Integratio® - Fensterhelfer


Daten/Zahlen zum Material

Die technischen Daten von Kunststoff-Fenstern werden (sinngemäß) in den Güterichtlinien der

Gütegemeinschaft
Kunststoffenster und -Türen e. V.
Bockenheimer Anlage 13
D - 60322 Frankfurt

festgeschrieben. Selbstverständlich ist die Bezugnahme auf die Richtlinien lediglich ein Hinweis. Sie geben jedoch die zu beachtenden Punkte und den Stand der Technik in komprimierter Form wieder.

Nachfolgende Tabelle stellt einen komprimierten/vereinfachten Auszug dar.

Technische Daten und Hinweise

Material

erhöht schlagzähe PVC-Formmasse gem. DIN 7748: PVC-U-D-E 072-15-23

Wanddicken

unterschiedlich, Hauptprofile in den Außenwandungen 3 mm.

Oberfläche der Profile

glatt oder mit Struktur - Dekorfolie.

Farbe

weiß, braun, homogen durchgefärbt, mit Dekorfolien beschichtet.

Farbbeständigkeit, Wetterechtheit

Bewitterung in Geräten nach DIN 53387. Stufe 3 des Graumaßstabes nach DIN 54001 darf nicht überschritten werden.

Wetterbeständigkeit

die Doppel-V-Schlagzähigkeit av nach DIN 53753 darf nicht mehr als 30 %, bezogen auf den Ausgangswert, abfallen.

Restschrumpf, Maßänderung nach Warmlagerung

bei Hauptprofilen darf die relative Längenänderung nach Warmlagerung (100 °C ± 3) bei weißen Profilen nicht größer als 2% und bei braunen Profilen nicht größer als 1,5% sein.

Eckenverbindung

Spiegelschweißung. Erforderlicher Schweißfaktor größer/gleich 0,7.

Ein kurzer geschichtlicher Rückblick

Kunststoffe sind heute allgemein anerkannt und längst über das Stadium hinaus, minderer Ersatz zu sein.

Abgesehen von mit Schwefel vulkanisiertem Naturkautschuk durch Goodyear im Jahre 1850, begann die Entwicklung 1869 mit der Geburtsstunde des Celluloids. Damals wurde in den USA ein Ersatz für das rar gewordene Elfenbein gesucht, aus dem sich Billardbälle produzieren ließen. Man setzte einen Preis von 10.000 Dollar aus, welchen sich John W. Hyatt verdiente, indem er Nitrozellulose mit Kampfer und Alkohol verknetete, wobei eine hornartige Masse entstand.

Mit der Entwicklung der ersten synthetischen Harze für den Ersatz der sich ständig verknappenden Naturharze beschäftigten sich A. v. Baeyer, B. Tollens, W. Kleeberg und insbesondere Carl Heinrich Meyer. Ihm gelang die kontrollierte Reaktion zum ersten synthetischen Harz. Seine Patentanmeldung zum Verfahren zur Herstellung eines dem Schellack ähnlichen, harzartigen Kondensationsproduktes aus Phenol und Formaldehydlösung aus dem Jahre 1902, war eine Arbeitnehmererfindung. Diese trug den Namen des Firmeninhabers, weshalb der Erfinder selbst unbekannt geblieben ist.

Der bekannt gewordene Kunststoff allein aus der Retorte, war das später nach seinem Erfinder Leo Hendrik Baekland (14.11.1863 bis 23.02.1944) benannte Bakelit. Baekeland nannte sein schmelzbares Phenolharz NOVOLAK, weil es eine Alternative zum herkömmlichen Schellack darstellte. Sein Patent "Methode zur Härtung faserförmigen und cellularen Materials" vom 18.02.1909 beschreibt die Herstellung des ersten duroplastischen Kunststoffes.

Die heute bekannten und gebräuchlichsten Kunststoffe entstanden erst in den 30er Jahren unseres Jahrhunderts.

Die verschiedenen Kunststoffarten, Thermoplaste und Duroplaste

Die Kunststoffe lassen sich in zwei Gruppen einteilen (bzw. drei, wenn man die Elastomere dazunimmt), die sich durch Vorgänge beim Formen und durch das Verhalten der geformten Erzeugnisse bei verschiedenen Temperaturen unterscheiden. Die eine Gruppe sind härtbare oder duroplastische Kunststoffe, kurz Duroplaste, die zweite Gruppe sind nicht härtbare, sogenannte thermoplastische Kunststoffe, kurz Thermoplaste genannt.

Bei der Formgebung härtbarer Kunststoffe laufen chemische Vorgänge ab, die in ihrer Wirkung dem Brennen von Porzellan oder dem Abbinden von Beton ähnlich sind. Die zunächst flüssige oder plastisch fließende Kunststoffmasse härtet zu einem starren Erzeugnis aus,das die einmal gegebene Form, unabhängig von der Temperatur beibehält.

Im Gegensatz zu den Thermoplasten, deren Moleküle durch Wärmeeinwirkung voneinander getrennt werden können (Nebenvalenzkräfte), kennen wir bei den Duroplasten die Hauptvalenzbindung. Hier muß man sich die Verbindung zwischen den Molekülen wie in einem dreidimensional verknüpften Netz vorstellen.

Polyvinylchlorid

1835 synthetisierte der französische Ingenieur Henri Victor Regnault einen Kunststoff - Polyvinylchlorid. 1912 wollte Fritz Klatte Zelluloid durch einen besseren Werkstoff ersetzen. Die Basispatente für PVC wurden Klatte bereits 1913 erteilt. Er entwickelte in seinem Griesheimer Labor die erste Kunststoffdispersion und arbeitete für die Verwendbarkeit und Anwendung von PVC, welches aber erst rund 100 Jahre später als Werkstoff (Schallplatten) seinen Siegeszug begann.

PVC basiert stofflich zu 43 % auf Erdöl und zu 57 % auf dem schier unerschöpflichen Rohstoff Kochsalz - Natriumchlorid.

Durch Anlagern von Chlorwasserstoff an Acetylen bzw. neuerdings durch Chlorierung von Äthylen, entsteht das gasförmige Vinylchlorid (VC), welches in wässriger Lösung unter Zugabe geeigneter Aktivatoren und Polymerisationshilfsmittel (Suspensionsmittel bzw. Emulgatoren) zu fadenförmigen Makromolekülen polymerisiert. Je nach Art der Aktivatoren und Polymerisationshilfsmittel erhält man Emulsions- oder Suspensions-PVC, die sich in ihren anwendungstechnischen Eigenschaften unterscheiden. Ebenso beeinflussen die Reaktionsführung und die Art der PVC-Aufbereitung (Trocknung) die Eigenschaften. Das PVC wird durch Zerstäubungstrocknung (Emulsions-PVC) als Pulver abgeschieden. Bei der Suspensions-Polymerisation entstehen größere feste Teilchen, welche aus dem Wasser abfiltriert werden können.

Herstellung

Selbstverständlich werden die fensterbauüblichen S-PVC-Arten (Suspensions-PVC) nicht in der so anfallenden Art weiterverarbeitet, sondern mit entsprechenden Zuschlagstoffen versehen. Zur Verbesserung der Schlagzähigkeit werden sogen. Pfropfpolymerisate aus EVA (Äthylen-Vinylacetat), VC oder PMMA (Acryl) verwendet. Diese PVC-Typen werden vor der Weiterverarbeitung zu Fensterprofilen mit weiteren Zuschlagstoffen, wie Stabilisatoren, Pigmenten und Verarbeitungshilfsmitteln abgemischt. Durch gezielte Auswahl dieser Zuschlagstoffe werden die geforderten Eigenschaften der Fensterprofile, z.B. die Licht- und Wetterechtheit, der Farbton, die Oberflächengüte, die Verschweißbarkeit usw. beeinflußt.

Verarbeitung, Extrusion

Wichtig ist eine gute Verarbeitbarkeit dieser speziellen Pulvermischungen oder Granulate auf den marktgängigen Extrudern.

Nachstehende Abbildung soll die Maschinenanordnung für die Profilextrusion schematisch darstellen.

Extruder haben das Förderprinzip eines Fleischwolfs, wobei bei der Verarbeitung Wärme zugeführt werden muß. In einem beheizten Zylinder drehen sich eine oder mehrere Schnecken und fördern kontinuierlich die durch zunehmende Erhitzung immer plastischer werdende PVC-Mischung in die Düse. Diese gibt dem austretenden Material nicht nur die Form des zu extrudierenden Profils, sondern verdichtet es gleichzeitig und sorgt für einen möglichst spannungsarmen Materialfluß.

Im Anschluß daran werden die Profile in Vakuum-Kalibratoren abgekühlt, wobei ihnen hier die endgültige Form und Oberfläche gegeben wird. Wie der Name sagt, wird durch die Vakuum-Kalibratoren (die die Negativform des herzustellenden Profils aufweisen) der erst plastische und später elastische Kunststoffstrang durch Unterdruck an die Werkzeugflächen gesaugt, dort auf die durch das Werkzeug gegebene Form und Größe gebracht und gleichzeitig abgekühlt.

Wenn nun die erkalteten Profilstäbe hinter den letzten Kalibern mit einem Raupenabzug abgezogen, d.h. transportiert werden, so bedeutet dies, daß das Profil im thermoplastischen und im thermoelastischen Bereich gereckt wird.

Spätestens hier müssen wir auf die drei Hauptfaktoren der PVC-Verarbeitung hinweisen.

Temperatur - Zeit - Druck

sind die Einflüsse, unter denen man Thermoplaste, also auch PVC, verformen kann. Das Verfahren zur Herstellung der Profile (das Extrudieren) geschieht nun teilweise auch im thermoelastischen Bereich, der zwischen 80 und 120 °C liegt. Dies bedeutet, daß der abgezogene Profilstab nicht nur in Temperaturbereichen über 120 0C gereckt wird, sondern auch in den Temperaturbereichen zwischen 80 und 120 °C. Als Folge versucht das auf diese Länge gebrachte Profil, um das geringe Maß, um das es im thermoelastischen Bereich gereckt wurde, zu schrumpfen.

Also, wenn man PVC bei über 120 °C verformt, so wird eine nachträgliche Erwärmung auf annähernde Temperaturen nur eine Veränderung des Körpers durch sein Eigengewicht hervorrufen.

Wenn PVC bei Temperaturen zwischen 80 und 120 °C (also im thermoelastischen Bereich) verformt wird, so wird eine nachträgliche Erwärmung auf annähernde Temperaturen bewirken, daß das Material versucht, die Form wiederzuerlangen (Rückstellungstendenz, Erinnerungsvermögen), die es in diesem Temperaturbereich hatte.

Diese Rückstellungstendenz bewirkt, daß der extrudierte Profilstab auf das Maß zurückschrumpfen will, welches er bei Eintritt in den thermoelastischen Temperaturbereich innehatte. Aus diesem Grund sollten alle Fensterprofile vor Auslieferung bzw. Verarbeitung getempert und/oder sorgfältig gelagert werden, damit ein möglichst hoher Wert der Restschrumpfung abgebaut werden kann.

Diese Lagerung sollte nicht nur beim Extrudeur sondern auch beim Fensterbauer mit der nötigen Sorgfalt durchgeführt werden. Die Profile dürfen nur absolut gerade und nicht zu hoch gestapelt werden, damit keine Verformungen und unnötig hohe Flächendrücke entstehen. Wie beschrieben, sind Thermoplaste unter den Faktoren TEMPERATUR - ZEIT - DRUCK verformbar. Dies bedeutet, daß auch bei verhältnismäßig niedriger Temperatur Verformungen entstehen, wenn Zeit und der Druck ein ausreichend hohes Maß erreichen.

Die Profile sollten nach Möglichkeit bei Raumtemperatur gelagert werden. Heftige und häufig auftretende Luftfeuchtigkeitsdifferenzen und Temperaturwechsel sollten vermieden werden. Die Lagertemperatur sollte mindestens 12 Stunden vor der Verarbeitung der Profile mit der Werkstatt-Temperatur identisch sein, d.h. die Profile sollten spätestens 12 Stunden vor der Verarbeitung in der Werkstatt gelagert werden.

Nur wer die Materialeigenschaften kennt, sie respektiert und den Empfehlungen folgt, hat die Garantie dafür, nicht schon das Fundament, auf welchem er später bauen will, zu zerstören.

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