DE10134203C1 - Verfahren zum Befüllen von Hohlprofilen und nach diesem Verfahren hergestellter Hohlprofilstab - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen des oder mindestens eines Hohlraumes eines Hohlprofilstabes mit einer Wärme- und Schalldämmungsisolierung. Dabei bereitet man den Hohlprofilstab, mindestens aber die Oberflächen des Hohlraumes, so vor, wie dies zur elektrostatischen Pulverbeschichtung üblich ist, versetzt man wärmeschmelzbares Beschichtungspulver mit Luft und bringt es in den Hohlraum ein, und setzt unmittelbar nachfolgend den Hohlprofilstab einer Wärmebhandlung aus, deren Temperatur und Zeitdauer derart bemessen sind, dass das den Hohlraum ausfüllende Beschichtungspulver in den Bereichen nahe den Innenoberflächen an diesen anhaftet, im Innenbereich des Hohlraums dagegen unter Beibehaltung der Lufteinschlüsse verbäckt und einen einem Sinterkörper ähnlichen, porösen Körper bildet. DOLLAR A Die Erfindung betrifft auch einen Hohlprofilstab, der unter Anwendung dieses Verfahrens befüllt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen des oder mindestens eines Hohlraumes eines Hohlprofilstabes mit einer Wärme- und Schalldämmungsisolierung. Die Erfindung betrifft ebenso einen nach diesem Verfahren hergestellten Hohlprofilstab.

Hohlprofile aus Metall werden oft verwendet, besonders im Hochbau, aber auch auf vielen anderen Gebieten, etwa dem Karosseriebau. Solche Hohlprofile bzw. Hohlprofilstäbe bilden beispielsweise tragende Gerüste, Halterungen für Platten oder dergleichen, Rahmen von Fenstern oder Türen, um nur wenige Anwendungsgebiete zu nennen.

Gerade beim Bauwesen kommt es dabei darauf an, dass diese Hohlprofilstäbe quer zu ihrer Erstreckung nur wenig Wärme übertragen. Um dies zu verhindern, wird, zwischen zwei Teil-Profilstäbe, von denen einer an die Außenseite und der anderen Innenseite eines Gebäudes angrenzt, eine Verbindung aus einem Material mit geringer Wärmeübertragungsfähigkeit hergestellt. In jedem Fall aber liegen über die gesamte Länge eines jeden Profils Hohlräume vor, in denen sich Luft befindet, die an sich eine optimal geringe Wärmeübertragung bietet, aber zu Konvektionsströmen veranlasst wird, mit denen nicht nur eine erhöhte Wärmeübertragung, sondern besonders ein Auskondensieren von Wasser an den kalten Innenoberflächen eines Hohlprofils erfolgt. Da Hohlprofilstäbe, die im Bauwesen eingesetzt werden, über viele Jahrzehnte hinweg ihre volle Festigkeit behalten müssen, bildet ein Kondensat, das sich auch an anderen Materialien chemisch verändern kann, eine schwer abzuschätzende Gefahr.

Ein Hohlprofilstab aus Metall leitet auch Schall quer zu seiner Erstreckung und durch seinen Hohlraum hindurch, wobei die Luft, die ungehindert schwingen kann, für eine unerwünscht gute Schallübertragung sorgt.

Ein Hohlprofilstab aus Metall weist aber auch ein ausgeprägtes Eigenschwingungsverhalten auf.

Um diese Nachteile zu verhindern, hat man es als wünschenswert erachtet, die Hohlräume auszufüllen. Bekannt ist unter anderem das Ausschäumen mit Polystyrol-Schaumstoff. Dieses Verfahren ist allerdings recht aufwendig, besonders wegen der hohen Materialkosten. Ferner werden meist enge Profilabschnitte nur unzureichend ausgefüllt. Die Haftung an den Oberflächen kann deshalb auch nicht optimal sein. Außerdem treten bei vielen Füllmaterialien beim Abbinden oder Aushärten Chemikalien aus, die, besonders bei langen Hohlprofilstäben, nur unzureichend abgeleitet werden können und die deshalb im Laufe der Zeit das Metall des Hohlprofilstabes erheblich schädigen können. Aus der US 4303559 A ist die Verarbeitung von Naßlackschlämmen bekannt, wobei die hergestellten Teilchen zu Platten verpresst werden, die dann zu Isolationszwecken eingesetzt werden können. In der DE 41 25 909 A1 wird umfänglich die Wiederaufbereitung der "Overspray"-Naßlackabfälle beschrieben.

Die obigen Probleme können zum Teil auch durch Aufbringen einer Schicht auf die Außenoberfläche der Hohlprofilstäbe gemildert werden, zumal eine solche Beschichtung oft ohnehin notwendig ist, um dem korrodierenden Angriff von Witterung, Atmosphäre und benachbarten Materialien zu entgehen. Besonders die bevorzugten Materialien für Hohlprofile, wie Stahl oder am häufigsten Aluminium bzw. Leichtmetall, wären ohne geeignete Beschichtung der Außenoberfläche nicht verwendbar.

Die Beschichtung erfolgt oft durch elektrostatische Pulverbeschichtung, besonders bei Leichtmetallprofilen. Hierbei wird in Richtung auf den chemisch gereinigten und vorbereiteten Untergrund, der an eine elektrostatische Spannungsquelle angelegt wird, mittels einer Pistole o. dgl. ein Pulverlack versprüht. Der Pulverlack ist seinerseits elektrostatisch aufgeladen und strebt somit dem gegennamig geladenen Untergrund entgegen. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung wird das auf dem besprühten Profil haftende Pulver zum Schmelzen oder zum Aushärten und zur Verbindung mit dem Untergrund gebracht.

Pulverlack ist lösungsmittelfrei und deshalb besonders für komplizierte Profiloberflächen geeignet, da es nicht nötig ist, dass Lösungsmittel abtrocknet. Das elektrostatische Auftragungsverfahren verhindert aber, dass alle offenen Innenräume gleichmäßig ausgesprüht werden. Zur Beschichtung der Innenräume von Hohlprofilen ist dieses Pulverlack- Sprühverfahren nicht geeignet.

Trotz des elektrostatischen Auftragungsverfahrens trifft nicht aller Pulverlack auf die zu beschichtenden Profile, sondern muss als sog. "Overspray" innerhalb der Sprühkabinen aufgefangen werden. Dieser Overspray wird, soweit möglich, gereinigt und wiederverwendet. Bei einem Anteil des Overspray ist dies aber regelmäßig nicht mehr möglich. Dieser Abfall wird zu Blöcken gegossen und muss kostspielig entsorgt werden. Dabei fällt nicht nur der hohe Preis für das Beschichtungspulver an, sondern auch der hohe Kostenanteil für die Entsorgung, der sich von Jahr zu Jahr steigert.

Die Menge an zu entsorgendem Overspray, die bei der Beschichtung nur von Hohlprofilen anfällt, ist relativ gering. Innerhalb eines größeren Veredelungsbetriebes fällt insgesamt aber doch eine erhebliche Menge an Overspray an, das nicht wiederverwendet werden kann und entsorgt werden muss.

Ausgehend von dieser Lage ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung und Verbilligung des Ausfüllens der Hohlräume von Hohlprofilen zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

• - man den Hohlprofilstab, mindestens aber die Oberflächen des Hohlraumes, so vorbereitet, wie dies zur elektrostatischen Pulverbeschichtung üblich ist,
• - man mit Luft versetztes, wärmeschmelzbares Beschichtungspul­ ver in den Hohlraum einbringt, und
• - unmittelbar nachfolgend den Hohlprofilstab einer Wärmebe­ handlung aussetzt, deren Temperatur und Zeitdauer derart bemes­ sen sind, dass das den Hohlraum ausfüllende Beschichtungspulver in den Bereichen nahe den Innenoberflächen an diesen anhaftet, im Innenbereich des Hohlraums dagegen unter Beibehaltung der Lufteinschlüsse verbäckt und einen einem Sinterkörper ähnli­ chen, porösen Körper bildet.

Die Hohlräume werden also nach Reinigung und Vorbereitung mit einem Gemisch an Luft und zu entsorgendem Beschichtungspulver gefüllt und derart wärmebehandelt, dass das an die Oberflächen der Innenräume angrenzende Pulver schmilzt oder voll aushärtet, während das lockere, den Innenraum ausfüllende Pulver gewissermaßen sintert und eine schaumartige, feste Füllung bildet. Dabei fällt regelmäßig keinerlei Lösungsmittel an.

Um die Trennung von Luft- und Pulverfüllung zu verhindern, muss die Befüllung und die Wärmebehandlung innerhalb eines knapp bemessenen Zeitfensters erfolgen, das bei üblicher Fertigung ohne weiteres einzuhalten ist.

Die begleitenden Schritte der Reinigung, Vorbereitung und Wärmebehandlung sind aufwendig, das Beschichtungspulver ist recht teuer und der bei der Beschichtung von Hohlprofilen anfallende Overspray ist viel zu wenig, um deren Innenräume auszufüllen. Außerdem weisen die innerhalb eines Veredelungsbetriebes anfallenden Beschichtungspulver unterschiedliche Farbbeimengungen auf, die eine Vermischung ausschließen lassen, bevor das Pulver nicht endgültig dem Abfall zuzurechnen ist.

Der Erfinder hat aber erkannt, dass

• - die Schritte der Reinigung, Vorbereitung und Wärmebehandlung dieselben sind wie bei der üblichen Beschichtung von Außenober­ flächen, wobei lediglich die Wärmebehandlung, in Abhängigkeit von der Wandstärke des Hohlprofils und gegebenenfalls vom Durchmesser seines Hohlraums, ein wenig zu verlängern ist,
• - der Overspray, der in einem gesamten Veredelungsbetrieb anfällt, zur Befüllung ausreichend ist, und besonders
• - das Beschichtungspulver nach seiner Fluidisierung mittels Luft lange genug in diesem schaumartigen Zustand verharrt, dass dieser durch Wärmebehandlung fixiert wird, ohne dass aber das Beschichtungspulver insgesamt schmilzt.

Welche Farbe dabei der erzielte, mehr oder weniger harte Schaumstoff hat, ist unwesentlich, so dass zu Befüllung weitgehend oder ausschließlich Abfall-Overspray verwendet wird.

Die angestrebte Verbilligung wird dabei erreicht, dass man die Befüllung der Hohlräume durch einen an sich recht teueren Stoff bewirkt, der erst als Abfallprodukt kostengünstig ist, und dass die peripheren Verfahrensschritte zur Beschichtung der Außenoberflächen ohnehin durchgeführt werden.

Dass dieses erfindungsgemäße Verfahren überhaupt möglich ist, war allerdings unbekannt war auch nicht abzusehen; es besteht gewissermaßen darin, dass es gelingt, aufgeschüttelten Staub zu fixieren.

Hierzu ist es bevorzugt, den befüllten Hohlprofilstab unmittelbar nach der Wärmebehandlung abzukühlen, um so zu verhindern, dass das Beschichtungspulver zu tief in den Hohlraum hinein schmilzt oder aushärtet.

Ebenso ist es zweckmäßig und vorteilhaft, ein Ende des Hohlraums vor dem Befüllen zu verschließen, und bevorzugt nach dem Befüllen auch das zweite Ende zu verschließen. Dabei erfolgt die Befüllung (bei größeren Auftragslosen) bevorzugt automatisch, also maschinell (analog bei kleineren Auftragslosen halbautomatisch) mit gezielter Luftmengensteuerung, so dass der gleiche Befüllungsparameter (anteilig eingeschlossenes Luftvolumen) bei jedem Befüllungsvorgang eingehalten werden können, und das bei der kürzestmöglichen Befüllungsdauer. Dabei gilt als Regel, dass der Luftanteil umso höher ist, je rascher befüllt wird.

Das Beschichtungspulver, das mit Luft fluidisiert wurde, wird entweder von oben in den vertikal verlaufenden Hohlraum eingefüllt oder seitlich in den horizontal ausgerichteten Hohlraum eingeblasen. Es ist auch möglich, den Hohlraum in irgend einem schrägen Winkel zur Vertikalen oder Horizontalen auszurichten. In Relation zum Material des verwendeten Beschichtungspulvers, zum gewählten Lufteinschlußanteil und zu den Abmessungen des Hohlraums können unterschiedliche Ausrichtungen optimal sein.

Wie schon oben erwähnt, wird vorteilhafterweise die Wärmebehandlung für die Beschichtung der Außenoberflächen und die Befüllung des Innenhohlraums unmittelbar nacheinander vorgenommen, zumal die dekorative Außenbeschichtung ohnehin wärmebehandelt werden muss. Es wird dabei die für die Beschichtung notwendige Wärmebehandlungsdauer innerhalb des Einbrennofens für die Innenbeschichtung im Zeitprofil ein wenig verändert, wobei der Durchmesser des Hohlraums und die Wandstärke des Hohlprofils berücksichtigt werden müssen. Die obenerwähnte Abkühlung sorgt dafür, dass die Wärmebehandlung exakt beendet wird.

Das Beschichtungspulver, das die Befüllung bildet, kann jeder bei der Beschichtung abfallende Overspray sein. Bevorzugt sind jedoch die Beschichtungspulver, die zumindest anteilig eines der Materialien enthalten, das in Anspruch 12 bis 14 beansprucht ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen beispielsweise noch näher erläutert.

In diesen zeigt:

Fig. 1 ein Flussdiagramm, das die bei der Pulverbeschichtung von Aluminium auftretenden Verfahrensschritte darstellt, (Stand der Technik).

Fig. 2 ein Flussdiagramm, das die Verfahrensschritte darstellt, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens erfolgen, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine im Bauwesen verwendete Hohlprofilanordnung.

Aluminium-Hohlprofilstäbe 1, 2 (Fig. 3) durchlaufen vor der elektrostatischen Pulverbeschichtung eine Reihe von nasschemischen Vorbehandlungsstufen, die in Fig. 1 aufgelistet sind. Sie werden entfettet, dann gespült, gebeizt, wieder gespült, neutralisiert, gespült, und es erfolgt der Auftrag einer Konversionsschicht, die die gute Haftung der aufzubringenden Pulverbeschichtung gewährleistet. Nach mehreren Spülvorgängen werden die Hohlprofilstäbe heißluftgetrocknet und sind nun bereit zum Beschichten. Nun erst erfolgt der elektrostatische Beschichtungspulverauftrag, und anschließend wird die aufgetragene Schicht bis zu ca. 20 Minuten lang bei Temperaturen bis zu ca. 230°C eingebrannt.

Auch bei der Profil-Innenbeschichtung (Fig. 2) erfolgen dieselben nasschemischen Vorbehandlungsstufen wie bei der Pulverbeschichtung, die aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Nach der Vorbehandlung wird das Profilende verschlossen, vom anderen Ende her wird mit Luft versetztes Overspray horizontal oder vertikal automatisch eingefüllt, das andere Profilende wird verschlossen.

Mit dem Einfüllen des Overspray-Pulvers beginnt ein knapp bemessenes Zeitfenster, innerhalb dessen der Einbrennvorgang erfolgen muss. Die Automatisierung des Einfüllvorganges trägt dazu bei, dieses Zeitfenster nicht zu überschreiten.

Nach dem Einbrennvorgang erfolgt eine Abkühlung, die die Wärmebehandlung definiert beendet. Qualitätsprüfungen und Verpackung folgen nun, die auch bei der Außenbeschichtung der Hohlprofilstäbe nötig sind, in Fig. 1 aber der Einfachheit halber nicht erwähnt wurden.

Wenn man die beiden Verfahrensabläufe betrachtet, erkennt man, dass sie sich nur durch die Befüllung und das Verschließen der Hohlprofilstäbe sowie die Abkühlung unterscheiden. Wenn man nun vor oder besser nach der elektrostatischen Pulverbeschichtung und kurz vor der Wärmebehandlung die Befüllung durchführt sowie unmittelbar nach der Wärmebehandlung abkühlt, was die Außenbeschichtung in keiner Weise beeinträchtigt, hat man zusätzlich eine hervorragende Innenbeschichtung durchgeführt, die gleichzeitig der Entsorgung von Abfallmaterial dient.

Die automatische Befüllung ermöglicht im übrigen auch das Einfüllen von Overspray-Material in einen Hohlprofilstab, wenn auf dessen Außenoberfläche das elektrostatisch aufgetragene, aber noch nicht eingebrannte Beschichtungspulver haftet.

In Fig. 3 ist ein Beispiel einer im Bauwesen verwendeten Hohlprofilanordnung gezeigt, die erfindungsgemäß mit Overspray- Pulver befüllt ist. Ein Außen-Hohlprofilstab 1 und ein Innen- Hohlprofilstab 2 weisen jeweils einen langen, quaderförmigen Innenhohlraum auf, der mit einer Overspray-Befüllung 3 gefüllt ist. Somit kann keine Wärme von der Innen- zur Außenwand eines Hohlprofilstabes 1, 2 abgestrahlt werden. Ebenso ist keine Luftsäule in einem der Hohlräume vorhanden, die zu Schwingungen angeregt würde. Körperschallschwingungen in den Hohlprofilstäben werden ebenfalls durch die an den Innenoberflächen anhaftende Befüllung 3 wirksam gedämpft.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel, das ausdrücklich als erfinderisch angesehen wird. Dieses Beispiel soll aber die Erfindung nicht beschränken. Vielmehr werden alle in diesen Unterlagen beschriebenen und gezeigten Merkmale als zu einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft und gehörig angesehen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Befüllen des oder mindestens eines Hohlraumes eines Hohlprofilstabes mit einer Wärme- und Schalldämmungsiso­ lierung, dadurch gekennzeichnet, dass
man den Hohlprofilstab, mindestens aber die Oberflächen des Hohlraumes, so vorbereitet, wie dies zur elektrostatischen Pul­ verbeschichtung üblich ist,
man mit Luft versetztes, wärmeschmelzbares Beschichtungspul­ ver in den Hohlraum einbringt, und
unmittelbar nachfolgend den Hohlprofilstab einer Wärmebe­ handlung aussetzt, deren Temperatur und Zeitdauer derart bemes­ sen sind, dass das den Hohlraum ausfüllende Beschichtungspulver in den Bereichen nahe den Innenoberflächen an diesen anhaftet, im Innenbereich des Hohlraums dagegen unter Beibehaltung der Lufteinschlüsse verbäckt und einen einem Sinterkörper ähnli­ chen, porösen Körper bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungspulver im Bereich der Innenoberflächen mit diesen verschmilzt oder in innigem Kontakt mit diesen mindestens weitgehend aushärtet.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungspulver mindestens zum Teil vom Abfall gebildet ist, der bei der Pulverbeschichtung von metallischen Außenoberflächen entsteht.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlprofilstab unmittelbar nach der Wärmebehandlung abgekühlt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Beschichtungspulvers in den Hohlraum eines der Enden des Hohlraums verschlossen wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungspulver automatisch und/oder halbautomatisch/halbmanuell in den Hohlraum eingebracht wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Einbringen des Beschichtungspulvers in den Hohlraum und unmittelbar vor der Wärmebehandlung dessen Ende, durch das das Beschichtungspulver eingebracht wurde, verschlossen wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Beschichtungspulver und Luft seitlich in den horizontal angeordneten Hohlraum eingebracht wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Beschichtungspulver und Luft von oben in den vertikal angeordneten Hohlraum eingebracht wird.

10. Hohlprofilstab, insbesondere Leichtmetall-Hohlprofilstab, bei dem mindestens ein Hohlraum gemäß der Ansprüche 1 bis 9 befüllt wird.

11. Hohlprofilstab nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllungsmaterial des Hohlraums neben Luft mindestens teilweise aus einer Mischung aus 55-70% Polyesterharz, 2-4% Härter, 1-3% Verlaufsmittel und Additiven sowie 31-34% Titandioxid besteht.

12. Hohlprofilstab nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllungsmaterial des Hohlraums neben Luft mindestens teilweise aus einer Mischung aus 61-64% Epoxidharz, 2-4% Härter, 7-9% Verlaufsmittel, 0,5-1,5 Benzoin sowie 31-34% Titandioxid besteht.

13. Hohlprofilstab nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllungsmaterial des Hohlraums neben Luft mindestens teilweise aus einer Mischung aus 32-47% Polyesterharz, 31-20% Epoxidharz, 1-3% Verlaufsmittel sowie 31-34% Titandioxid gesteht.