-
Die
Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, insbesondere ein
Kältegerät, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
-
In
Haushaltsgeräten werden für Stütz- oder Tragstrukturen
Kunststoff- und/oder Blechplatinen verbaut, deren Formgebung und
Materialstärke je nach Einsatzzweck variiert.
-
So
ist bei Haushalts-Kältegeräten der, den Kühlraum
begrenzende Gerätekorpus üblicherweise als Hohlkörper
realisiert, dessen Hohlraum mit Wärmeisolierschaum gefüllt
ist. Dessen äußere Begrenzungswände können
aus einer Stahlblechplatine hergestellt sein. Stahlblech weist auch
bei geringer Materialstärke eine hohe Formstabilität
auf, so dass insbesondere die Bildung von Dellen oder Unebenheiten
in der Begrenzungswand aufgrund von Unregelmäßigkeiten
oder Schaumlunker im Wärmeisolierschaum vermieden werden
können. Alternativ zum Einsatz von Stahlblechplatinen können
die Begrenzungswände aus Kunststoff gefertigt sein, deren
Materialstärke jedoch im Vergleich zu Stahlblech stark erhöht
ist, um eine geforderte Formstabilität zu erreichen.
-
Aus
der
DE 36 44 434 C2 ist
eine Gerätetür bekannt, die aus einem Mantel aus
glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, der einen Schaumstoffkern
begrenzt. Ebenso ist aus der
AT 266
417 eine Hohlraumtür bekannt, deren Begrenzungswände
aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, während
der Hohlraum mit einem Füllstoff ausgefüllt ist.
Aus der
WO 2008/089963
A1 ist ein langfaserverstärkter, thermoplastischer
Kunststoff bekannt, der bei der Herstellung von Haushaltsgeräten
angewendet werden kann.
-
Beim
Einsatz von Kunststoffplatinen in Stütz- oder Tragstrukturen
von Haushaltsgeräten besteht generell die Problematik,
dass die Kunststoffbauteile mit großer Materialstärke
ausgelegt werden müssen, um eine mit Stahlblech vergleichbare
Formstabilität zu erhalten.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Haushaltsgerät
mit einem Kunststoffbauteil bereitzustellen, das trotz reduzierter
Materialstärke eine ausreichende Steifigkeit für
den Einsatz als ein Trag- oder Strukturelement aufweist.
-
Unter
Haushaltsgerät wird hier ein Gerät verstanden,
welches zur Haushaltsführung eingesetzt wird, insbesondere
ein Haushaltskältegerät (kurz Kältegerät
genannt), wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank,
eine Gefriertruhe, ein Weinlagerschrank oder eine Kühlgefrierkombination.
-
Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
offenbart.
-
Bei
einem Haushaltsgerät mit einem Kunststoffbauteil ist erfindungsgemäß das
Kunststoffbauteil aus einem naturfaserverstärkten Kunststoff
gefertigt, der aus einem Kunststoffträgermaterial und darin eingebetteten
Naturfasern besteht. Bei dem Haushaltsgerät handelt es
sich insbesondere um ein Kältegerät und in diesem
Fall handelt es sich bei dem Kunststoffbauteil insbesondere um eine
Kunststoffplatine für eine Begrenzungswand zur Begrenzung eines
mit einem Wärmeisolierschaum gefüllten Hohlraums
des Kältegeräts. Untersuchungen zeigen, dass sich
der Widerstand gegenüber Verformung bei naturfaserverstärktem
Kunststoffplatinen gegenüber vergleichbaren Kunststoffbauteilen
ohne Naturfasern beträchtlich erhöht. Die im Kunststoff
integrierten Naturfasern wirken daher in Doppelfunktion sowohl versteifend
als auch als Füllstoff, wodurch der Materialverbund insgesamt
nicht nur stabiler, sondern auch kostengünstiger gegenüber
vergleichbaren Spezialkunststoffen wird, die dieselbe Formstabilität
bereitstellen können.
-
Beim
Einsatz des naturfaserverstärkten Kunststoffbauteils als
Begrenzungswand zur Begrenzung eines mit einem Wärmeisolierschaum
gefüllten Hohlraums eines Kältegerätes
ergibt sich als zusätzliche Anforderung, dass das Kunststoffbauteil
resistent gegenüber einer Wasserdampf- oder Gasdiffusion
ist. Hierzu kann in dem naturfaserverstärkten Kunststoffbauteil
zusätzlich ein Diffusionssperrmittel integriert werden,
mit dem eine solche Diffusion zumindest weitgehend beschränkt
werden kann.
-
Bevorzugt
kann das Diffusionssperrmittel aus Metall, etwa einer Metallfolie,
hergestellt sein. Das Integrieren des Diffusionssperrmittels im
Kunststoffbauteil kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, etwa
durch Aufbringen einer geschlossenen Diffusionssperrschicht auf
eine Seitenfläche des Kunststoffbauteils oder durch Einbringen
des Diffusionssperrmittels in Partikelform oder Fragmentform in
das Kunststoffmaterial.
-
In
einer Ausführungsform kann das Diffusionssperrmittel zumindest
eine durchgängig geschlossene Diffusionssperrschicht sein,
die im naturfaserverstärkten Kunststoffbauteil eingebettet
ist. Die Diffusionssperrschicht kann dabei beidseitig vom Kunststoffträgermaterial
umgeben sein. Für eine einfache sowie steife Ausbildung
des Materialverbunds ist jedoch ein Zweischichtaufbau bevorzugt,
bei dem das Kunststoffbauteil die Diffusionssperrschicht trägt. Dabei
kann die Diffusionssperrschicht auf der, dem Wärmeisolierschaum
zugewandten Seite des Kunststoffbauteils und/oder auch auf der,
dem Wärmeisolierschaum abgewandten Seite des Kunststoffbauteils
aufgebracht sein.
-
Auf
der, dem Wärmeisolierschaum abgewandten Seite des Kunststoffbauteils
kann zusätzlich eine Deckschicht, insbesondere eine Dekor- und/oder
Kratzschutzschicht, aufgebracht werden. Fertigungstechnisch einfach
ist es dabei, die Deckschicht außenseitig unmittelbar auf
das Kunststoffbauteil aufzubringen, während die Diffusionssperrschicht
innen auf der, dem Wärmeisolierschaum zugewandten Seite
aufgebracht ist. In diesem Fall ist das Kunststoffträgermaterial
unter Bildung eines Dreischichtaufbaus zwischen der äußeren
Deckschicht und der inneren Diffusionssperrschicht geschaltet.
-
Um
die für den Einsatz als Begrenzungswand im Kältegerät
erforderliche versteifende Wirkung zu erreichen, kann die naturfaserverstärkte Kunststoffplatine
eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 1,5 mm aufweisen. Im Vergleich
dazu kann die Diffusionssperrschicht wesentlich dünner,
etwa bei einer Schichtdicke im Bereich von 0,009 mm liegen, während
die Schichtdicke der Deckschicht im Bereich von 0,150 mm liegen
kann.
-
In
einer weiteren Ausführungsform kann das Diffusionssperrmittel
nicht als eine durchgehend geschlossene Sperrschicht ausgebildet
sein, sondern eine Faser- und/oder Partikelstruktur aufweisen. In diesem
Fall können voneinander vereinzelte Diffusionssperrpartikel,
-fragmente oder -fasern in das naturfaserverstärkte Kunststoffbauteil
eingebracht sein. Somit ist kein zusätzlicher separater
Beschichtungsvorgang zum Auf bringen einer Diffusionssperrschicht auf
die bereits gebildete Kunststoffplatine erforderlich, sondern wird
das Diffusionssperrmittel mit der Fertigung der Kunststoffplatine
in diese eingebracht.
-
Als
Material für die Naturfasern kann Papier, Holz, Flachs,
Baumwolle oder dergleichen bereitgestellt werden, während
als Kunststoffträgermaterial PP, PE oder PVC bereitgestellt
werden kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass beim Einsatz des
naturfaserverstärkten Kunststoffes für die oben
erwähnte Begrenzungswand der Anteil an Naturfasern im Kunststoffträgermaterial
bis zu 80% betragen kann, während in üblichen
Anwendungsfällen der Naturfaser-Anteil bei etwa 50% liegt.
Dadurch können aufgrund der deutlich geringeren Dichte
der Naturfasern gegenüber klassischen Füllstoffen,
wie etwa Glasfasern, bedeutende Gewichtsvorteile erzielt werden, etwa
im Vergleich zu den glasfaserverstärkten Kunststoffe.
-
Nachfolgend
sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
beigefügten Figuren beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 in
einer grob schematischen Schnittdarstellung ein Haushaltskältegerät;
-
2 eine
vergrößerte Teilansicht in der Schnittebene I-I
aus der 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
-
3 Verfahrensschritte
zur Herstellung der in der 2 gezeigten
Begrenzungswand; und
-
4 in
einer Ansicht entsprechend der 2 das zweite
Ausführungsbeispiel;
-
In
der 1 ist ein Kältegerät mit einem
Korpus 1 gezeigt, der als ein mit einem Wärmeisolierschaum 3 ausgefüllter
Hohlkörper realisiert ist. Der Korpus 1 begrenzt
einen Kühlraum 5, der wiederum frontseitig durch
eine nicht gezeigte Gerätetür verschließbar
ist.
-
Wie
aus der 1 weiter hervorgeht, weist der
Korpus 1 äußere Begrenzungswände 7 auf,
die an ihren oberen und unteren Enden mit abgekanteten Befestigungsflanschen 9 versehen
sind. Die Befestigungsflansche 9 der äußeren
Begrenzungswände 7 übergreifen randseitig
eine Bodenwand 11 und eine Deckwand 13 des Korpus 1.
Die Befestigungsflansche 9 sind dabei schaumdicht mit den
Boden- und Seitenwänden 11, 13 verbunden.
-
Auf
der, dem Kühlraum 5 zugewandten Innenseite ist
der Korpus 1 mittels einer Kunststoffverkleidung 14 begrenzt,
die im Tiefziehverfahren hergestellt sein kann.
-
In
der 2 ist der Materialaufbau einer der äußeren
Begrenzungswände 7 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Demzufolge ist die
Begrenzungswand 7 im Dreischichtaufbau gebildet, in dem
eine großflächige, ebene Kunststoffplatine 15 als
Trägerschicht dient.
-
Die
Kunststoffplatine 15 besteht aus naturfaserverstärktem
Kunststoff und trägt eine äußere Deckschicht 17,
die etwa eine aus Polypropylen oder aus PMMA gebildete Dekor- und
Kratzschutzfolie ist. Auf der, dem Wärmeisolierschaum 3 zugewandten Seite
trägt die Kunststoffplatine 15 eine Diffusionssperrschicht 19,
die beispielhaft eine aufgeklebte Aluminiumfolie sein kann. Die
Aluminiumfolie unterbindet eine Diffusion von Wasserdampf aus der
Umgebungsluft in den Wärmeisolierschaum 3 hinein
sowie eine Diffusion von Gas (N2, CO2, H2) aus dem Wärmeisolierschaum 3 in
die Umgebung.
-
Wie
aus der 2 weiter hervorgeht, sind im Kunststoffträgermaterial 21 der
Kunststoffplatine 15 Naturfasern 23 eingebettet.
Die Schichtdicke a1 der Kunststoffplatine 15 beträgt
dabei beispielhaft 1 mm, während die Schichtdicke a2 der Aluminiumfolie 19 bei 0,009
mm und die Schichtdicke a3 der Deckschicht 17 bei
0,150 mm liegen kann. Die Dekorfolie 17 kann bei in Möbelnischen
eingeschobenen Einbaugeräten weggelassen werden, da hier
die Begrenzungswände 7 sichtgeschützt
sowie geschützt vor mechanischer Beanspruchung sind.
-
Anhand
der 3 sind Verfahrensschritte zur Herstellung der
Befestigungswand 7 gezeigt. Demzufolge wird in einem ersten
Verfahrensschritt I zunächst die Kunststoffplatine 15 aus
naturfaserverstärktem Kunststoffmaterial extrudiert oder
gepresst. An schließend wird in einem Kaschierschritt II
unter Bildung eines Dreischichtaufbaus die Aluminiumfolie 19 sowie
die Deckschicht 17 auf die gegenüberliegenden
Seitenflächen der Kunststoffplatine 15 aufgebracht.
Das Aufbringen der Deckschicht 17 sowie der Aluminiumfolie 19 kann
dabei unter Zwischenlage zusätzlicher Haftschichten erfolgen.
-
Anschließend
erfolgt im Verfahrensschritt III eine Formgebung der kaschierten
Kunststoffplatine 15. Dabei wird die Kunststoffplatine
zunächst in zumindest einer Biegezone erwärmt
und anschließend mittels eines nicht gezeigten Biegewerkzeugs
um eine Biegekante um 90° gebogen, wodurch die in der 1 gezeigten
Befestigungsflansche 9 hergestellt sind.
-
Das
Kunststoffträgermaterial 21 besteht hier beispielhaft
aus PP, PE oder PVC, während die Naturfasern 23 aus
Papier, Holz, Flachs, Baumwolle oder dergleichen hergestellt sind.
Die Naturfasern 23 sind dabei mit einem Anteil von 80%
dem Kunststoffträgermaterial 21 beigemischt.
-
In
der 4 ist die Begrenzungswand 7 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Begrenzungswand
der 4 besteht im Gegensatz zur 2 aus keinem
Dreischichtaufbau mit einer Aluminiumfolie 19 auf der,
dem Wärmeisolierschaum 3 zugewandten Seite der
Kunststoffplatine 15. Vielmehr ist die Begrenzungswand
fertigungstechnisch einfach im Zweischichtaufbau mit der Kunststoffplatine 15 sowie
der außenseitig aufgebrachten Deckschicht 17 hergestellt.
Anstelle der geschlossenen Aluminiumdeckschicht 19 sind
im Kunststoffträgermaterial 21 der Kunststoffplatine 15 nicht
nur die Naturfasern 23, sondern zusätzlich auch
kleine Fragmente 25 einer Aluminiumfolie integriert. Diese übernehmen
die Funktion der geschlossenen Aluminiumfolie 19 aus der 2.
-
Die
Fragmente 25 der Aluminiumfolie werden bereits vor der
Herstellung der Kunststoffplatine 15 dem Gemisch aus Kunststoffträgermaterial 21, und
Naturfasern 23 zugegeben, so dass bei der im Verfahrensschritt
I erfolgenden Extrusion der Kunststoffplatine 15 zugleich
auch die Fragmente 25 im Kunststoffträgermaterial 21 integriert
werden. Ein zusätzlicher Verfahrensschritt zum Kaschieren
der Kunststoffplatine 15 mit einer separaten Diffusionssperrschicht
kann somit weggelassen werden.
-
Mit
dem in Fragmentform im Kunstträgermaterial 21 eingebetteten
Diffusionssperrmittel 25 kann der Biegevorgang gemäß Verfahrensschritt
III (3) vereinfacht werden: Zum einen ist das Diffusionssperrmittel 25 nicht
als geschlossene Schicht freigelegt, sondern im Kunststoffträgermaterial 21 eingebettet,
so dass es zu keiner Beschädigung des Diffusionssperrmittels 25 durch
das Biegewerkzeug kommen kann. Zum anderen ist die dem Biegevorgang
vorgeschaltete Erwärmung der Biegezone vereinfacht, da
im Unterschied zur 2 keine Wärmeableitung
aus der Biegezone heraus entlang einer geschlossenen Diffusionssperrschicht
erfolgen kann.
-
- 15
- Kunststoffbauteil
- 17
- Deckschicht
- 19
- Diffusionssperrschicht
- 21
- Kunststoffträgermaterial
- 23
- Naturfasern
- 25
- Fragmente
einer Aluminiumfolie
- a1, a2, a3
- Schichtdicken
- I,
II, III
- Verfahrensschritte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3644434
C2 [0004]
- - AT 266417 [0004]
- - WO 2008/089963 A1 [0004]