用于门、窗和建筑物外观构件的增强塑料型材的制作方法

专利名称：用于门、窗和建筑物外观构件的增强塑料型材的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种门、窗和建筑物外观构件的增强塑料型材。
技术背景窗系统一般包括窗翼型材和窗框型材，窗翼型材用于镶嵌玻璃，窗框型材与墙壳 (砖)连接起来。这些型材由如木材、钢、铝、塑料或这些材料组合制成。原料选择的 多样性部分是依据习惯。当然，另一方面，在选择原料上，也有一些决定因素，如热性 能、密封性、维护和运行费用、美观度和价格。在现有技术(z. B. DE 33 19 144Al)中，塑料中空挤压型材门窗是已知的。这样的中 空型材构件包括多个沿中空型材构件延伸的空腔。典型地，这种类型的中空型材构件用 刚性的聚氯乙烯制造，内有由一个或多个由泡沫塑料(参照EP1 154115B1)填充的内 腔。这样的型材窗框的角连接可以通过焊接形成或利用粘合剂将角连接器固定在型材构 件中而形成。德国比勒费尔德窗户制造商Schttco提供的窗系统(例如标号为CoronaCT 70+)的特征是有多空腔与传统的钢筋加固的无泡沫塑料型材。钢加强型材通过滑动插 入布置在空腔中，钢筋型材也可用来锚定附件。而铝制外部装饰则可以附加到这些窗系 统。用作窗元件的泡沫塑料制成的型材构件分别在DE 201 05 876 Ul 、 DE 32 42 909 Al 和WO 97/22779 Al中公开。在这些型材组件中，绝缘壳(DE201 05 876 U1)或金属 型材构件(DE32 42 909 Al)或由木材或塑料制成的型材构件(WO 97/22779 Al)与泡 沫塑料核心相连接。根据DE201 05 876U1公开的聚氨酯泡沫核心，对于聚氨酯型材采 用分离的核心型材。用于门窗构件的塑料型材组件可由EP 1 705 334 A2得知，其中金属型材构件被粘 附或轧制在塑料型材构件两个外侧，构成了门窗构件的内侧和外侧。此外，铝合金窗、门和建筑物外观构件是已知的，其由外侧的铝塑复合型材和内侧 的铝型材通过摩擦配合或形状配合与塑料型材相连接。在零件制造中，型材被安装在窗 框上，而边缘则通过楔入角接器机械地连接。此外，由外侧复合型材和任意材料的内侧型材，通过摩擦配合或形状配合与塑料型材相连接制成的复合窗、门和建筑物外观构件是已知的(EP 1 555 376 Al)。DE 197 43 381 Al, DE OS 27 52 463,和GB 2 153 889 A分别公开了窗等的增强塑 料型材，其中加强元件是被植入泡沫中着设置在预定位置的空腔中。DE 1 983 744U,DE 203 21 232Ul和DE 196 34 907A1分别公开了其他用于窗等的增强塑料型材。 发明内容发明目的是为窗、门和建筑物外观构件提供一个改良的增强塑料型材，以及一个包 括用于窗、门和建筑物外观构件的增强塑料型材的复合型材。发明目的可分别根据权利 要求1的增强塑料型材，根据权利要求11所述的增强塑料型材的制造方法以及根据权 利要求12所述的窗、门和建筑物外观构件分别达到。发明优选的具体实施例被定义在从属权利要求中。本发明为门、窗和建筑物外观构件提供了一个型材系统，其中应用了塑料中空型材，以及精确定位和纵向抗剪力布置在中空型材中的加强元件。型材可以通过角接器连接形成类似于铝窗的组件，如窗，门和建筑物外观构件。 型材外轮廓和内轮廓的准确定位校正的制造方法被用于制造由如硬质聚氯乙烯、尼龙、涤纶、树脂、尼龙/聚丙乙烯、改性树脂(强化或不强化)或其它材料制成的塑料型材。定位的精确校准确保了楔入的和附加的(通过粘接)加强元件的准确定位，并相对于 外部轮廓具有要求的紧密公差。本发明在窗、门和建筑物外观构件设计方面提供了各种优点，其中应用了增强塑料型材。一) 热性能热性能可通过选择在结构深度上塑料中空型材的比例，布局、尺寸和分配以及他们 的泡沫填充来设计。二) 机械性能机械性能设计，如抗扭强度等，可通过利用结构深度(即加强元件外侧和内侧之间 的距离)，以及布局、尺寸和加强元件的横截面积来实现。三) 横截面在型材的横截面中，凹槽和任何承担安装、紧固元件和密封件等的复杂几何形状可 通过塑料中空型材制成。四) 表面和色彩设计通过选择以及塑料染色和/或使用装饰元素使得表面和色彩设计能花样变化，同样使 得外侧和内侧的设计不同。根据本发明所述的一个实施例，包括具有一个或多个钢加强元件的塑料中空型材。 优选地，通过装配座钢加强元件准确地定位在塑料中空型材内的空间中，并且通过起泡 反应树脂纵向抗剪地附着在塑料中空型材上，因此，整个型材具有高的抗弯强度。例如，塑料框型材和塑料翼型材，都包括具有一个或多个腔室的中空型材。在中空 型材的内部的腔室内形成具有紧密公差的钢加强元件的一个或多个容纳空间。中空型材的外部轮廓取决于所需的功能和特点，如a) 密封和装配空间以及在功能性的锁扣部分的密封接触面；b) 装配玻璃阻挡面、功能性凹座和用作镶玻璃条的沟槽，玻璃密封空间和为玻璃 装配的排水系统；C)朝向建筑物框架的凹座、沟槽、窗台、密封衬空腔等；和d)中空型材光滑的有颜色的和防雨的表面和/或为向外侧和内侧安装(挤压或轧制) 装饰性塑料、木材、铝或不锈钢型材的弹簧搭扣凸起。加强元件优选包含具有容纳角接器(对于铝窗是已知的)空腔的内轮廓和具有在塑 料中空型材中精确定位的定位面的外轮廓的中空挤压铝型材。加强元件还包含T型连接或安装所必需的螺纹连接这样的附加特性。塑料中空型材优选是由加强材料，如尼龙66GF，和包括在外部轮廓上的功能元件， 如安装和锁紧元件、密封、镶玻璃条的空间位置、装饰盖附件等组成。由于加强型材的原因，塑料中空型材有足够的静态承载能力。这与加强型材的纵向 抗剪力和优选铝加工成型有关。加强型材优选包括一个适合容纳角接器的区域。优选地， 为容纳装配、锁紧、密封、镶玻璃条的功能区域集成到塑料中空型材中。加强型材优选 被装饰表面覆盖。通过选择合适的塑料材料如尼龙66GF，使塑料中空型材来满足不同 应用的机械要求。


参考附图，从本发明的具体实施例中可以得知其更多的特征和功能。 图l按本发明的第一个实施例，垂直于增强塑料型材轴向的横截面图； 图2按本发明的第二个实施例，垂直于增强塑料型材轴向的横截面图； 图3按本发明的第三个实施例，垂直于增强塑料型材轴向的横截面图； 图4是一个容纳空间和一个加强元件的局部放大图。
具体实施方式
参考图1和图4，描述了本发明的一个实施例。图1示出在垂直于各个型材构件纵 向上，作为窗框型材和窗翼型材一部分的型材构件的截面图。图l右部示出作为窗翼部 分的塑料中空型材11垂直于其轴向的截面图。双层窗玻璃200通过可能外形不同的密 封/安装元件201和一个镶玻璃条202镶嵌在窗翼中。图1上部和图1下部分别是型材构 件的内侧和外侧。在图1的上部(内侧)的一侧，塑料中空型材11设有一中空腔111。中空腔111 用于容纳加强元件21。容纳导架31， 32设置在形成中空腔的容纳空间111内。容纳导 架31包括一朝容纳空间111内的凹座切口。如图4中清楚的看到，该凹座由一具有勾 形截面的轨道31a，和容纳空间的相对的边壁31b和外壁31c限定。在容纳空间lll的 对边上，设置有容纳导架32并有一开口朝向容纳空间111的凹座。该凹座由容纳空间 111相应的边壁上垂直伸出的直线棒3ld和相对的壁32f限定。中空铝型材21包括一个垂直于纵向的截面所有的边的，被中空铝型材环绕的中空 腔21a，中空铝型材21还含有一个沿中空型材纵向延伸的沟渠21b，如图1和图4所示。 这个沟渠通过几条通道与围绕中空铝型材21的容纳空间111的内部相连(如图l所示)。中空铝型材21还含有一个凸起垫21d，这个垫子21d有一个勾形的截面形状与容纳 导架31的凹座相配合(预设公差范围内)。凸起垫21e在垫子21d对面的中空铝型材 21的侧边上，且其形状与容纳导架32的凹座相配合(预设公差范围内)。垫子21d和 21e设置在中空铝型材21上，这样它们与容纳导架31， 32相配合来精确导向和定位以 便铝型材21能嵌入容纳空间111和容纳导架31， 32中，如图4清楚地所示。包含用上述方法嵌入中空铝型材21的容纳空间111用泡沫51充填。泡沫51是高 密度的热硬化性泡沫，用于填满围绕中空铝型材21的容纳空间111的内部以及中空铝 型材中的沟渠21b以及通道21c。将在后面描述增强塑料型材制造方法中介绍泡沫51。在与容纳空间111的相对的一侧(外侧或迎风侧)，塑料型材11还有相应的容纳 空间112。容纳空间112中嵌入了一个中空铝型材22，容纳空间112包括相应的容纳导 架31， 32，它与容纳空间相匹配，但外部尺寸不同的。对于容纳空间112、容纳导架31， 32和中空铝型材22，与容纳空间lll、中空铝型材21以及容纳导架31， 32相对应，在 此不再赘述。同样的，高密度泡沫51以相同的方式充填在容纳空间U2中。塑料中空型材11还包括一个中空腔113。如果需要，优选另一个加固元件23相对 于外部尺寸精确定位在中空腔113中。加固元件23作为牢固的螺纹连接配件来固定塑料中空型材的外表面。优选地，中空腔至少部分(或全部)由低密度泡沫52填充。塑料中空型材的横截面拥有复杂的几何形状，凹槽和类似结构用于容纳装配和紧固 元件(未标出)，密封件71， 72， 201和其它如窗条202等元件，并用于固定装饰元件 81， 82。例如，装饰元件81, 82可是铝盖板卡在型材上。当然装饰元件81， 82也可由 其它如不锈钢、木材、塑料等材料制成。上述实施例的增强塑料型材在热性能、力学性能、横截面和表面色彩设计方面有优 势。在本实施例中，中空铝型材通过高密度泡沫51固定在塑料型材ll中，其中，由于 塑料型材ll的外部轮廓和在制造过程中至少相对中空铝型材21的定位的容纳导架31、 32的位置精确校正，中空型材，尤其是中空腔21a相对于塑料型材11的外轮廓是精确 定位的。这将在后面进行描述。当上述所述类型的增强塑料型材通过角接器的形式相连，这些角接器可能滑动楔入 中空腔中，例如中空铝型材21， 22的中空腔21a，并且由于位置精确校正，塑料中空型 材的外轮廓实现精确定位。因此，通过角接器方式连接的昂贵的后处理过程可以最小化。图1所示窗框型材包括已介绍的塑料中空型材11相似结构的塑料中空型材12，在 此简要介绍一下。中空铝型材23， 24精确插入具有容纳导架31， 32的容纳空间121， 122，并相对于塑料中空型材12的外轮廓定位精确地固定，而且通过高密度泡沫51的 纵向抗剪。塑料中空型材还包括另一个由低密度泡沫52部分(或全部)填充的中空腔， 它具有和塑料中空型材ll对应的特征，因此不再赘述。接下来，介绍图1和图4所示的增强塑料型材的制造方法。根据EPO 817 715 Al和 DE 199 21 458 Al分别描述了制造用于精确定位中空腔型材各部分或整体的设备和方 法。第一个实施例的塑料中空型材11， 12根据相同的方法制造，其中材料要求选择不 褪色的、耐晒的或防风化的。制造过程中，型材被挤压出，并且至少外表面和定位加固 元件的内表面被精确定位校正。可以考虑的材料有硬质聚氯乙烯、尼龙、涤纶、树脂、 尼龙/聚丙乙烯、改性树脂(强化或不强化)、66GF尼龙或其它材料。加固元件部分最好用铝挤压方法制造。利用喷砂利于加固元件表面与泡沫结合。加固元件的固定通过滑动楔入到己提供的容纳空间中，加固元件也可通过单一起泡 过程的纵向抗剪方式安装在中空型材中，其中泡沫从纵向通过沟渠21b和中空铝型材的 调节空间以及通道21c来导入。如上面介绍的，高密度(0.3 0.6kg/l较适合)泡沫(如 热固性塑料聚氨酯就是一种适宜密度的泡沫)通过纵向抗剪方式来固定加固元件。当加 固元件和塑料中空型材之间的纵向抗剪连接并不非必需时，这样，低密度泡沫，尤其是低热导泡沫可以作为泡沫填充部分。如上述描述实施例，型材任意位置都有凹槽。铝制内外表面覆盖物的表面处理可以 独立于泡沫填充过程，这样的优势是泡沫不需要经受燃点温度。除此优点外，所描述的 实施例提供了一个具有良好力学性能系统，其中加固型材将通过角接器的形式形成角连 接。同时必须的后续过程被最小化。此外实施例允许应用不同密度的泡沫而获得热传导 性能的优化。 一个特别的优势是将泡沫部分区分，这样高密度泡沫用于纵向抗剪连接加 固元件，而用具有超低A值的低密度泡沫填充于大部分中空空间。下面进一步说明其优点。参照图2示出的是第二个实施例。图2中的实施例与图1的第一个实施例不同只涉 及到窗框型材部分。从图2左上部可见，形成窗框型材的塑料中空型材13包含容纳空 间122、容纳导架和与图l底部(外部)显示的第一个实施例相对应的中空铝型材24， 在此不再赘述。图1上部没有与容纳空间121对应的中空腔，而是在塑料中空型材13 外侧形成中空铝型材25的容纳空间131。容纳空间131包含一个与容纳导架31形状相 一致的容纳导架33。中空铝型材25包含一个与中空腔21a对应的中空腔25a的第一部分。在铝型材21 中，沟渠25b在纵向延伸。然而沟渠25b只含有一个单边通道25c，该边是在装配时面 向塑料中空型材13的一边。平行的延伸轨25g从第一部分25f延伸下来，并在与第一 部分25f相对的一端上有勾手形端。同样具有勾手形截面的挡槽25h延伸到勾手形末端， 并容纳导架33的凹槽相互补(具有预设公差)(类似于第一实施例中容纳导架31和与 之对应的挡槽21d)。中空铝型材以纵向抗剪方式与塑料中空型材13通过泡沫连接，并 中空铝型材25与塑料中空型材13实现精确定位连接，而经沟渠25b和通道25c以及中 空铝型材25和塑料中空型材13之间，泡沫在纵向上分布。和第一实施例一样，高密度 的泡沫25应用于泡沫连接中。显然，中空铝型材25以泡沫填充方式实现和塑料中空型材13的精确定位和纵向抗 剪连接。这与塑料中空型材13的外轮廓和容纳导架33的校准方式一致。参照图3示出了第三个实施例。第三个实施例不同于第一个实施例，它在塑料中空 型材14， 15的容纳空间141， 142， 151， 152中没有设置容纳空间31， 32。取而代之的 是，中空铝型材26， 27， 28， 29包含一个中空铝型材外侧的凸起挡槽，该凸起挡槽与 容纳空间141， 142， 151， 152精确定位校准的内表面一起为中空铝型材插入容纳空间 提供精确的导向 定位。与第一个和第二个实施例一样，利用高密度泡沫51，中空铝型材26, 27， 28， 29 以精确定位和纵向抗剪方式固定在容纳空间141， 142， 151， 152中。第三个实施例的其他特征与第一个和第二个实施例的相应特征一致，因此不再赘述。在所有实施例中，与第一个实施例有关的所描述的制造方法可用于塑料中空型材的 制造。在所有实施例中，中空铝型材被植入泡沫中或用泡沫连接，分别在第一个和第二 个实施例中被介绍的方法是可以适用的。在此所述的塑料中空型材11到15，都有一充满低密度泡沫52的单中空腔。根据布 置需要，塑料中空型材可以有几个由高密度或低密度部分或全部填充的中空腔。所有的实施例有一个共同点，那就是中空铝型材的中空腔均可被精确定位，因此可 通过角接器使相应的中空腔用于形成角连接。很显然，作为一种替代或除角接器之外，相应的连接可以是不同地形成，如通过焊 接塑料中空型材。这种情况下，中空铝型材的纵向抗剪力和精确定位布置是有利的，因 为一方面可以改善其力学性能，另一方面后续过程可避免。所述的型材外观是可以设计的， 一方面通过选择相应的材料；另一方面通过铝或其 它材料的附属元件。这里明确指出，为了原始公开以及限制本发明的目的，说明书和/或权利要求中的阐 述的所有特征，必须被看作是相互间的独立的，权利要求和实施例中特征的组合也是独 立的。这里明确指出，为了原始公开以及限制本发明的目的，特别是为范围说明的限制 的目的，所有范围或构件集合表示公开了任何可能的中间值或子构件。
权利要求
1、用于窗、门和建筑物外观构件的增强塑料型材，包括一个纵向延伸的塑料型材本体(11，12，13)和至少两个加固元件(21，22，23，24，25)；塑料型材有一第一侧以及在垂直于纵向上与第一侧对侧的第二侧；其特征在于塑料型材本体包括至少两个纵向延伸的容纳导架(31，32，33)，而且塑料型材本体的外表面以及容纳导架是被精确定位校正的，这样，每一个容纳导架适合相对于塑料型材外表面对加固元件(21，22，23，24，25)之一进行精确导向和定位，至少两个容纳导架之一设置在第一侧，至少两个中的其他容纳导架则在第二侧；通过泡沫连接或泡沫植入的方式，将插入相应的容纳导架(31，32，33)并被相应的容纳导架定位的加固元件(21，22，23，24，25)与塑料型材(11，12，13)纵向抗剪相连；因此，相对于塑料型材本体(11，12，13)的外观几何尺寸，增强塑料型材包括加固元件(21，22，23，24，25)的精确定位。
2、 按权利要求1的增强塑料型材，其特征是至少一个加固元件(21， 22， 23， 24， 25)适合用一个连接器插入并和加固元件牢固地连接，以与另一个增强塑料型材形 成角连接。
3、 按权利要求1或2的增强塑料型材，其特征在于塑料型材本体(11， 12， 13， 14， 15)含有至少一个在纵向方向延伸的中空腔(111， 112， 121， 122， 141， 142， 151， 152)，该中空腔形成一植入泡沫中的加固元件(21， 22， 23， 24， 26， 27， 28， 29) 的容纳空间，其中该中空腔(111， 112， 121， 122)包括一相应的容纳导架(31， 32， 33)，以使中空腔中植入泡沫中的加固元件(21， 22， 23， 24)实现精确导向和定位。
4、 按权利要求1到3之一的增强塑料型材，其特征在于塑料型材本体(13)包 括至少一个纵向延伸和在塑料型材本体外表面定位的容纳空间(131)，其中容纳空间(131)上设置的容纳导架(33)对泡沫粘附的加固元件进行精确导向和定位。
5、 按权利要求1到4之一的增强塑料型材，其特征在于加固元件(21， 22， 23， 24， 25， 26， 27， 28， 29)适合用来容纳装配和紧固元件和/或使他们固定在加固元件上。
6、 按权利要求1到5之一的增强塑料型材，其特征在于加固元件(21， 22， 23， 24， 25， 26， 27， 28， 29)包括一个或多个在塑料型材本体内/上导向和定位的第一部分; 而且加固元件(21， 22， 23， 24， 25， 26， 27， 28， 29)包括有一个或多个用于容纳和 定位角接器的第二部分；第一部分和第二部分之间的公差最小。
7、 按权利要求1到6之一的增强塑料型材，其特征在于加固元件(21， 22, 23， 24， 25， 26， 27， 28， 29)包括一个或多个用于纵向抗剪连接加固元件的导入和传播手段的部分。
8、 按权利要求1到7之一的增强塑料型材，其特征在于纵向抗剪地连接加固元 件方法是选择密度范围0.3 0.6 (kg/D与塑料型材和加固元件有良好粘性的泡沫。
9、 按权利要求1到8之一的增强塑料型材，其特征在于作为窗、门和建筑物外 观构件的迎风面和内侧面的增强塑料型材的表面适合有装饰元件依附其上。
10、 按权利要求1到9之一的增强塑料型材，其特征在于增强塑料型材本体(11， 12， 13， 14， 15)是具有至少一个中空腔，而且为热性能优化目的， 一个中空腔至少部 分被泡沫填充。
11、 按权利要求1到10之一所述的含一中空型材本体的增强塑料型材的制造方 法，其特征在于用于校准外轮廓和容纳导架(31， 32， 33)的制造方法被用于制造塑料 中空型材本体。
12、 窗、门和建筑物外观构件，包括按权利要求1到10之一所述的增强塑料型材。
全文摘要
本发明涉及用于窗、门和建筑物外观构件的增强塑料型材。该增强塑料型材包括一个纵向延伸的塑料型材本体(11，12)和至少一个加固元件，其中塑料型材本体(11，12)包括至少一个纵向延伸的容纳导架(31，32)来适应加固元件(21，22)的精确导向和定位，加固元件(21，22)则通过粘接泡沫或植入泡沫来实现与塑料型材本体(11，12)纵向抗剪连接，且加固元件(21，22)安置在容纳导架(31，32)中并通过其定位。因此，增强塑钢型材包括相对塑料型材本体(11，12)的外几何尺寸加固元件(21，22)的精确定位。
文档编号E06B3/22GK101622418SQ200780046199
公开日2010年1月6日 申请日期2007年12月14日 优先权日2006年12月15日
发明者厄尔温·布胡霍夫 申请人:泰克诺丰卡哈诺和伯胡霍丰有限两合公司