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Die Erfindung betrifft eine Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren zum Verkleben einer Haushaltsgerätescheibe mit einem weiteren Bauteil nach dem Anspruch 5.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Haushaltsgerätetür mit einer als Innenscheibe ausgebildeten Haushaltsgerätescheibe und mit einem als Rahmen ausgebildeten weiteren Bauteil bekannt. Die Innenscheibe ist größer als ein innerer Rand des Rahmens und ist mittels eines Zweikomponentenklebers auf den Rahmen aufgeklebt. Dabei dient eine Klebemasse aus dem Zweikomponentenkleber als Befestigungs- und Dichtungseinheit, die einerseits der Befestigung der Innenscheibe dient und andererseits den Zwischenraum abdichtet. Der Zweikomponentenkleber besteht aus einem durch die Beimischung einer Komponente chemisch vernetzten Polymermaterial.
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In der
US 2004/0072933 A1 ist bereits ein Klebeverbund aus Glas und Metall, der mit einer Klebemasse verbunden ist, die durch Elektronenstrahlen gehärtet sein kann, offenbart.
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Die
JP 2000017235 A nennt die Möglichkeit, diverse Substrate, darunter Glas und Metall, mit elektronenstrahl-härtbaren Klebemassen zu verbinden.
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Aus dem Buch „G. Habenicht; Kleben – Grundlagen, Technologie, Anwendung; 3. Aufl. (1997); Springer” geht die Härtung von Klebemassen aus einem Polymermaterial mit Elektronenstrahlen allgemein hervor.
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Aus der
EP 1 424 361 A1 geht die Strahlenhärtung von vernetzbaren Polymeren in Verbindung mit einem Funktionsfüllstoff namens Betalink zur Förderung einer Strahlungsvernetzung hervor.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Haushaltsgerätevorrichtung mit einer verlängerten Lebensdauer und einer größeren Robustheit auszustatten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Es wird eine Haushaltsgerätevorrichtung für ein Gargerät vorgeschlagen, mit einer Haushaltsgerätescheibe, mit einem als Rahmen ausgebildeten weiteren Bauteil mit einer inneren, rechteckigen Öffnung, deren Länge und Breite kleiner sind als die Länge und die Breite der Haushaltsgerätescheibe, und mit einer Klebemasse aus einem Polymermaterial zum Verkleben der Haushaltsgerätescheibe mit dem als Rahmen ausgebildeten weiteren Bauteil, wobei das Polymermaterial der Klebemasse zumindest eine durch Beta- und/oder Gammastrahlung mit einer Energie größer als 0,1 MeV erzeugte Vernetzung aufweist, wobei das als Rahmen ausgebildete weitere Bauteil in einem Außenbereich, der die Klebemasse überdeckt, parallel zu der Haushaltsgerätescheibe verläuft und im Bereich des Rands der Öffnung im Profil in Richtung der Haushaltsgerätescheibe gebogen ist.
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Dadurch kann ein im Vergleich zur chemischen Vernetzung bzw. Vulkanisation erhöhter Vernetzungsgrad des Polymerwerkstoffs erreicht werden, wodurch eine Klebkraft der Klebemasse vergrößert, eine Lebensdauer der Klebemasse verlängert, eine Dichtigkeit der Klebemasse erhöht und eine Chemikalienbeständigkeit der Klebemasse verbessert werden kann. Insbesondere durch die verbesserte Chemikalienbeständigkeit kann Wrasen aus einem die Haushaltsgerätevorrichtung umfassenden Haushaltsgerät die Klebemasse weniger angreifen, wodurch eine Unterwanderung der Klebemasse durch Fette wirkungsvoll vermieden werden kann.
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Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Verbesserung der Klebemasse im Zusammenhang mit jeder, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Klebeverbindung in Haushaltsgeräten eingesetzt werden. Die verbesserte Chemikalienbeständigkeit hat sich jedoch insbesondere in Gargeräten als vorteilhaft erwiesen, da hier eine besonders hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit gefordert ist. Die Klebemasse kann zu einer Kleberaupe oder in einer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Weise zu anderen Formen, beispielsweise zu Klebepunkten, geformt sein. Besonders beständig sind Klebemassen aus einem Zweikomponentenkleber.
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Die Haushaltsgerätevorrichtung kann Teil eines Backofens, eines Mikrowellengeräts oder eines, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Kombinationsgeräts sein. Es sind zudem Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Haushaltsgerätescheibe als Glaskeramikscheibe eines Glaskeramikkochfelds oder beispielsweise als Scheibe eines Kühlschranks, insbesondere als Glastürscheibe, ausgebildet ist.
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Als „hochenergetisch” soll Partikelstrahlung mit Energien oberhalb von etwa 0,1 MeV bzw. 0,16·10–19 J bezeichnet werden, also insbesondere Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung, wobei jedoch auch der Einsatz von Protonenstrahlung denkbar ist. Für relativistische, massive Teilchen bezieht sich die obige Energieangabe auf den kinetischen Anteil der Energie. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere in Verbindung mit solchen Haushaltsgerätescheiben zum Tragen, die im Betrieb in einem Haushalt starken Temperaturschwankungen unterworfen sind. Als strahlungsvernetzbarer Polymerwerkstoff hat sich Polyacryl (PA) als besonders geeignet erwiesen. Prinzipiell ist eine Strahlungsvernetzung jedoch auch mit anderen Polymerwerkstoffen denkbar, insbesondere auch mit Zweikomponentenklebern, in denen eine chemische Vernetzung durch eine Strahlungsvernetzung unterstützt sein kann. Bei der Strahlungsvernetzung entstehen direkte chemische Bindungen zwischen Polymerfäden des Werkstoffs, beispielsweise zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Solche direkten Bindungen sind spektroskopisch nachweisbar und führen zu einer charakteristischen Mikrostruktur, die eine charakteristische Änderung der Materialeigenschaften des Polymermaterials bedingt. Durch den Einsatz von strahlungsvernetzten Kunststoffen in Haushaltsgeräten können die durch eine erhöhte Abriebfestigkeit erreichbaren verbesserten Reinigungseigenschaften zu einem besonderen Komfortgewinn und zu einer deutlich erhöhten Lebensdauer führen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vernetzung durch Elektronenstrahlung erzeugt ist. Dadurch kann eine vergleichsweise hohe Eindringtiefe bei gleichzeitig hoher Energie erreicht werden. Die Elektronenstrahlung kann vorteilhaft eine kaskadenartige Reaktion hervorrufen, bei der durch ein einfallendes Elektron mehrere Valenzelektronen herausgeschlagen werden können, die ihrerseits durch ein Herausschlagen weiterer Elektronen weitere Vernetzungen erzeugen. Es kann daher erreicht werden, dass durch ein einziges einfallendes Elektron eine Vielzahl von Vernetzungen erzeugt werden kann.
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Ist die Elektronenstrahlung von einem Elektronenbeschleuniger erzeugt, kann sie besonders gut auf die Klebemasse fokussiert werden.
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Mit besonders geringem Aufwand ist jedoch eine Vernetzung des Polymerwerkstoffs erreichbar, wenn die Vernetzung durch radioaktive Strahlung erzeugt wird. Es können vorteilhaft handelsübliche radioaktive Präparate Verwendung finden. Als radioaktive Beta-Strahlung kann in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft Elektronenstrahlung mit einer Energie oberhalb von etwa 0,2 MeV bzw. 3,2·10–14 J bis maximal 10 MeV bzw. 16,0·10–13 J zum Einsatz kommen. Die Beta-Strahlung aus schnellen Elektronen kann Wasserstoffatome bzw. Protonen aus Kohlenwasserstoffketten herausschießen und dadurch freie Orbitale erzeugen, die sich mit freien Orbitalen eines benachbarten Polymers verbinden können.
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Eine besonders günstige und energetisch auf die benötigte Eindringtiefe abgestimmte hochenergetische Strahlung kann durch die Verwendung von Kobalt-60 Strahlung zum Erzeugen der Vernetzung erreicht werden. Vernetzend wirken sowohl Beta-Strahlung mit 0,3 und 1,5 MeV (1 MeV = 1,602·10–13 Joule) als auch die im Zerfallsschema von Kobalt-60 vorkommende Gamma-Strahlung von 1,173 bzw. 1,332 MeV. Die Gamma-Strahlung kann Paare von freien Radikalen erzeugen, die aneinander binden und die Polymere in einer Vernetzungsreaktion zu einem gemeinsamen, netzartigen Makromolekül verbinden. Eine für Kunststoffelemente von Haushaltsgeräten geeignete Strahlungsdosis liegt zwischen 50 kGy und 500 kGy, besonders vorteilhaft zwischen 100 kGy und 200 kGy.
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Eine besonders starke Vernetzung kann dann erreicht werden, wenn das Polymermaterial mit wenigstens einem Funktionsfüllstoff zur Förderung einer Strahlungsvernetzung versetzt ist. Als vernetzungsverstärkender Funktionsfüllstoff hat sich ein unter dem Namen „Betalink” vertriebener Füllstoff als besonders effektiv erwiesen.
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Die Verbesserung der Dichtigkeitseigenschaften kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn die Haushaltsgerätescheibe eine Innenscheibe einer Haushaltsgerätetür ist und wenn das weitere Bauteil ein Rahmen der Innenscheibe ist. Die Abdichtung der Innenscheibe gegen den Rahmen ist dem Wrasen aus dem Garraum besonders stark ausgesetzt.
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Ferner wird ein Verfahren zum Verkleben einer Haushaltsgerätescheibe eines Gargeräts vorgeschlagen, mit einem als Rahmen ausgebildeten weiteren Bauteil, wobei in einem ersten Schritt eine Klebemasse aus einem Polymermaterial aufgebracht wird und in einem zweiten Schritt die Haushaltsgerätescheibe mit dem als Rahmen ausgebildeten weiteren Bauteil verklebt wird, wobei in einem dritten Schritt das Polymermaterial zum Erzeugen einer Vernetzung einer Beta- und/oder Gammastrahlung mit einer Energie größer als 0,1 MeV ausgesetzt wird.
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Durch den dritten Schritt kann eine Dichtigkeit und Langlebigkeit der Klebemasse durch den erhöhten Vernetzungsgrad des Polymerwerkstoffs deutlich verbessert werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine Gargerätetür mit einer Haushaltsgerätescheibe und mit einer Klebemasse,
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2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1 und
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3 eine schematische Darstellung zu einer Behandlung der Klebemasse mit einer hochenergetischen Strahlung.
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Die 1 und 2 zeigen eine Gargerätetür 22 eines Haushaltsbackofens mit einer ersten Haushaltsgerätescheibe 10, die eine Innenscheibe bildet, und mit einer zweiten Haushaltsgerätescheibe 28, die eine Außenscheibe bildet. Die Gargerätetür 22 umfasst ferner ein als Rahmen ausgebildetes Bauteil 12 mit einer inneren, rechteckigen Öffnung 30, deren Länge und Breite kleiner sind als die Länge und die Breite der Haushaltsgerätescheibe 10. Zwischen dem Bauteil 12 und der eine Vorderfront der Gargerätetür 22 bildenden Haushaltsgerätescheibe 28 befindet sich ein Innenraum 32 der Gargerätetür 22. Die Haushaltsgerätescheibe 10 ist aus der Richtung des Innenraums 32 mittels einer zu einer Kleberaupe geformten Klebemasse 14 verklebt. Die zweite Haushaltsgerätescheibe 28 ist über einen weiteren Rahmen 34, zwei Schrauben 36, 36' und zwei Haltewinkel 38, 38' mit dem Bauteil 10 verbunden. Zwischen dem zweiten Rahmen 34 und der zweiten Haushaltsgerätescheibe 28 ist eine Dichtung 40 angeordnet. Die Schrauben 36, 36' halten ferner einen Griff 42 der Gargerätetür 22.
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Die Klebemasse 14 besteht aus einem Polymermaterial mit einer Vielzahl von Vernetzungen 18, die durch hochenergetische Strahlung 16 (3) aus Elektronen, und zwar aus radioaktiver Beta-Strahlung 16 aus einem Zerfall von Kobalt-60 26, erzeugt sind. Zur Förderung der Strahlungsvernetzung während eines weiter unten beschriebenen Herstellungsverfahrens ist das Polymermaterial der Klebemasse 14 mit einem unter dem Handelsnamen Betalink bekannten Funktionsfüllstoff 20 versetzt.
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Das als Rahmen ausgebildete Bauteil 12 verläuft in einem Außenbereich, der die Klebemasse 14 überdeckt, parallel zu der Haushaltsgerätescheibe 10 und ist im Bereich des Rands der Öffnung 30 im Profil in Richtung der Haushaltsgerätescheibe 10 gebogen. Dadurch kann durch eine große Dicke der Klebemasse ein Temperaturdehnungsausgleich in der Ebene der Haushaltsgerätescheibe 10 erfolgen, und gleichzeitig ist die Klebemasse 14 durch einen schmalen Spalt zwischen der Haushaltsgerätescheibe 10 und dem Bauteil 12 gegen einen Garraum eines die Gargerätetür 22 umfassenden Gargeräts abgeschirmt.
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3 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben der Haushaltsgerätescheibe 10 mit dem Bauteil 12. In einem ersten, hier nicht explizit dargestellten Schritt wird die Klebemasse 14 in der Form einer Kleberaupe von einem Kleberoboter als Zweikomponentenkleber angemischt und auf das Bauteil 12 aufgetragen. In einem zweiten Schritt wird die Haushaltsgerätescheibe 10 mit dem Bauteil 12 verklebt. Ein in 3 dargestellter Ausschnitt aus der Klebemasse 14 zeigt schematisch Polymerfäden 44 und Schwefelbrücken 46 zwischen den Polymerfäden 44, die sich unmittelbar nach dem Anmischen des Zweikomponentenklebers bilden. In einem dritten, in 3 dargestellten Schritt wird ein die Öffnung 30 überdeckender Bereich der Haushaltsgerätescheibe 10 mit einer als Metallplatte ausgebildeten Abschirmvorrichtung 24 überdeckt, und die Klebemasse 14 wird durch die Haushaltsgerätescheibe 10 hindurch mit hochenergetischer Beta-Strahlung 16 bzw. Elektronenstrahlung aus einem Präparat aus Kobalt-60 26 bestrahlt. Dadurch bilden sich, unterstützt durch den Funktionsfüllstoff 20, eine Vielzahl von Vernetzungen 18 zwischen den Polymerfäden. Die Strahlung 16 stammt aus dem Zerfall des Kobalt-60 26. Die Abschirmvorrichtung 24 verhindert eine Verfärbung und/oder Eintrübung des Glasmaterials der Haushaltsgerätescheibe 10 im sichtbaren Bereich innerhalb der Öffnung 30.
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Die Haltewinkel 38, 38' und der zweite Rahmen 34 sind wie auch ein weiteres, hier nicht dargestelltes pulverlackiertes Metallteil mit der zweiten Haushaltsgerätescheibe 28 verklebt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die für diese Klebeverbindungen verwendeten Klebemassen ebenfalls mit der hochenergetischen Strahlung 16 vernetzt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Haushaltsgerätescheibe
- 12
- Bauteil
- 14
- Klebemasse
- 16
- Strahlung
- 18
- Vernetzung
- 20
- Funktionsfüllstoff
- 22
- Gargerätetür
- 24
- Abschirmvorrichtung
- 26
- Kobalt-60
- 28
- Haushaltsgerätescheibe
- 30
- Öffnung
- 32
- Innenraum
- 34
- Rahmen
- 36
- Schraube
- 38
- Haltewinkel
- 40
- Dichtung
- 42
- Griff
- 44
- Polymerfaden
- 46
- Schwefelbrücke
