Die Erfindung betrifft einen Profilkörper aus einer Formmasse, die ein Blockcopolymer, Holzteilchen, sowie einen Haftvermittler umfasst.

Ein derartiger Komposit-Profilkörper ist bekannt aus der WO 00/63285 A1. Abschnitte eines derartigen Profilkörpers lassen sich nur mit relativ großem Aufwand miteinander verbinden. Damit ist der Herstellungsaufwand von Formteilen aus solchen Profilkörpern, bei denen mehrere Profilkörperabschnitte miteinander verbunden werden müssen, zum Beispiel von Fenster- oder Türrahmen, recht hoch.

Formmassen mit einem Polymer- und einem Holzbestandteil, die unter anderem zur Her¬ stellung von Profilkörpern eingesetzt werden, sind darüber hinaus beschrieben in der US 5951927 A, der WO 95/13179 A1 , der EP 1396332 A1, der EP 1140448 B1 , der WO 98/19838 A2, der WO 97/36720 A1 , der WO 90/14935 A1 und der WO 95/04111 A1.

Ausgehend von den im Stand der Technik beschriebenen Formmassen war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Profilkörper der eingangs genannten Art derart weiterzu¬ bilden, dass die Verarbeitbarkeit verbessert, insbesondere der Montageaufwand verringert wird, wobei gleichzeitig die vorteilhaften Eigenschaften einer Materialkombination aus ei¬ nem Blockcopolymer einerseits und einem Holzanteil andererseits, insbesondere einem zu Holz sehr ähnlichen Aussehen, weiterhin genutzt werden sollen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Profilkörper mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Formmasse, umfassend ein Copolymer und einen Anteil Holzteilchen dann hinsichtlich der Verarbeitbarkeit besonders vorteilhafte Ei¬ genschaften hat, wenn das Copolymer in der Formmasse überwiegt, also mit einem größe¬ ren Gewichtsanteil vorliegt als die Holzteilchen.

Überraschend hat sich herausgestellt, dass die normalerweise bei einer Erhöhung des Co- polymeranteils zu erwartende Verschlechterung beim Kriechmodul des resultierenden Pro¬ filkörpers nicht so stark ins Gewicht fällt wie die Verbesserung hinsichtlich der Kerbschlag¬ zähigkeit, die aufgrund der Erhöhung des Copolymeranteils im Vergleich zur Formmasse nach dem Stand der Technik resultiert.

Zudem hat die erfindungsgemäße Formmasse ein vorteilhaftes Schweißverhalten, so dass sich Profilkörperabschnitte, zum Beispiel zur Herstellung von Eckbereichen eines Rah¬ mens, leicht miteinander verschweißen lassen. Dies kann insbesondere bei der Montage von Fenster- und Türrahmen aus den erfindungsgemäßen Profilkörpern genutzt werden. Die Vorteile, die der Einsatz von Holzteilchen in der Formmasse für einen Profilkörper mit sich bringt, bleiben trotz der Verringerung des Holzteilchenanteils im Vergleich zu den Formmassen nach dem Stand der Technik weitestgehend erhalten. Die erfindungsgemä¬ ßen Profilkörper weisen eine geringe Wärmedehnung, eine hohe Steifigkeit und einen gu¬ ten Elastizitätsmodul (E-Modul) auf. Der Holzteilchenanteil führt wiederum insbesondere zu einer im Vergleich zu einem reinen Kunststoff-Profilkörper ansprechenderen Haptik. Die Einfärbung der Formmasse, die abschnittsweise erfolgt, verleiht dem daraus hergestellten Profilkörper ein weitgehend holzähnliches Aussehen. Es resultiert ein Profilkörper, aus dem Formteile kostengünstig und wirtschaftlich herstellbar sind. Andere, wesentlich aufwändige¬ re Verbindungstechniken für derartige Profilabschnitte insbesondere in Eckbereichen, wie zum Beispiel Verkleben oder Verschrauben, müssen nicht zum Einsatz kommen.

Ein Blockcopolymer nach Anspruch 2 hat sich als Bestandteil einer Formmasse zur Her¬ stellung eines Profilkörpers mit einer vorteilhaften Kombination von Materialeigenschaften als besonders geeignet herausgestellt.

Alternativ steht auch die Möglichkeit zur Verfügung, als Bestandteil für die Formmasse ein Random Copolymer nach Anspruch 3 einzusetzen. Welche der beiden genannten Alterna¬ tiven für das Copolymer tatsächlich eingesetzt wird, entscheidet sich anhand der für den Profilkörper geforderten Materialparameter und sonstigen Gebrauchseigenschaften.

Materialparameter nach den Ansprüchen 4 bis 6 lassen sich durch eine entsprechende Vorgabe der Gewichtsanteile von Copolymer, Holzteilchen, Haftvermittler und Farbmittel so einstellen, dass die beanspruchten Grenzwerte erreicht werden. Im Allgemeinen gilt, dass die Kerbschlagzähigkeit zunimmt, je höher der Copolymeranteil ist. Durch die Auswahl des für das Copolymer eingesetzten Polymermaterials und durch die Auswahl des Haftvermitt-

lers kann die Kerbschlagzähigkeit weiter vorteilhaft beeinflusst werden. Entsprechendes gilt für den Kriechmodul und den Schweißfaktor.

Der Kriechmodul ist im Allgemeinen umso höher, je größer der Anteil an Holzteilchen ist. Der Schweißfaktor wiederum ist im Allgemeinen umso höher, je höher der Gewichtsanteil des Copolymers ist.

Ein Propylen-Blockcopolymer nach Anspruch 7 ist halogenfrei und damit ökologisch unbe¬ denklich. Auch andere Polymermaterialien können grundsätzlich zum Aufbau der Form¬ masse herangezogen werden. Hierzu gehört zum Beispiel Polyethylen.

Ein Aufbau des Blockcopolymers nach Anspruch 8 hat sich als zur Erreichung vorteilhafter Materialparameter als besonders geeignet herausgestellt. Mit einer derartigen Zusammen¬ setzung lässt sich eine vorteilhafte Kombination mit hoher Kerbschlagzähigkeit, hohem Kriechmodul und hohem Schweißfaktor erreichen.

Dies gilt insbesondere beim Einsatz eines Copolymers nach den Ansprüchen 9 bis 11 und bei der Verwendung eines Blockcopolymers nach den Ansprüchen 12 und 13.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Farbmittel zur Einfärbung der Formmasse nach Anspruch 14 Pigmente zu Einsatz kommen, die ausgewählt sind aus anorganischen Pigmenten wie Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz, Rotpigmenten, Gelbpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Braunpigmenten und / oder aus organischen Pigmenten wie Ruß, Schwarzpigmenten, Gelbpigmenten, Rotpigmenten, Grünpigmenten, Blaupigmenten, Violettpigmenten, Braunpigmenten. Alternativ lassen sich Farbstoffe, wie gelbe, rote, grüne, blaue, violette, oder braune Farb¬ stoffe vorteilhaft zur Einfärbung einsetzen.

Es ist auch möglich, die Einfärbung mit anderen Farbmitteln mit Trägerrohstoffen, wie flüs¬ sigen oder pastösen Trägerrohstoffen oder mit Farbmasterbatches vorzunehmen.

In der Formmasse für die Herstellung von Profilkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung können nach Anspruch 15 optional Additive enthalten sein, wie Schaumbildner, Stabilisato¬ ren, Gleitmittel, Bio- und Fungizide und Flammschutzmittel.

Um ein zu Holz vergleichbares Aussehen des Profilkörpers zu erzeugen, ist dieser nach Anspruch 16 aus einer abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse hergestellt,

dabei weist nach Anspruch 17 die abschnittsweise Farbmittel aufweisende Formmasse eine dem jeweiligen Abschnitt zugeordnete Farbe auf.

Ein zu Holz vergleichbares Aussehen des Profilkörpers ist nach Anspruch 18 erreichbar, wenn Abschnitte der abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse unterschiedliche Farbtöne aufweisen.

Die sich farblich unterscheidenden Abschnitte können als Streifen oder Bänder oder Flä¬ chen oder Flecken oder Punkte oder Maserierungen ausgebildet sein. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die jeweils nebeneinander angeordneten Ab¬ schnitte alternierend in beispielsweise zwei Farben, die sich voneinander deutlich unter¬ scheiden, eingefärbt sind.

Es können aber auch drei oder mehr unterschiedliche Farben vorgesehen sein, um so eine noch besser an ein Holzaussehen angepasste Optik des erfindungsgemäßen Profilkörpers zu erreichen.

Der Farbtonmittelwert nach Anspruch 19 der abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse nach DIN 5033 (gemessen an vier Messpunkten und mit großer Blende) soll dabei vorteilhafterweise folgender Beziehung genügen: L = + 15 bis + 90, a = - 30 bis + 60, b = 0 bis + 60.

Bevorzugt ist dabei nach Anspruch 20, dass der Farbtonmittelwert der abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse bevorzugt der Beziehung genügt: L = + 25 bis + 65, a = - 5 bis + 25, b = 0 bis + 35.

Der Kontrast zwischen farblich unterschiedlichen Abschnitten der Formmasse ist nach An¬ spruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass der Farbabstandswert Δ von Abschnitten der ab¬ schnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse unterschiedlicher Farbtöne durch Werte Δ L von bis zu 75 und/oder Δ a von bis zu 90 und/oder Δ b von bis zu 60 charakterisiert ist, wobei mindestens ein Farbabstandswert Δ L, Δ a, Δ b einen Wert größer 0 aufweist.

Hierdurch resultiert eine besonders hohe Übereinstimmung des erfindungsgemäßen Profil¬ körpers im Aussehen mit einer annähernd echten Holzoptik.

Eine hohe Übereinstimmung des Profils mit der Optik von Holz wird nach Anspruch 22 auch dadurch erreicht, dass der Gesamtfarbabstand Δ E von Abschnitten der abschnittsweise Farbmittel aufweisenden Formmasse unterschiedlicher Farbtöne gemäß DIN 5033 einen Wert von bis zu 132 aufweist.

Holzteilchen nach Anspruch 23 haben sich als guter Größenkompromiss herausgestellt, um über die Holzteilchen eine vorgegebene Steifigkeit, eine geringe Wärmedehnung und einen vorgegebenen E-Modul zu erreichen, wobei zudem auch eine ansprechende Haptik erziel¬ bar ist. Die beanspruchte Teilchengrößenverteilung kann durch eine entsprechende Vorbe¬ reitung bzw. Aufbereitung der Holzteilchen erreicht werden. Gegebenenfalls können ver¬ schiedene Holzsorten, die jeweils eine bestimmte Teilchengrößenverteilung aufweisen, miteinander gemischt werden, um so eine vorgegebene Teilchengrößenverteilung zu errei¬ chen. Die Holzteilchen können je nach Anforderung an den Profilkörper aus Hartholz oder Weichholz bestehen. Harthölzer sind zum Erreichen eines geforderten niedrigen Feuchtig¬ keitsgehaltes aufgrund ihrer geringen Wasseraufnahme besonders geeignet.

Holzteilchen nach den Ansprüchen 24 und 26 haben sich zur Erreichung der oben geschil¬ derten Vorteile als besonders geeignet herausgestellt.

Ein Feuchtigkeitsgehalt nach Anspruch 27 verhindert, dass der Profilkörper spröde wird. Insbesondere Holzteilchen aus Nadelhölzern können einen Profilkörper mit vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalt ergeben und sind gleichzeitig kostengünstig verfügbar.

Ein Haftvermittler nach den Ansprüchen 28 bis 32 führt zu einer guten Anbindung des Blockcopolymers an den Holzteilchen. Dies verbessert insbesondere die Kerbschlagzähig¬ keit sowie den Kriechmodul des Profilkörpers.

Zur weiteren Einstellung ausgewählter Materialparameter dient ein Füllstoff nach Anspruch 33. Als Füllstoffe kommen insbesondere in Betracht Naturfasern wie Hanf, Flachs, Sisal, Jute oder Zellulose; Kunstfasern wie Kohlenstofffasern, Polymerfasem z. B. auf Basis Po¬ lyamid, Polyester, Polyacrylnitril oder Regeneratzellulose sowie mineralische Füllstoffe wie Talkum, Wollastonit, Glasfasern oder Kreide.

Eine Beschichtung nach den Ansprüchen 34 bis 36 trägt insbesondere zum Schutz des Profilkörpers bei. Eine Koextrusionsbeschichtung nach Anspruch 35 ist in der Herstellung

besonders unaufwändig, da die Beschichtung gleichzeitig mit der Herstellung des die Be- schichtung tragenden Grundkörpers erfolgt. Insbesondere geeignet ist eine solche Koextrusionsbeschichtung auf Basis eines hoch UV-stabilisierten Polypropylencopolymers mit einem Titandioxidgehalt, der größer ist als 2%. Als Material für die Lackbeschichtung nach Anspruch 36 kommen z. B. in Frage Polyurethanlacke, Acryllacke, Melaminharzlacke oder Mischungen von diesen.

Damit eine bestimmte Kombination von Materialparametern erreicht werden kann, ist eine Unterteilung der Formmasse als Ausgangsmaterial bei der Herstellung des Profilkörpers in Rohmassenanteile nach Anspruch 37 vorteilhaft, da sich aus der nachfolgenden Mischung unterschiedlicher Holz- und Polymerfraktionen eine Rohmasse mit Parametern ergibt, die sich von denjenigen einer Formmasse mit einheitlichem Polymer- bzw. Holzanteil unter¬ scheiden. Auch mehr als zwei Rohmassenanteile können eingesetzt werden.

Formteile nach Anspruch 38 haben zunächst die oben angesprochenen Vorteile der Profil¬ körper. Der beanspruchte Eckbruchwert führt zu einem sehr stabilen Formteil, welches zum Beispiel als Fenster- oder Türrahmen eingesetzt werden kann.

Formteile nach Anspruch 39 weisen ebenso die oben angesprochenen Vorteile der Profil¬ körper auf. Der beanspruchte Wert des Schweißfaktors führt ebenfalls zu einem sehr sta¬ bilen Formteil, welches zum Beispiel als Fenster- oder Türrahmen eingesetzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er¬ läutert. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Komposit-Profilkörpers 1.

Der Profilkörper 1 ist als Rechteck-Vollprofil mit quadratischem Querschnitt dargestellt. Auch beliebige andere Querschnittsformen, mit einer Hohlkammer oder mehreren Hohl¬ kammern bzw. mit Stegen sind möglich.

Ein Grundkörper 2 des Profilkörpers 1 ist aus einer thermoplastisch verarbeitbaren Form¬ masse hergestellt. Die Formung des Profilkörpers 1 geschieht insbesondere durch Extrusi- on. Alternativ ist auch zum Beispiel ein Spritzgießen möglich.

Die Formmasse, aus der der Grundkörper gefertigt ist, enthält ein Copolymer welches als Propylen-Blockcopolymer ausgeführt ist, welches seinerseits aus Propylen-Homopolymer und Propylen-Copolymer aufgebaut ist. Die Herstellung eines derartigen Blockcopolymers ist beschrieben in der EP 1185757 B1. Das Propylen-Copolymer ist gummiartig. Das Block- copolymer macht beim Grundkörper 2 einen Gewichtsanteil von 55 % aus. Auch andere Gewichtsanteile des Blockcopolymers zwischen 50 und 70 % sind möglich. Das Homopo- lymer macht 90 % des Gewichtsanteils des Blockcopolymers aus. Auch andere Gewichts¬ anteile zwischen 80 und 98 % sind möglich. Das Homopolymer liegt als kohärente Matrix- komponente mit einer Dekadenregelmäßigkeit vor, die größer ist als 95 %. Die restlichen 10 % des Gewichts des Blockcopolymers entfallen auf das Copolymer. Auch andere Gewichtsanteile zwischen 2 und 20 % sind möglich. Das Copolymer seinerseits weist Propylen mit einem Gewichtsanteil von 60 % auf. Auch andere Gewichtsanteile zwi¬ schen 50 und 70 % sind möglich. Das restliche Gewicht des Copolymers, also ein Ge¬ wichtsanteil von 40 %, wird von Ethylen gebildet. Auch andere Gewichtsanteile zwischen 30 und 50 % sind möglich. Alternativ ist es möglich, anstelle des Ethylen ein weiteres C ₄ -C ₈ -σ- Olefin einzusetzen. Ein derartiges Olefin kann auch zusätzlich zu Ethylen Bestandteil des Copolymers sein. Das Copolymer liegt als dispergierte elastomere Komponente vor.

Das Copolymer weist zum Homopolymer ein Strukturviskositätsverhältnis von 2,0 auf. Auch andere Strukturviskositätsverhältnisse zwischen 0,9 und 4,0 sind möglich.

Insgesamt enthält das Propylen-Blockcopolymer des Ausführungsbeispiels 4 % Ethylen. Auch andere Gewichtsanteile zwischen 2,5 und 6,5 % Ethylen sind möglich.

Die Formmasse enthält außerdem Farbmittel zur Einstellung zweier Farbtöne, die sich von¬ einander unterscheiden. Der erste Farbton wird durch eine Mischung der folgenden Farb¬ mittel erreicht: 0,7668 % Titandioxid, 0,0014 % Ruß, 0,0095% Eisenoxidrot und 0,3430% Chromtitanat. Der zweite kontrastierende Farbton setzt sich wie folgt zusammen: 0,0236% Ruß, 0,3315% Eisenoxidrot und 0,7940% Chromtitanat.

Neben dem Blockcopolymer weist die Formmasse des Grundkörpers 2 Holzteilchen mit einem Gewichtsanteil von 40 % auf. Die Holzteilchen haben eine Teilchengröße zwischen 10 μm und 20000 μm, bevorzugt 10 μm und 2000 μm, wobei bei der Teilchengrößenver¬ teilung ein Häufungsmaximum, also ein Maximum in der Häufigkeitsverteilung, im Teil¬ chengrößenbereich zwischen 250 μm und 500 μm vorliegt. Es müssen nicht zwingend alle

Teilchengrößen zwischen 10 μm und 20000 μm vorliegen. Die Holzteilchen sind lignocellu- losische und/oder cellulosische Fasern, wobei entsprechend der oben genannten Teilchen¬ größe eine maximale Faserlänge von etwa 20 mm vorliegt. Die Fasern weisen bei einer Faserlänge kleiner 1500 μm ein durchschnittliches Aspektverhältnis zwischen Länge und Durchmesser von größer 2:1 und bei einer Faserlänge größer 1500 μm etwa eine Dicke von höchstens 750 μm auf. Der verwendete Holztyp für die Holzteilchen ist Hartholz. Auch Weichholz und andere Holzsorten sind möglich. Die Holzteilchen werden bei der Herstel¬ lung des Grundkörpers der Formmasse in Form von Pulver, Blöcken, Spänen, Pellets oder in einer anderen gut verarbeitbaren Darreichungsform zugegeben. Die Holzteilchen haben einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,5 Gew.-%. Auch andere Feuchtigkeitsgehalte zwischen 0 und 10 Gew.-% sind möglich, bevorzugt zwischen 0,5 und 7 Gew.-%.

Weiterhin weist die Formmasse einen Haftvermittler bzw. ein Haftvermittlersystem auf, wel¬ ches für eine Haftung zwischen dem Blockcopolymer und den Holzteilchen sorgt. Beim Haftvermittlersystem handelt es sich um mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Ethylen- Propylen-Blockcopolymer. Auch ein anderes mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polymer ist möglich. Der Haftvermittler liegt mit einem Gewichtsanteil von 3 % vor. Auch andere Gewichtsanteile zwischen 0,5 und 5 % sind möglich. Der Haftvermittler hat einen Pfrop¬ fungsgrad von 5 %. Auch andere Pfropfungsgrade zwischen 0,2 und 10 % sind möglich. Der Haftvermittler hat einen Schmelzindex von 75 g/10 min. Auch andere Schmelzindizes zwischen 1 und 400 g/10 min sind möglich. Der Schmelzindex wird hierbei bestimmt bei 190°C/2,16 kg gemäß ISO 1133 Verfahren A. Zusätzlich können der Formmasse Additive zugesetzt werden, z. B. Stabilisatoren und Gleitmittel. Die Additive können mit einem Ge¬ wichtsanteil von z. B. 2% vorliegen.

Bei einer Ausführungsvariante weist die Formmasse für den Grundkörper 2 zusätzlich ei¬ nen Füllstoff und Farbmittel zur Einstellung zweier Farbtöne, die sich voneinander unter¬ scheiden, auf. Der erste Farbton wird durch eine Mischung der folgenden Farbmittel er¬ reicht: 0,0058 % Titandioxid, 0,0040 % Ruß, 0,0578% Eisenoxidrot und 1 ,1411% Chrom- titanat. Der zweite kontrastierende Farbton setzt sich wie folgt zusammen: 0,0195% Ruß, 0,7205% Eisenoxidrot und 0,2685% Chromtitanat.

Der Grundkörper 2 und damit der Profilkörper 1 weist eine Kerbschlagzähigkeit auf, die größer ist als 9 kJ/m ² . Die Kerbschlagzähigkeit wird hierbei gemäß BS (British Standard) 2782 Teil 3 Methode 359/1984 bestimmt.

Die den Grundkörper 2 zugrundeliegende Formmasse weist ihrerseits eine Kerbschlagzä¬ higkeit auf, die größer ist als 6 kJ/m ² . Die Kerbschlagzähigkeit wird hierbei bestimmt gemäß ISO 179 (1eA). Die dem Grundkörper 2 zugrundeliegende Formmasse hat einen Kriech¬ modul, das größer ist als 840 N/mm ² . Der Kriechmodul wird bestimmt nach DIN ISO 899-2 (Dimensionen des Probekörpers 50 mm x 10 mm x 4 mm; Stützweite 40 mm) bei einer Temperatur von 23°C über 6 Tage bei einer Biegespannung von 12 N/mm ² . Die dem Grundkörper 2 zugrundeliegende Formmasse umfasst ein Copolymer mit einem Schmelz¬ index von 0,25 g/10min. Der Schmelzindex wird hierbei bestimmt bei 230°C/2,16 kg gemäß ISO 1133 Verfahren A. Auch andere Schmelzindizes zwischen 0,1 und 4 g/10 min sind möglich.

Der Grundkörper 2 trägt eine Beschichtung 3, die durch Koextrusion auf den Grundkörper 2 aufgebracht wurde. Alternativ kann die Beschichtung auch als Lackschicht aufgetragen werden.

Als Ausgangsmaterial für die Formmasse kann eine Mischung aus zwei zunächst separat erzeugten Rohmassenanteilen eingesetzt werden, wobei jeder Rohmassenanteil eine Holzfraktion und eine Blockcopolymerfraktion aufweist. Die Rohmassenanteile können da¬ bei verschiedene Hölzer und Blockcopolymere enthalten. Auch mehr als zwei Rohmassen¬ anteile können als Ausgangsmaterial der Formmasse dienen.

Der Profilkörper 1 dient als Zwischenprodukt zur Herstellung zum Beispiel von Rahmen, insbesondere Blendrahmen oder Flügelrahmen. Aus dem Profilkörper 1 können zum Bei¬ spiel Fenster oder Türen hergestellt werden. Die dabei aus dem Profilkörper 1 hergestellten Rahmen werden bspw. eckseitig durch Verschweißen von zwei aneinander anstoßenden und entsprechend zugeschnittenen Abschnitten des Profilkörpers 1 hergestellt. Eine so hergestellte Rahmenecke weist einen Eckbruchwert auf, der größer ist als 1800 N, wobei der Eckbruchwert gemäß ISO 514 bestimmt wird. Die Rahmenecke weist außerdem einen Schweißfaktor auf, der größer ist als 0,7. Der Schweißfaktor wird dabei gemäß DIN 53455 mittels eines Zugversuches bestimmt.

- Patentansprüche -