DE3236357A1 | 1984-04-05 | |||
DE29512502U1 | 1995-09-21 | |||
DE102012009838A1 | 2013-11-21 | |||
DE102008020988A1 | 2009-10-29 | |||
DE102013204693A1 | 2013-09-19 | |||
EP1225297A1 | 2002-07-24 |
Patentansprüche Metall-Kunststoff-Verbundprofil mit reduzierter Verformung bei Temperaturunterschieden zwischen innen und außen, umfassend: ein Innenprofil (2) aus Metall; ein Außenprofil (3) aus Metall; und ein Dämmprofil (4) aus Kunststoff; mit - einer schubfesten und in Querzugrichtung formschlüssigen Verbindung (6) zwischen dem Dämmprofil (4) und dem Innenprofil (2) und zwischen dem Dämmprofil (4) und dem Außenprofil (3) eine formschlüssige Verbindung in Querzugrichtung und eine gleitende Verbindung (7) in Schubrichtung; wobei : das Dämmprofil (4) eine Geometrie besitzt, die mindestens ein sich senkrecht zur Querzugrichtung erstreckendes Querelement (9a, 9b, 9c; 14) umfasst; und das Material des Dämmprofils (4) ein E-Modul von mindestens 10 GPa, vorzugsweise mindestens 20 GPa und besonders bevorzugt mindestens 40 GPa aufweist, um die Biegesteifigkeit des Metall-Kunststoff-Verbundprofils (1) zu erhöhen. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) aus GFK oder CFK, vorzugsweise aber aus GFK besteht. 3. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) ein erstes Dämmstegelement (4a) und ein zweites Dämmstegelement (4b) aufweist und die gleitende Verbindung (7) zwischen Dämmprofil (4) und Außenprofil (3) eine Gleitvorrichtung nahe dem Außenprofil (3) zwischen dem ersten Dämmstegelement (4a) und dem zweiten Dämmstegelement (4b) umfasst. 4. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) mindestens einen Hohlraum sowie jeweils eine Mehrzahl von Verbindungsstellen zu dem Innenprofil und dem Außenprofil aufweist. 5. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) als Hohlprofil mit einem oder mehreren Querstegen (9; 9a, 9b, 9c) ausgebildet ist und der Quersteg (9) oder die Querstege (9a, 9b, 9c) so angeordnet sind, dass ihre gemittelte Position näher am Außenprofil (3) als am Innenprofil (2) liegt. 6. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend mehrere Querschotte (14) an den Längsstegen (11) des Dämmprofils (4) . 7. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der Ansprüche 5 und 6, weiter umfassend eine Schicht mit geringer Emissivität (15) auf mindestens einem Quersteg (9; 9a, 9b, 9c) oder mindestens einem Querschott (14) . |
1. Metall-Kunststoff-Verbundprofil umfassend: ein Innenprofil (2) aus Metall; ein Außenprofil (3) aus Metall; und ein Dämmprofil (4) aus Kunststoff; wobei das Dämmprofil (4) eine Geometrie besitzt, die mindestens ein sich senkrecht zur Querzugrichtung erstreckendes Querelement (9a, 9b, 9c ; 14) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Kunststoff-Verbundprofil umfasst eine schubfeste und in Querzugrichtung formschlüssige Verbindung (6) zwischen dem Dämmprofil (4) und dem Innenprofil (2) und zwischen dem Dämmprofil (4) und dem Außenprofil (3) eine formschlüssige Verbindung in Querzugrichtung und eine gleitende Verbindung (7) in Schubrichtung; so dass das Metall-Kunststoff-Verbundprofil eine reduzierte Verformung bei Temperaturunterschieden zwischen innen und außen aufweist; wobei das Material des Dämmprofils (4) ein E-Modul von mindestens 10 GPa, vorzugsweise mindestens 20 GPa und besonders bevorzugt mindestens 40 GPa aufweist, um die Biegesteifigkeit des Metall-Kunststoff-Verbundprofils (1) zu erhöhen. GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 2. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) aus GFK oder CFK, vorzugsweise aber aus GFK besteht. 3. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) ein erstes Dämmstegelement (4a) und ein zweites Dämmstegelement (4b) aufweist und die gleitende Verbindung (7) zwischen Dämmprofil (4) und Außenprofil (3) eine Gleitvorrichtung nahe dem Außenprofil (3) zwischen dem ersten Dämmstegelement (4a) und dem zweiten Dämmstegelement (4b) umfasst. 4. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) mindestens einen Hohlraum sowie jeweils eine Mehrzahl von Verbindungsstellen zu dem Innenprofil und dem Außenprofil aufweist. 5. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmprofil (4) als Hohlprofil mit einem oder mehreren Querstegen (9; 9a, 9b, 9c) ausgebildet ist und der Quersteg (9) oder die Querstege (9a, 9b, 9c) so angeordnet sind, dass ihre gemittelte Position näher am Außenprofil (3) als am Innenprofil (2) liegt. 6. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend mehrere Querschotte (14) an den Längsstegen (11) des Dämmprofils (4) . GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 7. Metall-Kunststoff-Verbundprofil nach einem der Ansprüche 5 und 6, weiter umfassend eine Schicht mit geringer Emissivität (15) auf mindestens einem Quersteg (9; 9a, 9b, 9c) oder mindestens einem Querschott (14) . GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) |
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Metall-Kunststoff-Verbundprofil mit reduzierter Verformung bei Temperaturunterschieden.
Stand der Technik
Wärmegedämmte Verbundprofile werden für Rahmen von Fenstern, Türen oder Fassaden eingesetzt. Dabei wird zwischen einem Außenprofil aus Metall sowie einem Innenprofil aus Metall ein Dämmprofil oder eine Vielzahl einzelner Dämmstege zur
thermischen Entkopplung angeordnet, um den unerwünschten Wärmefluss zwischen dem Innen- und Außenprofil zu reduzieren. Bei herkömmlichen Verbundprofilen wird dabei eine
kraftschlüssige und daher schubfeste Verbindung zwischen dem Dämmprofil und dem Innen- und Außenprofil hergestellt. Die kraftschlüssige Verbindung erzeugt eine Biegesteifigkeit des Verbundprofils, welche zur Abtragung von Lasten in
Querzugrichtung, z.B. bei Winddruck oder bei Windsog benötigt wird. Die Querzugrichtung verläuft in Richtung des Abstands zwischen dem Innenprofil und Außenprofil, während die
Schubrichtung senkrecht dazu verläuft.
Da das Dämmprofil zwischen den Metallprofilen eine thermische Trennebene darstellt, die den Wärmefluss von dem einen
Metallprofil zum anderen begrenzt, entsteht allerdings bei der Herstellung eines als schubfester Verbund bezeichneten Verbundprofils mit kraftschlüssiger Verbindung in
Schubrichtung sowie in Querzugrichtung zwischen dem
Dämmprofil und den Metallprofilen die Schwierigkeit, dass bei einem Temperaturunterschied zwischen den das Verbundprofil bildenden Metallprofilen, eine Durchbiegung des
Verbundprofils erfolgt. Der Grund dafür besteht darin, dass sich aufgrund der größeren Längenausdehnung des Metallprofils mit höherer Temperatur eine Schubspannung zwischen den
Bauteilen des Verbundprofils ergibt, die sich aufgrund der Schubfestigkeit des Verbunds in einer Durchbiegung des
Verbundprofils in Richtung auf das Metallprofil mit der höheren Temperatur auswirkt.
Eine derartige Schwierigkeit aufgrund von
Temperaturdifferenzen tritt beispielsweise im Winter zwischen der Rauminnenseite und der Außenluft auf, sowie im Sommer, sobald die Sonneneinstrahlung zu einer Temperaturerhöhung des Außenprofils führt. Diese Verformungen werden als Bi-Metall- Effekt bezeichnet, wirken sich immer als Wölbung zur wärmeren Seite hin aus und beeinträchtigen die Funktion des mit dem Verbundprofil gebildeten Bauteils wie z.B. des Fensters oder der Tür. So kann es beispielsweise zu einem schwergängigen Schließen von Fenstern und Türen kommen. Weitere mögliche Schwierigkeiten können Einschränkungen bei der Luftdichtheit und Schlagregendichtheit sein. Schließlich kann die
Durchbiegung auch an Trennwandausschlüssen störend sichtbar werden .
Im Stand der Technik wurden bereits mehrere Abhilfemaßnahmen vorgeschlagen. Zum einen lässt sich der Bi-Metall-Effekt verringern, indem die Temperaturunterschiede verringert werden. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die thermische Trennung verschlechtert wird, was allerdings erhöhte Wärmeverluste im Winter bedeutet. Insbesondere kann die Wärmedämmung durch das Anbringen von lokalen Wärmebrücken verschlechtert werden, wodurch die Temperaturdifferenzen zwischen Innen- und Außenprofil verringert und die damit verbundene Längenänderung und Durchbiegung herabgesetzt werden .
Eine weitere Maßnahme besteht darin, die IR-Reflexion der Außenoberfläche zu erhöhen, was sowohl für den Sommerfall als auch den Winterfall wirksam ist. Der Nachteil dieser Maßnahme besteht allerdings darin, dass die Oberflächenvarianten des Außenprofils zur Gebäudeaußenseite hin eingeschränkt werden.
Eine weitere Alternative besteht darin, die Verbundwirkung des Gesamtprofils zu verschlechtern. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass die Steifigkeit der Dämmstege reduziert wird, wie in der DE 20 2012 003 730 Ul beschrieben wird .
Eine weitere mögliche Maßnahme ist in der DE 296 23 019 Ul beschrieben. Bei dem darin beschriebenen wärmegedämmten Verbundprofil wird zur Vermeidung einer Ausbiegung bei ungleichmäßiger Erwärmung der Metallprofile eine gleitende Verbindung zwischen den Dämmstegen und den Metallprofilen vorgesehen .
Alle Maßnahmen zur Verschlechterung der Verbundwirkung des Gesamtprofils besitzen allerdings den Nachteil, dass die Biegesteifigkeit gegenüber einem querschnittsgleichen
Verbundprofil, d.h. mit einem schubfesten Verbund zwischen dem Dämmprofil und den Metallprofilen deutlich herabgesetzt wird .
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmegedämmtes Metall-Kunststoff-Verbundprofil vorzuschlagen, das einen reduzierten Bi-Metall-Effekt aufweist bei gleichzeitig ausreichender Biegesteifigkeit und Wärmedämmung.
Diese Aufgabe wird durch ein Metall-Kunststoff-Verbundprofil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Metall-Kunststoff-Verbundprofil mit reduzierter Verformung bei Temperaturunterschieden zwischen innen und außen umfasst ein Innenprofil aus Metall, ein Außenprofil aus Metall und ein Dämmprofil aus Kunststoff, mit einer schubfesten Verbindung sowie formschlüssigen Verbindung in Querzugrichtung zwischen dem Dämmprofil und dem
Innenprofil. Zwischen dem Dämmprofil und dem Außenprofil besteht eine formschlüssige Verbindung in Querzugrichtung und eine schubweiche, d.h. gleitende Verbindung in Schubrichtung. Das erfindungsgemäße Metall-Kunststoff-Verbundprofil umfasst weiterhin ein Mittel zum Erhöhen der Biegesteifigkeit des Metall-Kunststoff-Verbundprofils, wobei das Mittel zum
Erhöhen der Biegesteifigkeit die nachfolgende Maßnahme umfasst :
Das Material des Dämmprofils weist ein E-Modul von mindestens 10 GPa und vorzugsweise mindestens 20 GPa auf, besonders bevorzugt von mindestens 40 GPa.
Der Temperaturunterschied zwischen innen und außen ist dabei der Temperaturunterschied zwischen Außenprofil und
Innenprofil .
Erfindungsgemäß wird die Biegesteifigkeit des
Metall-Kunststoff-Verbundprofils durch diese Maßnahme erhöht. Es wird ein Dämmprofil verwendet, das eine erhöhte
Steifigkeit aufweist. So kann bei dem Einsatz von
glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ein E-Modul von bis zu 60 GPa oder beim Einsatz von karbonfaserverstärktem
Kunststoff (CFK) ein E-Modul von über 40 GPa erreicht werden. Im Stand der Technik übliche Werkstoffe für Dämmprofile wie PA 6.6 GF25, AWS oder PVC weisen hingegen E-Module auf, die in der Regel unter 5 GPa liegen. Indem ein Dämmsteg
eingesetzt wird, dessen E-Modul mindestens 10 GPa beträgt, wird bereits eine erhöhte Biegesteifigkeit erzeugt, die zusätzlich durch das Vorsehen von mindestens einem, sich senkrecht zur Querzugrichtung erstreckenden Querelement weiter erhöht wird. Das mindestens eine sich senkrecht zur Querzugrichtung erstreckende Querelement ist ein Quersteg oder Querschott. Die zur Erzielung einer ausreichenden Biegesteifigkeit erforderlichen Abmessungen des Querelements richten sich nach deren Anzahl und Abstand vom Schwerpunkt, um eine ausreichend hohe Biegesteifigkeit zu erhalten. Das Vorsehen von Querschotten besitzt darüber hinaus den Effekt, dass die Wärmeübertragung durch Konvektion reduziert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Dämmprofil aus GFK. GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) besitzt den wesentlichen Vorteil, dass übliche GFK Werkstoffe mit einem Glasfasergehalt von mehr als 40% und unter
Verwendung üblicher Harze einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der bei 25% bis 50% des
Wärmeausdehnungskoeffizienten von Thermoplasten liegt. Dies macht ein Dämmprofil aus GFK weniger empfindlich bezüglich temperaturbedingter Verformung bei einer hohen
Temperaturdifferenz im Dämmprofil.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dämmprofil ein erstes Dämmstegelement und ein zweites Dämmstegelement auf, und die gleitende Verbindung zwischen Dämmprofil und Außenprofil umfasst eine Gleitvorrichtung nahe dem Außenprofil zwischen dem ersten Dämmstegelement und dem zweiten Dämmstegelement. Auf diese Weise wird die in
Schubrichtung gleitende Verbindung im
Metall-Kunststoff-Verbundprofil entweder vollständig oder zusätzlich in eine Gleitverbindung zwischen dem ersten
Dämmstegelement und dem zweiten Dämmstegelement verlegt, wobei allerdings die Gleitvorrichtung zwischen dem ersten Dämmstegelement und dem zweiten Dämmstegelement näher an dem Außenprofil als an dem Innenprofil angeordnet ist und sich vorzugsweise in demjenigen Drittel der Erstreckung des
Dämmprofils zwischen Innenprofil und Außenprofil befindet, das an das Außenprofil angrenzt. Diese bevorzugte Maßnahme kann vorteilhaft sein, da eine Gleitverbindung zwischen dem KunstStoffmaterial des Dämmstegs wirkungsvoller sein kann als eine Gleitverbindung zwischen dem Metall des Außenprofils und dem Kunststoff des Dämmelements. Die Verbindung zwischen dem Dämmprofil und dem Außenprofil kann in herkömmlicher Weise ausgeführt sein, d.h. mit einer schubfesten Verbindung sowie formschlüssigen Verbindung in Querzugrichtung und somit wie die Verbindung zwischen dem Dämmprofil und dem Innenprofil.
Durch das Anordnen der Querstege so, dass ihre gemittelte Position näher am Außenprofil liegt als am Innenprofil wird erreicht, dass der Verbund aus Innenprofil und Dämmprofil eine besonders hohe Biegesteifigkeit erhält.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Dämmprofil mindestens einen Hohlraum sowie jeweils eine Mehrzahl von Verbindungsstellen zu dem Innenprofil und dem Außenprofil auf. Durch die Verwendung eines Hohlraums und den sich hieraus ergebenden erhöhten Trägheitsmomenten wird die
Biegesteifigkeit des Dämmprofils und damit die
Biegesteifigkeit des gesamten
Metall-Kunststoff-Verbundprofils weiter erhöht.
Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist das Dämmprofil als Hohlprofil mit mehreren Querstegen
ausgebildet und die Querstege sind so angeordnet, dass ihre gemittelte Position näher am Außenprofil als am Innenprofil liegt. Mit anderen Worten kann das Dämmprofil mehrere
Querstege aufweisen, die in Summe näher am Außenprofil als am Innenprofil angeordnet sind. Dies lässt sich dadurch
feststellen, dass bei einer Mehrzahl von Querstegen deren individuelle Position gemittelt wird und sich die geometrisch gemittelte Position näher am Außenprofil befindet als am Innenprofil .
Das Vorsehen einer Schicht mit geringer Emissivität auf mindestens einem der Querstege oder mindestens einem
Querschott kann nach einer bevorzugten Ausführungsform die Wärmeübertragung weiter herabsetzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform des
wärmegedämmte Metall-Kunststoff-Verbundprofils nach der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform mit zwei Querstegen zeigt;
Fig. 3 eine Variante der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform mit einer unterschiedlichen Form des Dämmprofils zeigt;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter
Verwendung von zwei separaten Dämmstegen darstellt
Fig. 5 eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 zeigt;
Fig. 6 eine weitere Variante der Ausführungsform der
Erfindung nach Fig. 4 und 5; eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 zeigt;
Fig. eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 zeigt; eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 6 zeigt; und
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Erfindung
darstellt .
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen In den nachfolgenden Figuren werden jeweils dieselben
Elemente mit denselben Referenzziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines
Metall-Kunststoff-Verbundprofils 1, das aus einem Innenprofil 2, einem Außenprofil 3 sowie einem Dämmprofil 4 zwischen dem Innenprofil 2 und dem Außenprofil 3 besteht.
Sowohl das Innenprofil 2 wie auch Außenprofil 3 bestehen aus Metall, wobei Aluminium, Stahl, Edelstahl, wetterfester Stahl oder Kupfer/Messing besonders bevorzugt sind.
Bei der Verwendung von Aluminium ist dieses bevorzugt
anodisiert oder beschichtet. Wird Stahl eingesetzt, so ist dieser bevorzugt verzinkt, insbesondere bandverzinkt
(kontinuierlich schmelztauchveredelt ) oder stückverzinkt. Alternativ kann der Stahl aber auch beschichtet sein, wobei entweder Flüssiglack oder eine Pulverbeschichtung zum Einsatz kommen können. Es ist aber auch möglich, den Stahl mittels eines Duplex-Verfahrens zu behandeln, d.h. sowohl zu
verzinken als auch zu beschichten.
Wird für das Innenprofil und/oder Außenprofil Edelstahl gewählt, so kann dieser blank, poliert, geschliffen oder aber elektrolytisch gefärbt sein. Bei der Verwendung von
Messing/Kupfer wird dieses bevorzugt blank oder gebeizt eingesetzt .
Zwischen dem Innenprofil 2 und dem Dämmprofil 4 ist eine schubfeste Verbindung 5 mit Querzugtragfähigkeit vorgesehen. Mit anderen Worten wird eine feste Verbindung sowohl in
Pfeilrichtung A (Querzugrichtung) als auch in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 (Schubrichtung) hergestellt . Zwischen dem Dämmprofil 4 und dem Außenprofil 3 hingegen wird eine schubweiche Verbindung 7 mit ausreichender
Querzugtragfähigkeit hergestellt. Mit anderen Worten wird mit Hilfe eines geeigneten Formschlusses eine Verbindung in
Pfeilrichtung A (Querzugrichtung) hergestellt, wohingegen in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1
(Schubrichtung) das Dämmprofil 4 relativ zum Außenprofil 3 gleiten kann.
Sowohl die schubfeste Verbindung 5 als auch die schubweiche Verbindung 7 können über eine Formschlussverbindung in
Querzugrichtung realisiert werden.
Die Verbindung 5 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem
Innenprofil 2 sowie die Verbindung 7 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem Außenprofil 3 können jeweils über eine
schwalbenschwanzförmige Führung 6 ausgestaltet sein. Die Verbindung 5 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem Innenprofil 2 kann zur Herstellung der schubfesten Verbindung 5 mit einer Rändelung im Innenprofil 2 versehen ist. Im Gegensatz dazu kann die schubweiche Verbindung 7 ebenfalls über eine
Schwalbenschwanzführung 6 realisiert werden, jedoch ohne eine Rändelung im Außenprofil 3, um ein Gleiten in der
Längsrichtung des Dämmprofils senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 zu ermöglichen.
Um die durch die schubweiche Verbindung 7 verringerte
Biegesteifigkeit des Verbundprofils 1 zumindest teilweise zu kompensieren, wird das Dämmprofil 4 aus einem Werkstoff mit hoher Steifigkeit gefertigt, wobei der E-Modul des Werkstoffs mindestens 10 GPa beträgt. Beispielsweise lässt sich das Dämmprofil aus GFK fertigen, wobei hierbei E-Module von bis zu ca. 60 GPa erreichbar sind. Bei der Verwendung eines
Dämmprofils aus einem karbonfaserverstärktem Kunststoff lassen sich sogar E-Module von über 60 GPa erzielen. Die erzielbaren Biegesteifigkeiten des Verbundprofils hängen allerdings nicht ausschließlich von dem Material des Dämmprofils 4 ab, sondern auch von dessen Geometrie. So wird in der Ausgestaltung nach Fig. 1 das Dämmprofil 4 mit einem H-förmigen Querschnitt gebildet und besitzt einen Quersteg 9a, welcher die beiden Längsstege IIa und IIb miteinander starr verbindet. In Verbindung mit einer schubfesten
Verbindung 5 zum Innenprofil steigt durch den Quersteg 9a dabei der als "Steiner-Anteil" bezeichnete Abstand zum
Schwerpunkt, um so ein Traggerüst mit erhöhtem
Trägheitsmoment und damit verbesserter Biegesteifigkeit zu schaffen .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein einteiliges Dämmprofil 4 mit zwei Längsstegen IIa und IIb sowie zwei Querstegen 9a und 9b dargestellt. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach Fig. 2 derjenigen nach Fig. 1. Durch die leiterförmige Struktur des Dämmprofils 4 nach Fig. 2 wird die Biegeseifigkeit des Dämmprofils weiter verbessert. Das
Vorsehen einer Hohlkammer 12 zwischen den Querstegen 9a und 9b verbessert die Wärmedämmung.
Beiden Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist
gemeinsam, dass die Querstege 9a und 9b gemittelt näher zum Außenprofil 3 als zum Innenprofil 2 angeordnet sind. Würde man die Position der Querstege in Querzugrichtung A relativ zu den Verbindungen 6 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem
Außenprofil 3 und zwischen dem Dämmprofil 4 und dem
Innenprofil 3 betrachten, so würde die Summe der Abstände der einzelnen Querstege zum Außenprofil 3 geringer sein als die Summe der Abstände der Querstege zum Innenprofil 2. Diese Maßnahme dient dazu, dem Dämmprofil 4 durch die Erhöhung des Trägheitsmoment eine erhöhte Steifigkeit insbesondere in demjenigen Bereich zu geben, in dem aufgrund der schubweichen Verbindung 7 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem Außenprofil 3 eine verminderte Gesamtsteifigkeit besteht.
Bei der Verwendung eines Dämmprofils aus einem Werkstoff hoher Steifigkeit mit einem E-Modul von mindestens 10 GPa können auch alternative Geometrien des Dämmprofils vorgesehen sein. So kann das Dämmprofil 4 auch aus einzelnen Dämmstegen bestehen, die jeweils über eine schubfeste Verbindung mit dem Innenprofil und eine schubweiche Verbindung mit dem
Außenprofil verbunden sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein sogenanntes Ω- Dämmprofil 4 dargestellt, das durch seine erhöhte Breite gegenüber der Ausgestaltung nach Fig. 2 verbesserte
Eigenschaften besitzt, da das Dämmprofil 4 flächenbündig mit dem Metallprofilen in der Außenkontur abschließt. Darüber hinaus wird durch die Krümmung der Längsstege IIa, IIb deren Länge in der Zeichenebene der Fig. 3 erhöht, wodurch sich die Wärmedämmung gegenüber der Geometrie nach Fig. 2 etwas verbessert. Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Querstege 9a, 9b näher zum Außenprofil 3 hin angeordnet, um das Trägheitsmoment zu erhöhen.
Bei den Ausführungsformen nach Figuren 4,5 und 6 sind jeweils anstelle von Querstegen 9, 9a, 9b, Querschotte 14 an den Längsstegen 11 der das Dämmprofil bildenden Dämmstege 4-1 und 4-2 vorgesehen, die ebenfalls außermittig angeordnet sind, da durch die vom Innenprofil 2 beanstandeten Querschotte 14 sich jeweils das Trägheitsmoment des zugehörigen Dämmstegs 4-1, 4-2 erhöht. Je mehr Querschotte 14 vorgesehen sind, desto höher wird das Trägheitsmoment.
Darüber hinaus stellen die Querschotte 14 eine Barriere dar, die den Wärmestrom durch Strahlung zwischen dem Innenprofil 2 und dem Außenprofil 2 verringern. Wenn zwei Dämmstege 4-1 und 4-2 wie in den Figuren 4,5 und 6 dargestellt spiegelbildlich zueinander gestaltet sind und sich die Querschotte beinahe berühren, werden zudem beinahe geschlossene Hohlkammern 12 gebildet, welche die Wärmedämmung weiter verbessern. Die beinahe geschlossenen Hohlkammern behindern die
Wärmeübertragung durch Konvektion, da in den Kammern eine verringerte Temperaturdifferenz von Querschott zu Querschott vorliegt .
Die Ausführungsformen nach Figuren, 7,8 und 9 entsprechen diejenigen nach Figuren 4,5 und 6 und weisen zusätzlich mindestens eine entweder einseitig oder beidseitig auf die Querschotte aufgebrachte LE-Schicht (low emissivity) mit geringer Emissivität auf, die entweder als Folie aufgeklebt oder als Lackschicht aufgesprüht ist. Die LE-Schichten 15, 15a, 15b, 15c, 15d verringern den Wärmestrom durch Strahlung und tragen daher zur verbesserten Wärmedämmung des Metall- Kunststoff-Verbundprofils 1 nach den Ausführungsformen der Figuren 7, 8 und 9 gegenüber den ansonsten identischen
Ausführungsformen nach Figuren 4, 5 und 6 bei. Allgemein gilt, dass der Energieaustausch mit dem Außenprofil
wirkungsvoller behindert wird, wenn die LE-Schicht zu dem Außenprofil hin zeigt. Die optimale Lösung besteht allerdings darin, sowohl die zum Außenprofil gerichtete Fläche als auch die zum Innenprofil gerichtete Fläche mit einer LE-Schicht zu versehen .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 mit H-förmigem
Dämmprofil 4 ist ebenfalls auf dem Quersteg 9a eine LE- Schicht 15 vorgesehen, die dem Innenprofil 2 zugewandt ist. In der Fig. 10 sind zudem schematisch ein Außenprofil 3 sowie ein Innenprofil 2 dargestellt, die jeweils eine
schwalbenschwanzförmige Aufnahme 6 besitzen. Abweichend zu den in den übrigen Figuren dargestellten Ausführungsformen kann die schubweiche Verbindung 7 zwischen dem Dämmprofil 4 und dem Außenprofil 3 bei allen dargestellten
Ausführungsformen der Erfindung als zusätzliche Variante in das Dämmprofil 4 verlegt werden. Dazu besteht das Dämmprofil 4 aus einem ersten Dämmstegelement 4a und einem zweiten
Dämmstegelement 4b. Sowohl das erste Dämmstegelement 4a wie auch das zweite Dämmstegelement 4b sind dabei über eine schubfeste Verbindung 5 mit dem Innenprofil 2 und Außenprofil 3 verbunden. Zwischen den beiden Dämmstegelementen 4a und 4b befindet sich die schubweiche und in Querzugsrichtung
formschlüssige Verbindung 7, welche ein relatives Gleiten in einer Richtung senkrecht zu Zeichenebene der Fig. 10 erlaubt. Wichtig ist allerdings, dass sich die schubweiche Verbindung 7 nahe dem Außenprofil 3 befindet, so dass sich die
schubweiche Verbindung 7 auch bei dieser Ausgestaltung in unmittelbarer Nähe zum Außenprofil 3 befindet. Die Länge LI des mit dem Innenprofil 2 schubfest verbundenen
Dämmstegelements 4a kann in vorteilhafter Weise daher
mindestens doppelt so groß in Wärmestromrichtung sein wie die Länge L2 des mit dem Außenprofil 3 verbundenen
Dämmstegelements 4b.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass sich durch die Schaffung eines erfindungsgemäßen Metall-Kunst Stoff- Verbundprofils der Bi-Metall-Effekt beschränken lässt und sich zugleich eine ausreichende Wärmedämmung und ausreichende Biegesteifigkeiten erzielen lassen. Bei der Wärmedämmung lassen sich Wärmedurchgangskoeffizienten Uf von < 3.0 W/ {m^-K) und bis hin zu Wärmedurchgangskoeffizienten von Uf von < 1.5 W/ (m2R) erzielen. Je nach der Geometrie des Dämmprofils und dessen Materialwahl kann eine Biegesteifigkeit erzielt werden, die gegenüber einem Verbundprofil aus einem
herkömmlichen thermoplastischen Material und mit gleitender Verbindung zwischen dem Dämmprofil und dem Außenprofil eine deutlich höhere Biegesteifigkeit erreicht.
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