindungsgemäßen Profil eine erhebliche Steigerung des Quersteifigkeitsfaktors erzielbar ist (> 100 %), wobei das Profil immer noch ein geringeres Metergewicht, ver- glichen mit dem herkömmlichen Profil des Vergleichsbeispiels, aufweist.

Tabelle II Beispiel2 Beispiel3 Beispiel 4 Vergleichsbeispiel Kernbereich 14 (por#s) + + + - Dicke s1 mm 1,9 1,5 1,2 - WLZ #1 W/m*K 0,14 0,10 0,05 - E-Modul E1 Mpa 2700 2200 1500 - Dichte #1 g/cm3 0,90 0,60 0,30 - Oberfl#chenschicht 16 (kompakt) + + + Gesamtprofil Kicke s2 mm 0,30 0,50 0,65 2,00 WLZ #2 W/m*K 0,320 0,320 0,320 0,320 E-Modul E2 Mpa 3000 3000 3000 3000 3000 Dichte #2 g/cm3 1,32 1,32 1,32 1,32 Gesamtprofil 10 Gesamtdicke mm 2,50 2,50 2,50 2,00 W#rmebrückenfaktor s*# mm*W/m*K 0,46 0,47 0,48 0,64 Querbiegesteifigkeit E*I Mpa*mm4 4205 4181 4190 2000 Metergewicht g/m 50,0 44,4 41,5 52,8 Figur 2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels in Figur 1, wobei hier ein Profil 20 vorgestellt wird, welches neben ei- ner Oberflächenschicht 22 einen feinporig und geschlossenzellig aufgebauten Kernbereich 24 aufweist. Auch hier handelt es sich um ein sogenanntes Vollmaterial, wobei gegenüber der Aus- führungsform von Figur 1 der Kernbereich sich nur in den Be- reich des Steges 26, nicht jedoch in dem Flanschbereich 28 hin- ein erstreckt. Die Gewichtsreduzierung, die bei diesem Profil beobachtet wird, ist nicht ganz so groß wie die bei dem in Fi- gur 1, und die verbesserte Duktilität im Flanschbereich 28 ent- fällt hier ebenfalls im Vergleich zu dem Profil gemäß Figur 1.

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Hohlkammerkunststoffprofil 30 mit einer kompakten Oberflächenschicht 32 und einem feinpo- rigen, geschlossenzelligen Kernbereich 34. Der Hohlraum des Hohlprofils 30 ist durch einen Steg 36 unterteilt, wobei sich der Kernbereich 34 in den Steg 36 hinein erstreckt. Allerdings bildet der Kernbereich nicht die innere Oberfläche 38 des Hohl- profiles, sondern diese wird durch ein kompaktes Material aus dem ersten Kunststoffmaterial gebildet, wie auch die (äußere) Oberflächenschicht 32. Dadurch entsteht in Teilbereichen des Profils eine Art Sandwich-Struktur mit parallel angeordneter äußerer Oberflächenschicht 32, Kernbereichsschicht 34 und inne- rer Oberflächenschicht 38.

Auch hier weist das Profil wieder einen Stegbereich 40 auf, an den sich am freien Ende ein Flansch 42 anschließt.

Eine Variante des in Figur 3 dargestellten Hohlkammerprofils liegt in der Ausführungsform der Figur 4 vor, bei der das Pro- fil 44 von einer Oberflächenschicht 46 aus einem kompakten nicht-porösen Kunststoffmaterial und einem feinporigen, ge- schlossenzelligen Kernbereich 48 gebildet wird, der nun direkt an den Hohlraum des Hohlprofils 44 angrenzt. Dieser Hohlraum ist wiederum durch einen Innensteg 50 unterteilt, welcher bei dieser Ausführungsform vollständig aus dem Material des Kernbe- reichs 48 hergestellt ist.

Figur 5 stellt eine Variante der Ausführungsform der Figur 4 dar wobei das erfindungsgemäße Profil 52, ähnlich wie das Pro- fil 30 der Figur 3, den Kernbereich 54 eingefaßt zwischen der äußeren kompakten, nicht-porösen Oberflächenschicht 56 und ei- ner kompakten inneren Oberflächenschicht 58 aufweist. Der Kern- bereich 54 erstreckt sich wie in Figur 4 in den Bereich des Flansches 59. Auch hier liegen in Teilbereichen, wie im Zusam- menhang mit Figur 3 beschrieben, Sandwich-Strukturen vor.

Figur 6 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Profil 60 mit einer Oberflächenschicht 62 und einem Kernbereich 64,, wobei sich die Struktur des Profils in einen Steg 66 und einen Flansch 68 aufteilt. Der feinporige Kernbereich erstreckt sich hier nicht in den Bereich des Flansches 68. Die erhöhte Dukti- lität, die sich bei solchen Ausführungsformen findet (siehe z. B. Ausführungsform der Figur 1) läßt sich auch bei dieser Va- riante erreichen, dadurch, daß man auf einem Oberflachenbereich der Oberflächenschicht 62, die Teil des Flansches 68 ist eine feinporige Beschichtung 70 vorsieht. Hier ergeben sich ähnliche Vorteile wie sie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben sind.