DE10216517A1

DE10216517A1 - Laugenbottich für Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder dergleichen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10216517A1
Application number: DE2002116517
Authority: DE
Inventors: Reinhold Platz
Original assignee: Ticona GmbH
Current assignee: Ticona GmbH
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-09-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Laugenbottich für Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder dergleichen aus Kunststoff. Der Laugenbottich gemäß der Erfindung besitzt eine ausgezeichnete Wärmedämmung und Geräuschdämmung, die gegenüber Laugenbottichen aus Metall und herkömmlichen Kunststofflaugenbottichen stark verbessert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Laugenbottich für Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder dergleichen.
Bei Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen und anderen Haushaltsgeräten wird die Einsparung von Energie und Wasser ein immer wichtiger werdendes technisches Problem.
Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Effizienzklasse von beispielsweise einer Waschmaschine ist eine Verbesserung der thermischen Isolation der erwärmten Waschlauge.
Oft werden Laugenbottiche aus Metall, insbesondere Edelstahl, eingesetzt. Durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Metalls ist jedoch der Wärmeverlust hoch, so daß die Waschlauge stark beheizt werden muß, um die gewünschte Waschtemperatur zu halten.

DE 86 13 673 U1 beschreibt Laugenbottiche, die mit einem aufgeschäumten, 3-5 cm starken Isolationsmaterial umgeben sind. Nachteilig ist hierbei, daß der Laugenbottich in einem aufwendigen weiteren Arbeitsgang mit dem Isolationsmaterial isoliert und das Isolationsmaterial zugeschnitten werden muß. Solche bekannten Isolationsmaterialien, wie expandiertes Polystyrol (z. B. Styropor®) besitzen durch ihre außerdem eine geringe mechanische Stabilität, so daß man aus ihnen keine Laugenbottiche selbst herstellen kann. Nachteilig ist weiter der große Platzbedarf der Isolation in dem Gerät.

Laugenbottiche aus Kunststoff werden mittlerweile ebenfalls eingesetzt. Diese zeigen zwar einen verringerten Wärmeverlust, jedoch ist eine weitere Verringerung wünschenswert. Außerdem ist bei den bisherigen Lösungen mit Laugenbottichen aus Kunststoff starker Verzug zu beobachten, insbesondere dann, wenn der Kunststoff mit Fasern verstärkt ist. Sowohl bei Edelstahl- als auch Kunststoff- Laugenbottichen ist außerdem eine starke Geräuschemission feststellbar, deren Dämpfung wünschenswert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Laugenbottiche zur Verfügung zu stellen, die einen verringerten Wärmeverlust gegenüber dem Stand der Technik aufweisen, bei deren Herstellung der Verzug verringert ist und die eine verbesserte Geräuschdämpfung aufweisen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Laugenbottich, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem geschlossenporigen Kunststoffschaum mit einer Porengröße von 1 bis 50 µm besteht.

Beim Formen eines geschlossenporigen Kunststoffschaumes mit einer Porengröße von 1 bis 50 µm ist durch die schnellere Kristallisation teilkristalliner Kunststoffe außerdem eine kürzere Zykluszeit bei der Verarbeitung erreichbar. Durch die höhere Fließfähigkeit geschlossenporiger Kunststoffschäume mit Porengrößen von 1 bis 50 µm kann die Verarbeitung außerdem bei reduzierten Schließkräften und geringeren Fülldrücken erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Kunststoff, der mit Verstärkungsfasern verstärkt ist. Hierbei ein kurzfaserverstärktes Material mit einer Faserlänge von meist 0,2 bis 3 mm verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Material, welches mit langen Fasern, also Fasern einer Länge von 3 bis 50 mm, vorzugsweise 5 bis 25 mm, insbesondere 7 bis 15 mm verstärkt ist, zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laugenbottichs verwendet. Vorzugsweise liegt die Länge der Verstärkungsfasern in dem hergestellten Laugenbottich ebenfalls bei 0,2 bis 50 mm, insbesondere bei 3 bis 50 mm. Als Verstärkungsfasern finden vorteilhaft Glasfasern, Kohlefasern oder Kunststoffasern Verwendung. Ebenfalls vorteilhaft einsetzbar sind sogenannte Nanokomposite.

Als Kunststoff können prinzipiell alle geeigneten thermoplastischen Kunststoffe verwendet werden, wie beispielsweise Polypropylen, Polyacetal, Polyamid, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polyetherimid (PEI), Polyarylate (PAR), teilaromatische Polyamide, insbesondere Polyphtalamid (PPA, wie z. B. Amodel®) Polyarylensulfid, insbesondere Polyphenylensulfid, und deren Mischungen.

Die erfindungsgemäß vorteilhaften Kunststoffe sind dem Fachmann prinzipiell bekannt und beispielsweise beschrieben in Sächtling, Kunststoff-Taschenbuch, 27. Ausgabe, Hanser Verlag 1998.

Erfindungsgemäß bevorzugt als Kunststoff ist Polyphenylensulfid. Erfindungsgemäß können alle an sich bekannten thermoplastischen Polyarylensulfide eingesetzt werden. Geeignete Materialien werden zum Beispiel beschrieben in Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, Hanser-Verlag, 27. Ausgabe, auf den Seiten 495 bis 498, worauf Bezug genommen wird. Vorteilhaft ist Polyphenylensulfid, PPS.

Polyarylensulfide können über dihalogenierte aromatische Verbindungen hergestellt werden. Bevorzugte dihalogenierte aromatische Verbindungen sind p- Dichlorbenzol, m-Dichlorbenzol, 2,5-Dichlortoluol, p-Dibrombenzol, 1,4- Dichlornaphthalin, 1-Methoxy-2,5-dichlorbenzol, 4,4'-Dichlorbiphenyl, 3,5- Dichlorbenzoesäure, 4,4'-Dichlordiphenylether, 4,4'-Dichlodiphenylsulfon, 4,4'- Dichlordiphenylsulfoxid und 4,4'-Dichlordiphenylketon. Andere halogenierte Verbindungen wie beispielsweise trihalogenierte Aromaten können in geringen Mengen eingesetzt werden, um die Eigenschaften des Polymeren gezielt zu beeinflussen.

Erfindungsgemäß wird als Polyarylensulfid bevorzugt Polyphenylensulfid eingesetzt. Polyphenylensulfid (PPS), ist ein teilweise kristallines Polymer mit der allgemeinen Formel:

wobei n > 1 ist und das Polymer mindestens eine Molmasse (M_w) von 200 g/mol besitzt.

Der Kunststoff kann auch übliche Zusatz- und Verstärkungsstoffe enthalten, wie zum Beispiel Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Mineralfasern, Verarbeitungshilfen, polymere Gleitstoffe, Gleitmittel mit äußerer und/oder innerer Gleitwirkung, ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Pfropf-Copolymer, welches ein Produkt einer Pfropfreaktion aus einem Olefin-Polymer und einem Acrylnitril/Styrol-Copolymer ist, Antioxidantien, Haftvermittler, Wachse, Nukleierungsmittel, Entformungshilfen, Glaskugeln, mineralische Füllstoffe wie Kreide, Calciumcarbonat, Wollastonit, Siliciumdioxid, Talk, Glimmer, Montmorillonit, organisch modifiziert oder unmodifiziert, organisch modifizierte oder unmodifizierte Schichtsilikate, mit dem Kunststoff Nanokomposite bildende Materialien oder Nylon-Nanokomposite oder Mischungen der vorgenannten Stoffe. Diese Kunststoffe sind vorzugsweise faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt.

Der Laugenbottich enthält im Allgemeinen aus 5 bis 40 Vol.-% Gas, welches sich in den Poren befindet.

Der erfindungsgemäße Laugenbottich kann hergestellt werden durch ein Verfahren, bei dem eine homogene Schmelze des Kunststoffs erzeugt wird, bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf die Schmelze, eines Fluids in der Kunststoffschmelze gelöst wird, das sich bei den Plastifizierbedingungen des Kunststoffs über dem kritischen Punkt befindet, und die Mischung in eine Spritzgußform gefüllt wird. Beim Füllvorgang bilden sich Blasen in der erstarrenden Mischung und bei der Erstarrung des Materials in der Spritzgußform entsteht der Laugenbottich gemäß der Erfindung, der anschließend der Form entnommen und verwendet werden kann.

Im vorliegenden Verfahren wird eine homogene Schmelze des Kunststoffs erzeugt und bis zu 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 27 Gew.-%, besonders bevorzugt 7 bis 23, insbesondere 7 bis 21 Gew.-% eines Fluids zugegeben, welches sich im superkritischen Zustand befindet. Das Fluid und die Kunststoffschmelze werden nach allgemein bekannten Verfahren gegebenenfalls geschert und gemischt, zum Beispiel in einem Extruder, Kneter oder dem Schneckenkolben einer Spritzgießmaschine, wobei das Fluid in der Kunststoffschmelze gelöst wird. Die Menge des Fluids wird so gewählt, daß die Lösung des Fluids in der Kunststoffschmelze bis zu 60% unter der Viskosität der reinen Kunststoffschmelze liegt. Die Menge des Fluids kann so gewählt werden, daß die gewünschte Viskosität erreicht wird. Die Mischung wird schnell in eine Spritzgußform gefüllt. Der Nachdruck, der von dem Gasdruck übernommen wird, kann bis auf Null reduziert werden. Der Injektionsdruck wird im Allgemeinen so gewählt, daß er bis zu 45%, vorteilhaft bis zu 30%, insbesondere bis zu 20% unter dem Injektionsdruck liegt, der bei Verwendung der jeweiligen Kunststoffschmelze üblicherweise notwendig ist. Der Schließdruck (Schließkraft) der Form kann auf bis zu 30%, vorteilhaft bis zu 25%, insbesondere bis zu 10% gegenüber den bekannten Verfahren bei Verwendung einer reinen Kunststoffschmelze gesenkt werden und liegt im Allgemeinen im Bereich von 500 N (0,05 t/cm²) bis 10.000 N (1 t/cm²), vorteilhaft von 1000 N (0,1 t/cm²) bis 7000 N (0,7 t/cm²), insbesondere von 1200 N (0,12 t/cm²) bis 6100 N (0,61 t/cm²).

Als Fluid können prinzipiell alle geeigneten Fluide eingesetzt werden, bevorzugt sind jedoch atmosphärische Gase, insbesondere Kohlendioxid und Stickstoff.

Der erfindungsgemäße Laugenbottich kann direkt nach der Herstellung in einer Waschmaschine verwendet oder einem Nachbearbeitungsschritt unterzogen werden. Der Laugenbottich kann - so erforderlich - entgratet werden. Zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften kann der Laugenbottich ganz oder teilweise metallisiert werden, so daß der Reibungskoeffizient an Stellen, an denen ein Kontakt mit beweglichen Teilen besteht, verringert ist.

Der Laugenbottich kann mit Leiterbahnen versehen werden, oder aber schon bei der Herstellung mit integrierten Leiterbahnen versehen sein. In einem Nachbearbeitungsschritt kann auch eine Kontaktierung der Leiterbahnen wie beispielsweise durch das Einschießen von Kontaktstiften erfolgen, aber auch eine Bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen.

Vorteilhaft ist der Laugenbottich außerdem für die Montage von weiteren Funktionsteilen vorgesehen, die in einem weiteren Schritt montiert werden. Die Funktionsteile sind insbesondere elektrische Funktionsteile wie eine Beleuchtung, aber auch Sensoren wie beispielsweise Temperatursensoren (Thermometer) und/oder Trübungssensoren. Diese Sensoren können aber auch bereits bei der Herstellung des Laugenbottichs in den Körper integriert werden, beispielsweise durch Umspritzen.

Der Laugenbottich kann auch mit mechanischen Funktionsteilen versehen sein. Als mechanische Funktionsteile gemäß der Erfindung bezeichnet werden beispielsweise Dichtungen, Buchsen und Lager zur Aufnahme von beweglichen Teilen, wie beispielsweise der Antriebsachse der Wäschetrommel. Dichtungen bestehen im Allgemeinen aus elastischen Materialien wie Gummi oder einem Elastomer, also einem Kunststoff oder einer Kunststoffzubereitung, die eine niedrigere Glastemperatur besitzt als der Kunststoff, aus dem der Laugenbottich hergestellt ist. Buchsen oder Lager bestehen vorzugsweise aus Metall oder gleitmodifiziertem Kunststoff.

Die mechanischen Funktionsteile werden entweder nach der Herstellung des Laugenbottichs in einem Nachbearbeitungsschritt montiert oder aber während der Herstellung, beispielsweise im Zwei-Komponenten-Verfahren, Einlegen in die Form oder Umspritzen am Laugenbottich angebracht.

Der Laugenbottich gemäß der Erfindung besitzt eine ausgezeichnete Wärmedämmung und Geräuschdämmung, die gegenüber Laugenbottichen aus Metall und herkömmlichen Kunststofflaugenbottichen stark verbessert ist. Bei der Herstellung kann der Verzug bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden.

Claims

1. Laugenbottich, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem geschlossenporigen Kunststoffschaum mit einer Porengröße von 1 bis 50 µm besteht.

2. Laugenbottich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polypropylen, Polyacetal, Polyamid, Polyester, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polyetherimid (PEI), teilaromatisches Polyamid, Polyphtalamid (PPA), Polyarylat (PAR), Polyphenylensulfid, Polyarylensulfid, einzeln oder als Mischung verwendet wird.

3. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Kunststoffasern, enthält.

4. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche ganz oder teilweise metallisiert ist.

5. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Leiterbahnen versehen ist.

6. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er für die Montage von Funktionsteilen vorgesehen ist.

7. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einem Funktionsteil aus der Gruppe mechanische Funktionsteile, elektrische Funktionsteile, Buchsen, Lager Beleuchtung, Temperatursensoren, Trübungssensoren, Dichtungen, versehen ist.

8. Laugenbottich nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einer Buchse oder einem Lager zur Aufnahme von beweglichen Teilen versehen ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Laugenbottichs, dadurch gekennzeichnet, daß eine homogene Schmelze eines Kunststoffs erzeugt wird, bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf die Schmelze, eines Fluids in der Kunststoffschmelze gelöst wird, das sich bei den Plastifizierbedingungen des Kunststoffs über dem kritischen Punkt befindet, und die Mischung in eine Spritzgußform gefüllt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Laugenbottich gegebenenfalls mindestens einem weiteren Verfahrensschritt wie beispielsweise Entgraten, Metallisierung, Montage von Funktionsteilen, Versehen mit Leiterbahnen, Kontaktierung von Leiterbahnen, unterzogen wird.