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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil zur Verwendung in einem Haushaltsgerät, insbesondere ein Gargerät, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind keramische Bauteile, z.B. aus Aluminiumoxidkeramik bekannt, die beispielsweise als Träger für elektronische Baugruppen eingesetzt werden. Diese keramischen Bauteile können im Grünzustand, das heißt vor einer thermischen Behandlung, in der Regel einfach bearbeitet werden. Die Bearbeitungsschritte können beispielsweise ein Stanzen, Schneiden, Bohren, Biegen usw. umfassen. In einem anschließenden Bearbeitungsvorgang werden diese Bauteile üblicherweise in einem aufwändigen Brennprozess bei Temperaturen von ca. 1400 °C und mehr und Brennzeiten im Bereich größer 20 Stunden gesintert. Die derart hergestellten Bauteile weisen durch das Sintern im Wesentlichen eine hohe Druckfestigkeit, Härte, Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auf. Allerdings ist die Herstellung von Bauteilen gemäß dem obigen Verfahren langwierig und auch kostspielig.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bauteil bereitzustellen, welches bei im Wesentlichen vergleichbaren Eigenschaften kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 13.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauteil zur Verwendung in einem Haushaltsgerät, insbesondere ein Gargerät. Dabei weist das Bauteil eine glasgebunde Keramik beziehungsweise eine keramische Matrix auf, die flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein kostengünstiges Bauteil sowie daraus resultierend ein kostengünstiges Haushaltsgerät hergestellt werden. Das Bauteil weist einerseits keramikähnliche Eigenschaften in Bezug auf die Oberflächenhärte, die Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit usw. auf, lässt sich jedoch andererseits im Vergleich zum Stand der Technik aufgrund von niedrigeren Brenntemperaturen und kürzeren Brennzeiten günstiger herstellen. Darüber hinaus ist das eine glasgebundene Keramik aufweisende Bauteil im Wesentlichen flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht. Dies wird dadurch erreicht, dass durch eine schmelzflüssige Glasphase flüssigkeits- und/oder gasdichte Schichten ausgebildet werden. Als Ausgangsmaterial können dabei keramische Partikel in der Glasmatrix enthalten sein oder Al2O3-Partikel können mit Glaspulver vermischt sein. D.h., wenn ein derartiges Bauteil beispielsweise in einem in Betrieb befindlichen Gargerät eingesetzt wird, ist es gegenüber äußeren Einwirkungen wie z.B. Fettspritzer aufgrund seiner flüssigkeitsdichten und/oder gasdichten Oberfläche weniger anfällig gegenüber z.B. einem Einbrennen des Fetts.
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Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die glasgebundene Keramik als Folie gebildet ist. Durch die Verwendung der Folien ergibt sich dahingehend ein Vorteil, dass diese Folien beim Verfestigen wesentlich geringere Brenntemperaturen und Brennzeiten benötigen. Dabei erfolgt die Ausbildung der flüssigkeits- und/oder gasdichten Schichten durch einen Einbrand der schmelzflüssigen Glasphase. Darüber hinaus lassen sich die Folien aufgrund ihrer geringeren Stärke leichter verarbeiten.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Folie eine Schichtdicke von 0,1 bis 1 mm aufweist. Aufgrund dieser Schichtdicken lassen sich die Folien besonders gut verarbeiten. Dabei ist es denkbar, dass verschiedene Schichtdicken durch Stapeln der Folien zu Folienpaketen realisiert werden können. Im Fall eines Folienpakets kann dieser dann durch Druck verpresst und in einem gemeinsamen Einbrand miteinander verbunden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Bauteil bzw. die Folie durch ein Wärmebehandlungsverfahren, insbesondere mit einer maximalen Temperatur von 1000 °C hergestellt. Dies hat wie bereits oben beschrieben den Vorteil, dass eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Bauteil ein Garraumteiler oder ein Backraumteiler. Ein Backraumteiler unterteilt einen Backraum oder einen Garraum eines Gargeräts in zumindest zwei voneinander getrennte Bereiche. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Bauteil ein Heizkörper ist. Der Heizkörper kann ein beliebiger Heizkörper in einem Haushaltsgerät oder einem Gargerät sein. Insbesondere kann es sich dabei um einen in einem Gargerät befindlichen Grillheizkörper handeln. Darüber hinaus kann das Bauteil auch jedes andere Teil sein, das in einem Haushaltsgerät oder einem Gargerät einer hohen Temperatur und/oder äußerlichen Einwirkungen ausgesetzt ist. Vorstellbar ist in diesem Zusammenhang, dass es sich hierbei zumindest teilweise um Teile einer Gargerätemuffel, eines Gargutträgers, eines Auszugssystems oder ähnliches handelt. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass die oben genannten Bauteile vollständig die glasgebundene Keramik oder glasgebundene keramische Folie aufweisen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die mit einem Gargut in direkten oder indirekten Kontakt stehenden Teile, Abschnitte und/oder Bereiche des Bauteils die glasgebundene Keramik oder Folie aufweisen oder aus ihnen gebildet sind. In diesem Zusammenhang kann ein direkt in Kontakt stehend derart verstanden werden, dass z.B. ein Gargut direkt mit dem entsprechenden die glasgebundene Keramik aufweisenden Bauteil in Kontakt steht, also dieses berührt. Analog kann ein indirekt in Kontakt stehend derart verstanden werden, dass ein z.B. in einem Backofen befindliches Gargut von dem die glasgebundene Keramik aufweisenden Bauteil beabstandet ist, wobei bevorzugt zwischen dem Gargut und dem entsprechenden Bauteil keine weiteren Teile vorgesehen sind.
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Vorzugsweise weist der Heizkörper oder der Garraumteiler gemäß der vorliegenden Erfindung als Trägerschicht die glasgebundene Keramik auf, auf welcher eine leitfähige Schicht aufgebracht ist. In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass die glasgebundene Keramik beziehungsweise die glasgebundene keramische Folie mit Leiterbahnen bedruckt wird.
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Besonders bevorzugt ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, dass auf der leitfähigen Schicht die glasgebundene Keramik oder die glasgebundene Folie als Deckschicht aufgebracht ist. Dadurch lässt sich ein Heizkörper oder Garraumteiler aus einem Verbund mit einer Trägerschicht beziehungsweise einer Deckschicht und einer dazwischenliegenden leitfähigen Schicht bilden. Ein derart ausgeführter Heizkörper oder Garraumteiler weist den Vorteil auf, dass er zum Beispiel gegenüber äußeren Einwirkungen besonders resistent ist. Darüber hinaus kann zum Beispiel eine besonders leichte Reinigung erzielt werden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Garraumteiler und der Heizkörper beliebig gegeneinander ausgetauscht werden können. Das heißt, dass für den Fall, wo der Garraumteiler genannt wurde, auch an dessen Stelle der Heizkörper treten kann. Dies gilt analog für den umgekehrten Fall.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bauteil ein Trägermaterial aufweist, auf welcher die glasgebundene Keramik beziehungsweise die glasgebundene keramische Folie als Deckschicht aufgebracht ist. Dadurch kann zum Beispiel ein Bauteil geschaffen werden, dessen Oberfläche durch die aufgebrachte Deckschicht gegenüber äußeren Einwirkungen besonders gut geschützt ist. Anwendungsbeispiele hierfür sind zum Beispiel in nicht einschränkender Weise in einem Gargerät eingesetzte Gargutträger oder eine Gargerätemuffel eines Gargeräts. Es versteht sich, dass bei der Verwendung in einem Gargerät in Betracht gezogen werden kann, dass nicht das vollständige Bauteil, sondern nur bestimmte Abschnitte, Bereiche oder Teile des entsprechenden Bauteils die Deckschicht aufweisen können. Selbstverständlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass bestimmte Bauteile von Haushaltsgeräten, wie zum Beispiel Waschmaschinen, Geschirspüler, Kältegeräte etc. die glasgebundene Keramik oder die glasgebundene keramische Folie aufweisen. Das Trägermaterial kann jedes beliebige Material, das für die Verwendung in Bezug auf die glasgebundene Keramik geeignet ist. Insbesondere sind Materialien beziehungsweise Werkstoffe mit einer hohen Temperaturbeständigkeit vorgesehen, wie etwas Eisen, Stahl, metallische Legierungen sowie jede Kombination aus den vorherigen Materialien.
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Es ist insbesondere gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass zum Verbinden des Trägermaterials und der glasgebundenen Keramik beziehungsweise der glasgebundenen keramischen Folie eine dazwischen liegende Klebeschicht angeordnet ist. Dadurch lässt sich beispielsweise die Stabilität erhöhen. Darüber hinaus kann auch die Haltbarkeit der Anordnung verlängert werden.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, dass das Trägermaterial ein Email aufweist und die Klebeschicht durch das bei einem Wärmebehandlungsverfahren geschmolzene Email gebildet ist. Dabei wirkt das Email praktisch als eine Art Haftvermittler zwischen dem Trägermaterial wie zum Beispiel einem Blech/Stahlblech und der glasgebundenen Keramik beziehungsweise der glasgebundenen keramischen Folie. Dabei wird bei dem Wärmebehandlungsverfahren (z.B. Sintern) beispielsweise das Bauteil dadurch hergestellt, dass die glasgebundene keramische Folie auf dem Blech angeordnet wird, die Anordnung aus dem Blech und der Keramik verpresst und dann durch den Temperaturprozess verschmolzen wird. Im Rahmen des Temperaturprozesses (z.B. Sintern) kommt es dabei aufgrund der Verflüssigung der Glasphase der glasgebundenen Keramik sowie dem Schmelzen des Emails zu einer starken Verbindung zwischen dem Trägermaterial und der glasgebundenen Keramik beziehungsweise Folie. Es versteht sich, dass, obwohl sich durch das vorstehend beschriebene Verfahren aufgrund der Verwendung von emaillierten Blechen Bauteile mit einer sehr hohen Stabilität, Temperaturbeständigkeit etc. herstellen lassen können, auch Bleche/Stahlbleche ohne Email verwendet werden können und diese dann mit der glasgebundenen Keramik/Folie beschichtet werden können. Dabei kommt es im Rahmen des Temperaturprozesses zu einer Verflüssigung der Glaskomponente, wodurch die Haftung auf dem jeweiligen Blech sichergestellt werden kann.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verbund aus zumindest zwei glasgebundenen keramischen Folien gebildet ist. Dadurch lassen sich beliebige Formen und Größen von Bauteilen herstellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Haushaltsgerät, insbesondere Gargerät vorgesehen, das das Bauteil aufweist oder umfasst.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Verwendung in einem Haushaltsgerät bereitgestellt. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt ein Bereitstellen einer glasgebundenen Keramik beziehungsweise einer glasgebundenen keramischen Folie. In einem nachfolgenden Schritt ist (a) ein Aufbringen einer leitfähigen Schicht auf die glasgebundene Keramik, oder (b) ein Aufbringen der glasgebundenen Keramik auf eine Trägerschicht des Bauteils vorgesehen. Anschließend wird im Rahmen eines nachfolgenden Schrittes ein Wärmebehandlungsverfahren, insbesondere mit einer maximalen Temperatur von 1000°C, bei welchem die schmelzflüssige Glasphase der glasgebundenen Keramik eine flüssigkeitsdichte- und/oder gasdichte Oberfläche bildet und die glasgebundene Keramik mit der Trägerschicht in Schritt (a) oder der leitfähigen Schicht in Schritt (b) verbunden wird, durchgeführt.
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Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn in Schritt (a) auf der leitfähigen Schicht die glasgebundene Keramik als Deckschicht aufgebracht wird. Alternativ kann in Schritt (a) zum Verbinden der Trägerschicht des Bauteils und der glasgebundenen Keramik eine dazwischen liegende Klebeschicht angeordnet werden.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, dass das Trägermaterial des Bauteils ein Email aufweist und die Klebeschicht durch das bei dem Wärmebehandlungsverfahren geschmolzene Email gebildet wird.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich dazu, um Bauteile für Haushaltsgeräte herzustellen, die keramikähnliche Eigenschaften hinsichtlich der Oberflächenhärte, der Kratzfestigkeit, der Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit usw. aufweisen. Im Vergleich zur herkömmlichen Keramik können somit günstigere Bauteile durch niedrigere Brenntemperaturen und kürzere Brennzeiten hergestellt werden. Darüber hinaus lassen sich so Bauteile herstellen, deren Oberflächen gegenüber Gasen und Flüssigkeiten im Wesentlichen dicht sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
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Es zeigen schematisch:
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts in Form eines Backofens mit einem eine glasgebundene Keramik aufweisenden Bauteil.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Bei der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Haushaltsgeräts in Form eines Backofens mit einem eine glasgebundene Keramik aufweisenden Bauteil 2, welcher einen Garraum 6 aufweist, der durch eine Ofenmuffel begrenzt wird, welche Ofenmuffel eine Seitenwand, einen Boden und eine Rückwand aufweist. Der Backofen weist zum Verschließen der Beschickungsöffnung (ohne Bezugszeichen) eine Backofentür auf. An der Vorderseite des Backofens sind mehrere Bedienelemente und eine Anzeigeeinheit vorgesehen. Im Garraum 6 befindet sich ein eine glasgebundene Keramik aufweisendes Bauteil in Form eines Garraumteilers 2.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauteils 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bauteil 2 weist ein Trägermaterial 12 auf, auf welchem die glasgebundene Keramik 4 als Deckschicht aufgebracht ist. Zum Verbinden des Trägermaterials 12 und der glasgebundenen Keramik 4 ist eine dazwischen liegende Klebeschicht 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall weist das Trägermaterial 12 ein Email auf und die Klebeschicht 10 ist durch das bei einem Wärmebehandlungsverfahren geschmolzene Email gebildet. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Trägermateriel um ein emailliertes Stahlblech, wie es bei Gargutträgern oder einer Gargerätemuffel eines Backofens eingesetzt werden kann.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauteils 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Garraumteilers, welcher als Backraumteiler und Gargutträger ausgebildet ist. Der plattenartige Garraumteiler 2 kann somit in einen Garraum eines Gargeräts eingeschoben werden, so dass damit das Volumen des Garraums geteilt werden kann. Der Garraumteiler 2 ist auf seiner Oberseite zur Aufnahme von Lebensmittel ausgebildet, welche sowohl lediglich darauf positioniert als auch darauf zubereitet werden können.
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Der Garraumteiler 2 weist als Trägerschicht eine glasgebundene Keramik 4 in Form einer glasgebundenen keramischen Folie auf, auf welcher eine leitfähige Schicht 8 in Form eines Heizelements aufgebracht ist. Das heißt, das Heizelement 8 des Garraumteilers ist gebildet durch die leitfähige Schicht 8. Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Garraumteiler 2 auf dem Heizelement 8 die glasgebundene keramische Folie 4 als Deckschicht aufgebracht. Das heißt, das Heizelement 8 ist zwischen der Trägerschicht, die die Unterseite des Garraumteilers darstellt, und der Deckschicht, die die Oberseite des Garraumteilers darstellt, dazwischen liegend angeordnet.
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Alternativ können anstatt der leitfähigen Schicht 8 zum Bilden des Heizelements auch Leiterbahnen verwendet werden, die auf die glasgebundene keramische Folie 4 gedruckt werden. Mittels des Heizelements 8 kann der Garraumteiler beheizt werden. Zur Energieversorgung des Heizkörpers des Garraumteilers sind elektrische Kontakte vorgesehen, welche beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Garraumteilers angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bauteil
- 4
- glasgebundene Keramik
- 6
- Garraum
- 8
- leitfähige Schicht
- 10
- Klebeschicht
- 12
- Trägermaterial
