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Die Erfindung betrifft einen Fensterrahmen aus Holz, auch Flügelrahmen oder Blendrahmen, mit Rahmenteilen insbesondere aus mehreren Schichten und vorzugsweise mit verleimten Eckverbindungen. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Fensterrahmens.
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Wände in modernen Gebäuden weisen entsprechend den geltenden Vorschriften eine sehr gute Wärmedämmung auf. Dies gilt insbesondere für sogenannte Energiesparhäuser oder Häuser nach dem Passivhausstandard. Zur Vermeidung von Wärmebrücken müssen auch Fensterrahmen und Glasscheiben entsprechend gute Wärmedämmwerte aufweisen. Fensterrahmen aus Holz sind deshalb relativ dick ausgeführt oder sind mit Füllungen versehen, wie dies beispielsweise in der
WO 2009/021662 A1 dargestellt ist.
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Mit Füllungen versehene Rahmenteile für Fensterrahmen sind äußerst aufwendig in der Herstellung. Es sind mehrere zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich. Auch müssen verschiedene Profile zusammengesetzt und dauerhaft miteinander verbunden werden.
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Bessere Wärmedämmung durch dickere Rahmenteile ist aus ästhetischen Gründen ungünstig. Außerdem weisen die am weitesten verbreiteten Bearbeitungsmaschinen für Rahmenteile ein 8 cm-Rastermaß auf. Dickere Rahmenteile können auf derartigen Bearbeitungsmaschinen nicht gefertigt werden.
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Aufgabe ist die Schaffung einer Fensterrahmenkonstruktion mit verbesserter Wärmedämmung und herstellbar insbesondere auf herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fensterrahmens.
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Der erfindungsgemäße Fensterrahmen weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Im Bereich mindestens eines Rahmenteils ist mindestens eine Längsnut vorgesehen und mit einem wärmedämmenden Werkstoff gefüllt.
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Üblicherweise werden Fensterrahmen aus Holz mit folgenden Bearbeitungsschritten gefertigt:
- a) Die einzelnen Rahmenteile (Längskanteln) werden mit entsprechenden Schlitz-Zapfen-Verbindungen versehen.
- b) Die einzelnen Rahmenteile werden in einer Bearbeitungsmaschine profiliert, mit Ausnahme der von der Glasscheibe abgewandten Seite (Mauerwerkseite/Außenseite).
- c) Die Rahmenteile werden im Bereich der Schlitz-Zapfen-Verbindungen miteinander verleimt zur Bildung des Rahmens.
- d) Der Rahmen wird an seiner Außenseite profiliert; das der Scheibe abgewandte Profil des Rahmens fällt je nach Verwendung und Bauvorhaben sehr unterschiedlich aus und wird deshalb regelmäßig erst am fertigen Rahmen erstellt.
- e) Der fertig profilierte Rahmen wird durch Tauchen imprägniert und grundiert. Das Holz wird auf diese Weise wirksam gegen Witterungseinflüsse geschützt. Auch können so die Leimfugen der Schlitz-Zapfen-Verbindungen nach außen abgedichtet werden.
- f) Zuletzt wird der Rahmen lackiert, insbesondere mit einem Spritzvorgang.
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Die erfindungsgemäß angeordnete, mindestens eine Längsnut ist vorzugsweise im Bereich der Außenseite am Rahmenteil vorgesehen und kann dadurch in einem Arbeitsgang zusammen mit dem übrigen Profil beim außenseitigen Profilieren des Rahmens hergestellt werden. Das Profilieren erfolgt üblicherweise durch einen Fräsvorgang. Für die zusätzliche Längsnut wird einfach nur ein anderes Fräsbild eingestellt. Unter Umständen ist ein zusätzliches Fräswerkzeug verwendbar. Insgesamt ist der zusätzliche Aufwand für die Herstellung der Längsnut gering oder nicht vorhanden.
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Der verwendete wärmedämmende Werkstoff (Dämmstoff) kann vor oder nach dem Imprägnieren bzw. Grundieren in die Längsnuten eingebracht werden. Beim vorherigen Einbringen können auch Dämmstoffe verwendet werden, die wenig oder kaum wasserabweisend sind. Durch das Imprägnieren erlangt der Dämmstoff wasserabweisende Eigenschaften. Ohnehin stark wasserabweisende Dämmstoffe (hydrophobe) können natürlich auch nach dem Imprägnieren oder Grundieren in die Längsnuten eingefügt werden.
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Nach dem Einsetzen des Dämmstoffes in die Längsnuten, ggf. mit anschließendem Imprägnieren oder Grundieren, können die Längsnuten zusätzlich durch Abdeckleisten verschlossen werden, vorzugsweise bevor der Rahmen lackiert wird. Alternativ werden die mit Dämmstoff gefüllten Längsnuten noch vor dem Imprägnieren oder Grundieren abgedeckt. Auch kann das Imprägnieren und Grundieren zweifach oder sogar dreifach durchgeführt werden, nämlich für den Rahmen ohne eingelegten Dämmstoff, für den Rahmen mit Dämmstoff und/oder für den Rahmen mit gefüllten und abgedeckten Längsnuten.
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Die Längsnuten erstrecken sich vorteilhafterweise in Längsrichtung der Rahmenteile und zugleich – im Querschnitt des mit der Längsnut versehenen Rahmenteils – im Wesentlichen parallel zur Fensterebene, insbesondere im Blendrahmen oder Fensterrahmen von der Außenseite in Richtung zu der der Fensterscheibe zugewandten Seite des betreffenden Rahmenteils (Innenseite des Rahmenteils). Dadurch ergibt sich zugleich eine Ausdehnung der Längsnut senkrecht zur Wärmedurchgangsrichtung des Fensterrahmens. Der Wärmedurchgangskoeffizient des betreffenden Rahmenteils kann auf diese Weise erheblich verbessert werden.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung erstreckt sich die Längsnut ausschließlich außerhalb der vorhandenen Leimfugen. Leimfugen sind zumindest im Bereich der Schlitz-Zapfen-Verbindungen in den Eckbereichen des Rahmens vorhanden. Es mündet keine der Leimfugen in die Längsnut bzw. wird keine der Leimfugen durch die Längsnut verkürzt oder geschwächt. Die Längsnuten sind entsprechend zwischen den Leimfugen zu positionieren, zumindest zwischen den Leimfugen der Eckverbindungen.
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Vorteilhafterweise sind mehrere Längsnuten in Wärmedurchgangsrichtung nebeneinander vorgesehen, insbesondere außerhalb von Leimfugen. Dadurch können schmale Zwischenräume zwischen den Leimfugen optimal genutzt werden. Beispielsweise liegt zwischen zwei Längsnuten mindestens eine Leimfuge, insbesondere der Eckverbindungen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist mindestens eine Längsnut in einer vorzugsweise umlaufenden Vertiefung vorgesehen, insbesondere in einer für eine Hinterfüllung oder Bauschaum vorgesehenen Vertiefung. Die Rahmenteile können außenseitig ohnehin mit einer längsgerichteten Vertiefung versehen sein. In dieser kann zusätzlich die Längsnut vorhanden sein.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Längsnut mit einer Abdeckung versehen, vorzugsweise aus Sperrholz, insbesondere bei Anordnung der Längsnut in der zuvor genannten Vertiefung. Natürlich können in der Vertiefung auch mehrere Längsnuten vorgesehen sein, die dann vorzugsweise mit einer gemeinsamen Abdeckung versehen sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Längsnut – im Querschnitt des mit der Längsnut versehenen Rahmenteils – abgesehen von der ohnehin vorgesehenen Längserstreckung, im Wesentlichen senkrecht zur Fensterebene erstreckt, insbesondere in Verbindung mit einem Flügelrahmen. Üblicherweise wird die der Scheibe zugewandte Seite (Innenseite) der Rahmenteile für den Flügelrahmen schon zu Beginn des Herstellungsvorgangs komplett profiliert und nicht erst am fertigen Rahmen. Dies kann auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Längsnut zur Aufnahme des wärmedämmenden Werkstoffs an der Innenseite des Flügelrahmens so vorgesehen sein. Die Längsnut ist in diesem Fall deutlich breiter als die Längsnut an der Außenseite der Rahmenteile, insbesondere des Blendrahmens. Eine Abdeckung ist auch an der Innenseite bevorzugt vorgesehen.
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Entsprechend dem Anwendungszweck der Längsnut, nämlich zur Verbesserung der Wärmedämmung, erstreckt sich die mindestens eine Längsnut am Rahmen in einer dem Mauerwerk zugewandten Seite und/oder in einer der Glasscheibe zugewandten Seite. Alternativ kann die Längsnut aber auch an anderen Rahmenseiten vorgesehen sein, nämlich in Richtung auf den durch das Fenster zu begrenzenden Raum oder in Gegenrichtung, nämlich an der einer gedachten Gebäudeaußenseite entsprechenden Seite des Rahmens, jeweils insbesondere in Verbindung mit einer Abdeckung.
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Bei dem wärmedämmenden Werkstoff handelt es sich vorteilhafterweise um einen Schaumwerkstoff oder Faserwerkstoff. Verwendet werden können beispielsweise Polyurethan-Schäume, Polystyrol-Schäume, Vlieswerkstoffe usw. Bevorzugt ist ein Werkstoff mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als bei dem Holz des Fensterrahmens. Vorteilhaft ist beispielsweise die Verwendung von Styrodur (eingetragene Marke für einen extrudierten Polystyrol-Schaumstoff) mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,035 oder weniger.
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Für das gesamte Fenster wird ein Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) in W/(m2 × K) von 0,7 oder weniger angestrebt. Der Wärmedurchgangskoeffizient des gesamten Fensters ergibt sich durch die Gesamtkonstruktion und hängt nur zu einem Teil von der Dimensionierung der Längsnuten und dem verwendeten wärmedämmenden Werkstoff ab.
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Der wärmedämmende Werkstoff ist eher hydrophob als hydrophil. Die hydrophobe Eigenschaft kann aber auch durch Imprägnierung nachträglich verbessert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Fensterrahmens weist die Merkmale des Anspruchs 12 auf. Dabei werden Rahmenteile miteinander verleimt unter Bildung von Rahmeneckverbindungen, insbesondere mit Zapfen und korrespondierenden Schlitzen. Nach dem Verleimen der Rahmenteile werden Längsnuten eingefräst und mit wärmedämmendem Werkstoff gefüllt. Vorteilhafterweise wird der Rahmen mit in den Längsnuten liegendem, wärmedämmendem Werkstoff imprägniert und/oder grundiert, insbesondere im Tauchverfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 Rahmenteile (Kanteln) im Querschnitt für Blendrahmen und Flügelrahmen, nämlich jeweils für ein oberes Rahmenteil und seitliche Rahmenteile,
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2 Flügelrahmen und Blendrahmen im Querschnitt, nämlich jeweils im Bereich des unteren Rahmenteils (mit Regenschiene am unteren Rahmenteil des Blendrahmens),
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3 eine Darstellung analog 1, jedoch in einer dickeren Ausführung des Rahmens,
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4 eine Darstellung analog 2, jedoch in der dickeren Ausführung gemäß 3.
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Eine Rahmenkombination gemäß 1 zeigt im Querschnitt ein Rahmenteil 10 für einen Blendrahmen und ein Rahmenteil 11 für einen Flügelrahmen. Die einer nicht gezeigten Glasscheibe zugewandte Seite wird hier als Innenseite 12 des Rahmenteils 11 bezeichnet, die davon abgewandte Seite des Rahmenteils 10 als Außenseite 13. Letztere ist üblicherweise für die Anbindung des Fensterrahmens an das Mauerwerk vorgesehen. Entsprechend ist hier eine breite Vertiefung 14 angeordnet, welche beim fertig eingesetzten Fenster üblicherweise mit Bauschaum verfüllt ist. Natürlich weisen auch das Rahmenteil 10 eine Innenseite 15 und das Rahmenteil 11 eine Außenseite 16 auf.
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Die Rahmenteile 10, 11 sind vorzugsweise aus mehreren, beispielsweise jeweils drei Schichten zusammengesetzt und verleimt. Zusätzlich weisen die Rahmenteile 10, 11 an ihren Enden Schlitze und Zapfen für die nicht gezeigten Eckverbindungen des fertigen Rahmens auf. Im Bereich der Eckverbindungen sind die Schlitze und Zapfen miteinander verleimt. Daraus resultierende Leimfugen sind in den Figuren durchgehend gestrichelt gezeichnet, siehe Ziffern 17 bis 20 am Rahmenteil 10 und Ziffern 21 bis 23 am Rahmenteil 11.
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Im Bereich der Außenseite 13 des Rahmenteils 10 für den Blendrahmen, hier innerhalb der Vertiefung 14, sind zwei Längsfugen 24, 25 vorgesehen, beide relativ schmal und tief ausgebildet, wobei die zur nicht gezeigten Gebäudeaußenseite liegende Längsfuge 24 etwas tiefer reicht, als die andere Längsfuge 25, nämlich bis in etwa zwei Drittel der Gesamtabmessung des Rahmenteils 10 in diesem Bereich. Aufgrund der gestuften Ausbildung der Rahmenteile erstreckt sich die Längsfuge 25 bis in etwa zwei Drittel bis drei Viertel der Abmessung des Rahmenteils 10 in dem betreffenden Bereich. Beide Längsfugen 24, 25 sind so positioniert, dass keine der Leimfugen 17 bis 20 berührt ist. Die Schlitz-Zapfen-Verbindungen sind durch die Längsfugen 24, 25 nicht geschwächt.
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Die Längsfugen 24, 25 und wahlweise auch die Vertiefung 14 sind mit hochwärmedämmendem Werkstoff gefüllt, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer ist als der des Rahmenteils im Übrigen. Dessen Wärmeleitfähigkeit ist vom verwendeten Holz abhängig. Vorzugsweise ist ein für Fenster übliches Hartholz vorgesehen, wie Sumatra Seraya. Möglich ist aber auch die Verwendung von im Fensterbau üblichen Weichhölzern.
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Die Längsfugen 24, 25 sind hier verschlossen, nämlich durch eine in der Vertiefung 14 liegende Abdeckung 26 abgedeckt, insbesondere aus Sperrholz. Die Abdeckung 26 füllt aber möglichst nicht vollständig die Vertiefung 14 aus, weder in der Breite noch in der Höhe, damit Platz für eine Ausschäumung bzw. Dämmung verbleibt. Alternativ ist keine Abdeckung vorgesehen.
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Das Rahmenteil 11 für den Flügelrahmen weist im Bereich seiner Innenseite 12 ebenfalls eine Abdeckung 27 auf. Diese liegt über einer relativ breiten Längsnut 28, welche in der oben beschriebenen Art und Weise mit einem hochwärmedämmenden Werkstoff ausgefüllt ist. Auch hier wird durch die Längsnut 28 keine der Leimfugen 21, 22 oder 23 berührt.
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2 zeigt Rahmenteile 29, 30, wie sie üblicherweise als untere Rahmenteile eines Fensters verwendet werden. Das Rahmenteil 29 bezieht sich auf den Flügelrahmen und entspricht weitgehend dem Rahmenteil 11, zumindest im Bereich der Leimfugen 21 bis 23 und der Längsnut 28 mit Abdeckung 27. Entsprechend sind für diese Teile die gleichen Bezugsziffern angegeben wie in 1. Auch die Längsnut 28 des Rahmenteils 29 ist mit hochwärmedämmendem Werkstoff ausgefüllt.
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Das den Blendrahmen betreffende Rahmenteil 30 unterscheidet sich demgegenüber deutlicher vom Rahmenteil 10 der 1. Im Bereich einer Außenseite 31 ist eine relativ schmale und tiefe Längsnut 32 vorgesehen, die in nicht gezeigter Weise mit hochwärmedämmendem Werkstoff ausgefüllt ist. Auch diese Längsnut 32 beeinträchtigt nicht die vorhandenen Leimfugen 17 bis 20 für die eckseitigen Schlitz-Zapfen-Verbindungen und kann abgedeckt sein. Gebäudeaußenseitig und mit Kontakt zum Rahmenteil 29 ist am Rahmenteil 30 eine Regenschiene 38 aus Metall gehalten.
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Die effektive Wärmedämmung des kompletten Fensters errechnet sich aus den Wärmedurchgangskoeffizienten der einzelnen Komponenten, also der verschiedenen Rahmenteile und der Glasscheibe. Je nach angestrebter Gesamtwärmedämmung können die Längsnuten 24, 25, 28, 32 tiefer oder breiter ausgeführt sein und mehr oder weniger wärmedämmende Werkstoffe als Füllung aufweisen. Dabei besteht ein erheblicher Gestaltungsspielraum, der vorzugsweise begrenzt wird durch die geforderte statische Belastbarkeit des Fensterrahmens und den Abstand zwischen den einzelnen Leimfugen. Bei ausreichend dimensionierten Schlitz-Zapfen-Verbindungen können die Längsnuten auch im Bereich der Leimfugen vorgesehen sein.
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Ein besonders wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist die einfache Herstellungsweise unter Ausnutzung des ohnehin üblichen Herstellungsverfahrens. Die Rahmenteile für den Blendrahmen oder für einen Fensterrahmen ohne Flügel werden im Bereich der Außenseite üblicherweise erst nach dem kompletten Zusammenbau des Rahmens profiliert. Dabei können zugleich die Längsnuten 24, 25 und 32 mit gefräst werden. Anschließend werden die Längsnuten mit wärmedämmendem Werkstoff ausgefüllt und ggf. abgedeckt.
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Die in den 1 und 2 dargestellten Rahmenteile sind auf herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen unter Beachtung der Rasterabstände von 8 cm herstellbar. Es handelt sich vorzugsweise um sogenannte IV-Fenster mit Flügel und den Abmessungen 68/78. Eine demgegenüber breitere Ausführung zeigen die 3 und 4. Es handelt sich hier um den Typ IV-Fenster mit den Abmessungen 84/94. Die einzelnen Rahmenteile 10, 11, 29 und 30 sind in Wärmedurchgangsrichtung gemäß Pfeil 33 deutlich breiter als in den 1 und 2.
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Weitere Unterschiede sind Anzahl und Anordnung der Leimfugen. Zusätzlich zu den Leimfugen 17 bis 20 sind in Richtung zur Gebäudeinnenseite weitere Leimfugen 34, 35 aufgrund zusätzlicher Schlitze und Zapfen vorgesehen, und zwar in Richtung auf die angenommene Gebäudeinnenseite (gegen die Richtung des Pfeils 33). Anordnung und Gestaltung der Vertiefung 14, Abdeckung 26, Längsnuten 24, 25 und 32 entspricht den 1 und 2.
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Im Unterschied zu den 1 und 2 sind in den 3 und 4 Längsnuten 36 im Bereich der Innenseiten 12 vorgesehen, welche deutlich breiter sind als die Längsnuten 28 in den 1 und 2. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Wärmedämmung gerade im Bereich des Flügelrahmens. Analog zur Abdeckung 27 ist auch in den 3 und 4 eine Abdeckung 37 auf den Längsnuten 36 vorgesehen. Im Übrigen können die Längsnuten 36 wie die Längsnuten 24, 25, 28, 32 ausgebildet und/oder ausgefüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rahmenteil für Blendrahmen
- 11
- Rahmenteil für Flügelrahmen
- 12
- Innenseite Flügelrahmen
- 13
- Außenseite Blendrahmen
- 14
- Vertiefung
- 15
- Innenseite Blendrahmen
- 16
- Außenseite Flügelrahmen
- 17
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 18
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 19
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 20
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 21
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 22
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 23
- Leimfuge für Schlitz-Zapfen-Verbindung
- 24
- Längsnut
- 25
- Längsnut
- 26
- Abdeckung
- 27
- Abdeckung
- 28
- Längsnut
- 29
- Rahmenteil für Flügelrahmen
- 30
- Rahmenteil für Blendrahmen
- 31
- Außenseite
- 32
- Längsnut
- 33
- Pfeil
- 34
- Leimfuge
- 35
- Leimfuge
- 36
- Längsnut
- 37
- Abdeckung
- 38
- Regenschiene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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