Profilarten und ihre Anwendungen

Das Wort „Profil“ hat in der deutschen Sprache mehrere verschiedene Bedeutungen. Damit können die Seitenansicht einer Gestalt, ein charakteristisches Erscheinungsbild oder die Daten eines Benutzers einer Computeranwendung bezeichnet werden. Im technischen Bereich werden Längsschnitt, Querschnitt oder Umriss sowie die Struktur einer Lauffläche damit beschrieben.

In jedem Haushalt sind Profile in verschiedenen Ausführungen zu finden, zum Beispiel in Fensterrahmen, Türdichtungen, Bilderrahmen, im Sanitär- oder Küchenbereich, auf Böden und Decken. Für industrielle Anwendungen versteht man unter einem Profil einen Gegenstand aus Metall, Holz oder Kunststoff in Form eines Stabes, der über die gesamte Länge den gleichen Querschnitt besitzt. Dabei werden die unterschiedlichen Profilarten nach ihrem Querschnitt, ihrer Funktion oder Anwendung bezeichnet.

Bezeichnung nach Querschnitt

Profile können anhand ihres Querschnitts klassifiziert werden. Je nach Querschnitt gibt es Flachprofil, Kantprofil, Rundprofil, Mischprofile, Halbrundprofil und Fahnenprofil.

Zusätzlich zur Querschnittsgeometrie unterscheidet man zwischen Vollprofilen und Hohlprofilen, die man auch Hohlkammerprofile nennt. Hohlprofile sind innen hohl beziehungsweise nicht vollständig geschlossen. Vollprofile sind massiv und besitzen keinen Hohlraum.

Der Querschnitt von Rundprofilen kann kreisförmig oder elliptisch sein. Der Querschnitt von Kantprofilen ist rechteckig, quadratisch, dreieckig, sechseckig oder winklig.

Entsprechend werden technische Profile mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt als Rechteckprofile bezeichnet, solche mit dreieckigem als Dreieckprofile, sechseckige als Sechseckprofile. Rechteckprofile heißen auch Rechteckrohr oder Vierkantrohr, wenn der Querschnitt quadratisch ist. Zu den winkligen Kantprofilen zählen Winkelprofile wie L-Profile, T-Profile, U-Profile und H-Profile.

Fahnenprofile, auch Kederprofile genannt, besitzen einen runden oder eckigen Querschnitt mit einem Flachprofil an einer Seite. Dabei kann der runde oder eckige Teil massiv oder hohl sein. Mischprofile, wie Sie unter anderem beim Fensterbau zu Einsatz kommen, können sehr unterschiedliche und komplexe Querschnitte besitzen.

Herstellung von Profilen

Die Herstellung von Metallprofilen und Kunststoffprofilen erfolgt durch Umformverfahren. Im Fall von Metallprofilen nennt man das Verfahren Strangpressen, bei Kunststoffprofilen spricht man von Extrusion. Beide Verfahren beruhen auf dem gleichen Prinzip.

Der Werkstoff wird auf die für das Material spezifische Umformtemperatur erwärmt und mit einem Stempel, einem Kolben oder einer Schnecke unter Druck kontinuierlich durch eine Matrize gepresst.

Dabei bestimmt die Geometrie der Matrize den Querschnitt des Pressstrangs. Für die Herstellung von Hohlprofilen werden Matrizen mit verschieden geformten Dornen verwendet. Nach dem Pressen ist oft ein Kühlprozess notwendig, damit der noch heiße Pressstab seine Form beibehält und nicht zusammensackt oder sich verbiegt. Typische Geschwindigkeiten für das Strangpressen von Aluminiumprofilen liegen im Bereich von 5 bis 50 Metern pro Minute^[1].

Materialien und Anwendungsgebiete

Die Eigenschaften des Materials, aus denen die verschiedenen Profilarten gefertigt werden, bestimmen die Anwendungsgebiete.

Holzprofile

Holzprofile werden hauptsächlich im Innenausbau verwendet und meist als Leisten und nicht als Profile bezeichnet. Anwendung finden Holzprofile als Sockelleisten, Zierleisten, Eckenleisten, Deckenleisten, Kantenschutzleisten, Treppenkantenleisten, Abschlussleisten und Handläufe.

Metallprofile

Metallprofile werden überwiegend aus Aluminium, Edelstahl und Stahl gefertigt. Sie werden hauptsächlich im Bauwesen eingesetzt sowie für Geländer, Leitern und andere Verstrebungen.

Stahlprofile gibt es als Rundstäbe, L-Profile, I-Profile, U-Profile und T-Profile sowie als Rund-, Vierkant- und Rechteckrohre.

Edelstahlprofile sind in den meisten gängigen Profilarten erhältlich. Als Rundrohr werden sie für den Konstruktionsbau eingesetzt. Verstrebungen, Geländer und Handläufe sowie Fahnenmaste werden daraus gefertigt. Für Schilder, Rahmengestelle oder Kleiderstangen werden Vierkantrohre oder U-Profile verwendet. Winkelprofile dienen häufig als Abschlussleisten.

Aluminiumprofile im Fensterbau

Aluminiumprofile sind wie Edelstahlprofile in vielen verschiedenen Profilarten lieferbar. Jedoch ist Aluminium deutlich preisgünstiger, leichter und einfacher zu bearbeiten als Edelstahl und hat deshalb einen größeren Anwendungsbereich. Im privaten Bereich findet man Aluprofile in Fenstern und Türen, in Unterkonstruktionen für den Dach- und Terrassenbau sowie für Einfassungen von Photovoltaikanlagen, im Trockenbau und im Innenausbau. Bodenleisten, Deckenleisten, Wandleisten, Gardinenschienen und andere Befestigungen werden daraus gefertigt. Im industriellen Bereich kommen Aluprofile im Maschinenbau, Konstruktionsbau, Fassadenausbau und in der Automobiltechnik zum Einsatz.

Kunststoffprofile

Kunststoffprofile werden aus Thermoplasten, Elastomeren und thermoplastischen Elastomeren sowie glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) gefertigt. Die Profilart und ihre Anwendung hängen dabei von den typischen Eigenschaften der Kunststoffe ab.

Thermoplastische Profilarten

Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polyamid (PA) gehören zu den Thermoplasten.

Thermoplastische Kunststoffe lassen sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen, verfügen über eine gute Schlagzähigkeit und sind im Gegensatz zu anderen Kunststoffen schweißbar.

Aus diesen Polymeren werden Flachprofile, Rundprofile, Kantprofile und Winkelprofile hergestellt.

PMMA und PC sind zudem kratzfest und transparent. Profilarten aus diesen Kunststoffen werden in der Beleuchtungs-, Werbe-, Display- und Automobilindustrie verwendet. Polycarbonat, das in einem Temperaturbereich von -100 °C bis +110 °C stabil ist und über einen hohen Oberflächenglanz verfügt, wird auch für Dachkonstruktionen, im Flugzeugbau und im Fassadenbau eingesetzt.

Hartes PVC (PVC-U) besitzt eine große Schlagzähigkeit und Kratzfestigkeit, ist wetterbeständig und schwer entflammbar. PVC-Profile sind kostengünstig und prädestiniert für die Anwendung im Bauwesen. Man findet sie in Fensterkonstruktionen, Gewächshäusern und Möbelstücken. Sie werden jedoch auch zur Konstruktion von Belüftungssystemen und Kabelschächten eingesetzt.

Die Polyolefine Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) verfügen über eine gute Chemikalienbeständigkeit, hohe Schlagzähigkeit und gute Härte. Ihre Dichte ist vergleichsweise gering und sie sind halogenfrei. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig: Profile aus PP und PE finden Einsatz im Behälterbau für die Lebensmittelindustrie, in der Medizintechnik und im Bauwesen für Fenster-, Tür- und Dachkonstruktionen.

Profile aus Elastomeren

Elastomere sind gummielastisch, nicht schmelzbar und besitzen keine thermoplastischen Eigenschaften. Beispiele für Elastomere sind Natur-Kautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Nitrilkautschuk (NBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Fluor-Kautschuk (FKM), Butadien-Kautschuk (BR), Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk (EPDM) und Silikon-Kautschuk. Im Gegensatz zu anderen Profilarten wird bei Gummiprofilen nach der Extrusion ein Zwischenprodukt erhalten, das nach anschließender Vulkanisation in seine endgültige Form gebracht wird.

Extrudierte Elastomer-Profile

Je nach Beständigkeit gegen Wärme, Kälte, Witterung und Kontaktmedium und Anforderung an Brandschutz sowie Zulassung für den Lebensmittel- und Medizinbereich kann ein geeigneter Elastomerwerkstoff ausgewählt werden. Einsatzparameter wie Einbauart und Druck bestimmen den Profilquerschnitt, der sehr komplex sein kann.

Aufgrund ihrer Elastizität werden Elastomerprofile als Dicht-, Abdeck- oder Schutzprofile eingesetzt.

Hauptsächlich finden sie Einsatz als Dichtungen im Fassaden-, Tür-, Fenster- und Hausbau. Auch in der Lüftungs- und Klimatechnik, Lebensmittelindustrie und Prozesstechnik sowie der Automobilindustrie werden sie verwendet.

Silikon-Kautschuk ist über einen weiten Temperaturbereich von -60 °C bis 250 °C stabil. Deshalb sind Silikonprofile geeignet für den Einsatz in Öfen, Dampfgarern und Tiefkühlschränken.

Profile aus Moosgummi und Zellgummi aus verschiedenen Polymeren, die auch Porengummis genannt werden, werden durch Zusatz von Treibmitteln aus Natur- oder Synthese-Kautschuk hergestellt. Moosgummi hat offene Zellen und eine dichte Außenhaut, während Zellkautschuk keine Außenhaut, aber geschlossene Zellen besitzt. Deshalb ist Zellkautschuk wasser- und luftdicht. Aus beiden Materialien werden Rundschnüre, Kanten-, Winkel-, Keder- und Sonderprofile gefertigt. Diese Profilarten kommen zum Dichten, Dämmen und Dämpfen im Fenster- und Türenbau, in der Lüftungstechnik sowie für Soundsysteme zum Einsatz.

Elastoplastische Profilarten

Thermoplastische Elastomere sind weiche bis harte Kunststoffe, die bei Raumtemperatur elastisch sind und sich unter Wärmezufuhr verformen lassen. Sie sind aufschmelzbar und damit umformbar und können verschweißt werden. Sie werden auch als Elastoplaste bezeichnet, die Abkürzung lautet TPE oder TPR, aus dem Englischen „thermoplastic rubber“.

Viele thermoplastische Elastomere sind UV- und witterungsbeständig, elektrisch isolierend, FDA konform, antimikrobiell, selbstlöschend, halogen- und silikonfrei sowie recyclebar. Zudem besitzen sie als gummiartigen Werkstoffe auch eine hohe Rückstellkraft. Aus TPE können alle gängigen Profilarten hergestellt werden. TPE-Profile finden Anwendung als Dichtungen und Kantenschutz in Kunststoffgehäusen, in der Automobilindustrie, Elektrotechnik, Lebensmittelindustrie und Pharmaindustrie.

Die Vielzahl an Profilarten und die große Auswahl an Materialien ermöglichen, für jede Anforderung ein geeignetes Profil zu finden.

Quelle:
1) https://www.techpilot.de/lexikon/strangpressen/

Bildquellen:
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Aluminiumprofile im Fensterbau | © S.J.Takemoto - CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19810881
Extrudierte Elastomer-Profile | © frog – stock.adobe.com