DE10240993A1

DE10240993A1 - Türdichtungsrahmen für Kühlgeräte

Info

Publication number: DE10240993A1
Application number: DE2002140993
Authority: DE
Inventors: Steven Schmidt; Gerd Puchta
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-03-18
Also published as: AU2003266327A1; WO2004023006A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsrahmen für Türen von haustechnischen Geräten. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die Rezepturen von Dichtprofil und Magnetprofil chemisch miteinander verträglich, so dass ihre stoffschlüssige Verbindung im Koextrusionsverfahren erfolgen kann. DOLLAR A Die so koextrudierten Profile werden abgelängt und durch Verschweißen in den Eckbereichen zum Dichtungsrahmen komplettiert, wobei auch die Verbindungen Magnetprofil - Magnetprofil und Dichtprofil - Dichtprofil stoffschlüssig erfolgen. DOLLAR A Diese stoffschlüssigen Eckverbindungen ergeben beim fertigen Dichtungsrahmen eine wesentlich erhöhte Eckfestigkeit und Maßhaltigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von coextrudierten Türdichtungsrahmen für Kühlgeräte.

Die Herstellung von Türdichtungsrahmen für Kühlgeräte, beispielsweise von Kühlschränken oder Gefriertruhen, geschieht üblicherweise über folgende Verfahrensschritte:
Zunächst stellt man durch Extrusion das polymere Dichtprofil und – separat davon – das Magnetprofil her. Anschließend schneidet man Dichtprofil und Magnetprofil auf Länge und steckt das Magnetprofil in die Tasche des Dichtprofils. Die Verbindung der beiden Komponenten erfolgt also lose mechanisch, nicht stoffschlüssig.

Die Herstellung des fertigen Türdichtungsrahmens geschieht nun durch Eckverschweißung der vier auf Gehrung geschnittenen Teilprofile.

Die Eckverschweißung erfolgt allerdings nur im Kontaktbereich der Dichtprofile, während eine Verschweißung im Kontaktbereich der Magnetprofile nicht eintritt.

Der hier beschriebene Konfektionierungsaufwand ist erheblich, was vor allem zu hohen Kosten, aber auch immer wieder zu Problemen in der Maßhaltigkeit bei der Eckverschweißung der Teilprofile des Türdichtungsrahmens führt.

Dieser Umstand gab Anlass zu Versuchen, mittels stoffschlüssiger Verbindungstechnik die aufgeführten Probleme zu lösen.

Beispielsweise beschreibt die US 311728 – für Anwendungen im Automobilbau oder bei Kühlgeräten – die Coextrusion eines permanent magnetischen, flexiblen Kunststoffstreifens mit einem nicht magnetischen, polymeren Gegenpart, wobei letzterer als geschäumtes Hohlprofil ausgebildet ist und die Dichtfunktion übernimmt.

Diese Dichtfunktion wird durch Deformation bzw Kompression der Dichtung bewirkt.

Die notwendige Kompression des Materials übt jedoch eine Kraft aus, die der Magnetkraft entgegenwirkt, welche die Funktion einer Zuhaltekraft für die Tür, beispielsweise im Falle eines Kühlschranks, ausübt. So ist ein sicherer Verschluss der Tür in Frage gestellt. Daher sind Kompressionsdichtungen, die als Magnetdichtungen ausgeführt sind, nur sehr aufwändig zu realisieren. Weiterhin ist die Isolations- und Dichtwirkung von Kompressionsdichtprofilen in Folge des einfachen Einkammer-Aufbaus unbefriedigend.

Als weiterer Stand der Technik lehrt die DE 2601439 ein V-förmiges Dichtungssystem, welches an dem einen Schenkel besteht aus einer polymer gebundenen, magnetischen Komponente und an dem anderen Schenkel aus einer die Dichtfunktion übernehmenden weichen, flexiblen Kunststofflippe. Die Anordnung kommt für ein Kühlgeräte-Dichtungssystem nicht in Frage, da die Isolationswirkung des Systems wegen des Fehlens wenigstens einer wärmeisolierenden Luftkammer unzureichend ist.

Die EP 1031450 beschreibt die in mehreren Schritten unterteilte Fertigung eines polymeren Kompressions-Dichtprofils für Anwendungen im Tür- und Fensterbereich im Automobilbau mit einer nachträglich auf der Oberfläche aufextrudierten, Polymerbasierten, magnetischen Komponente.

Nachteilig ist auch hier die Ausführung als Kompressions-Dichtung, weiterhin die Tatsache, dass die magnetische Komponente durch das Dichtprofil nicht geschützt ist, was zu Einbußen in der Ästhetik und zu erhöhtem Abrieb und Verschmutzung führt.

Diese Nachteile können durch Abkehr von der Technik der Kompressionsdichtung hin zu sog. atmenden Dichtungen erzielt werden, wie sie heute üblicher Stand der Technik sind und eingangs beschrieben wurden. Derartige Dichtungen sind auf Grund ihrer besonderen Konstruktion gegenüber Verformungen, seien es Stauchungen oder Kompressionen, kräfteneutral. Daher ist eine Kombination mit einem magnetischen Schließ- und Haltemechanismus besonders vorteilhaft, da so die Dichtfunktion und die Zuhaltefunktion integrierbar sind.

Weil dem Deformationsverhalten des Türdichtprofils nicht Rechnung getragen werden muss, können solche Profile nicht nur in einem Einkammer-Aufbau realisiert werden, vielmehr ist es möglich, durch eine Mehrzahl von Kammern eine deutlich verbesserte Dicht- und vor allem Isolationswirkung zu erreichen.

Stand der Technik sind also einerseits Kompressionsdichtsysteme – auch coextrudiert – ohne Eckverschweißung, andererseits atmende Dichtsysteme, die über keinerlei stoffschlüssige Verbindung zwischen Dichtprofil und Magnetprofil bzw. Magnetprofil und Magnetprofil verfügen.

Die vorliegende Erfindung, nämlich das Magnetprofil – neben dem Dichtprofil – für die Verbindungsbildung im Eckbereich heranzuziehen und diese Lösung auf sog. atmende Dichtsysteme anzuwenden, die über eine magnetischen Komponente in einer aIIseitig umschlossenen, direkten stoffschlüssigen Verbindung verfügen, geht also nicht aus dem Stand der Technik hervor und wird auch nicht nahegelegt.

Aufgabe der Erfindung war es, einen Türdichtungsrahmen, hergestellt möglichst in einem Arbeitsgang, bereitzustellen, der keinen sichtbaren Magnetstreifen und dadurch eine einwandfreie Optik aufweist, der kostengünstig herstellbar ist, eine sichere Dichtfunktion gewährleistet, eine deutlich verbesserte Maßhaltigkeit aufweist und dessen magnetisches Profil mit dem Dichtprofil – und für die Verbindungsbildung im Eckbereich – mit sich selbst verschweißbar ist.

Erfindungsgemäß gelang die Lösung der Aufgabe durch die Entwicklung eines Türdichtungsrahmens, dessen Rezepturen von Dichtprofil und Magnetprofil miteinander chemisch verträglich sind und wobei die Rezeptur für das Magnetprofil so gewählt wird, dass sie – ohne die Extrusionsfähigkeit zu verlieren – in der Lage ist, hinreichend große Mengen an Magnetkomponente aufzunehmen. Damit wird einerseits die nötige magnetische Haftkraft erreicht, andererseits die Möglichkeit geschaffen, dass das Magnetprofil sowohl mit sich selbst, als auch mit dem Dichtprofil verschweißt werden kann.

Nachfolgend soll nun die Erfindung näher beschrieben werden.

Für die Rezeptur von Dicht- und Magnetprofil wählt man miteinander verträgliche Polymere aus. Erfindungsgemäß sind dies für das Magnetprofil entweder CPE oder ESI, für das Dichtprofil PVC oder SRT. Dabei sind die Einzelkomponenten im Falle des Magnetprofils hinsichtlich Fließverhalten und Langzeitstabilität so auszuwählen, dass ein Gehalt der Magnetkomponente von mindestens 60 Vol% erreicht wird, ohne dass die Extrusionsfähigkeit des Gemisches verloren geht.

Erfindungsgemäß besteht die Rezeptur des Magnetprofils aus folgenden Bestandteilen:

1. Zwischen 40 und 80 Gew% eines oder mehrerer anorganisch-oxidischer Magnetmaterialien, z. B. aus der Familie der Erdalkali-Ferrite oder der Seltenen Erden.
2. Zwischen 3 und 20 Gew% eines oder mehrerer polymerer, thermoplastischer Bindemittel, z. B. aus der Familie der Styrol-Copolymere oder der chlorierten Polyethylene.
3. Zwischen 0,2 und 10 Gew% eines oder mehrerer Weichmacher, ausgewählt aus der Familie der Polyweichmacher, z. B. aus der Familie der Polyester.
4. Zwischen 0,2 und 10 Gew% eines oder mehrerer Extrusionshilfsmittel bzw. Gleitmittel, ausgewählt aus der Familie der langkettigen Carbonsäuren oder der Wachse.

Das Magnetprofil kann mit dem Dichtprofil mittels Coextrusion stoffschlüssig verbunden werden. Das coextrudierte Dichtprofil besteht erfindungsgemäß aus den folgenden Komponenten:

1. Zwischen 20 und 60 Gew% eines oder mehrerer polymerer, thermoplastischer Bindemittel, z. B. aus der Familie der Styrol-Copolymere oder des PVCs.
2. Zwischen 30 und 60 Gew% einer oder mehrerer Weichmacher, z. B. auf der Basis von Phthalaten oder von Mineralölen.
3. Zwischen 2 und 10 Gew% eines oder mehrerer Extrusionshilfsmittel oder Gleitmittel, z. B. aus der Familie der langkettigen Carbonsäuren oder der Wachse.
4. Zwischen 0,5 und 5 Gew% eines Stabilisators, z. B. aus der Familie der Stearate oder der Phenol-Derivate.

Am nachfolgendem, konkreten Beispiel soll die Erfindung nun im Detail erläutert werden.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird beschrieben, wie die Magnetkomponente aufbereitet und im Verfahren der Coextrusion mit dem Dichtprofil stoffschlüssig verbunden wird, weiterhin, wie das so entstandene coextrudierte magnetische Dichtprofil zu einem fertigen Türdichtungsrahmen verschweißt wird.

a) Magnetkomponente

Das Magnetprofil umfasst folgende Bestandteile:
114 T Ba-Ferrit
6 T Sr-Ferrit
12 T CPE
4 Polymer-Weichmacher
0,5 T Epoxidiertes Sojaöl
0,2 T Ca-/Zn-Stabilisator
0,2 T Stearinsäure
3 T Füllstoff

Die Aufbereitung des für die Coextrusion erforderlichen, Magnetpulver-haltigen Compounds geschieht folgendermaßen:
In einem Innenmischer wird das Ferrit vorgelegt und die übrigen Komponenten auf einmal hinzugegeben, so dass ein Füllgrad von ca. 60 Vol% erreicht wird.

Danach erfolgt die Vermischung und Erwärmung der Komponenten bis zu einer Temperatur von 115°C. Um die homogene Vermischung sicherzustellen, wird bei dieser Temperatur noch 90 Sek. weitergemischt, bevor das magnetische Material zerkleinert und der Weiterverarbeitung zugeführt wird.

Ein nach dem Extrusionsverfahren hergestelltes, erfindungsgemäßes Magnetprofil hat folgende Eigenschaften:
Shore-Härte: D 50
Zugfestigkeit: < 3 N/mm²
Reißdehnung: > 20 %
Dichte: 3,5 – 3,6 g/cm³

b) Dichtprofil:

Es umfasst folgende Komponenten:
100 T PVC
70 T Calciumcarbonat
52 T Epoxidiertes Sojaöl
15 T DOP
1 T Ca-/Zn-Stabilisator
3 T Fungizid

Die Coextrusion der magnetischen Komponente mit dem Dichtprofil erfolgt, wie nachfolgend beschrieben.

Man wählt den Werkzeugaufbau dahingehend, dass ein größerer Extruder das Magnetprofil, ein kleinerer Extruder das Dichtprofil einschließlich der Umspritzung des Magnetprofils herstellt.

Um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Magnetpulver-haltiger Komponente und Umspritzungsmaterial zu erreichen, müssen folgende Temperaturführungen der einzelnen Heizzonen (begonnen mit der Einzugszone) eingehalten werden: Magnetprofil 50 – 190°C aufsteigend, Dichtprofil 20 – 210°C aufsteigend.

Die Magnetisierung des Ferrit-haltigen Profils erfolgt inline nach Trocknung der coextrudierten TDR durch Impulsmagnetisierung mittels induktiver Spulen durch das Dichtprofil hindurch. Um den magnetischen Luftspalt bei der Magnetisierung zu kompensieren, muss mit deutlich erhöhter Induktionsspannung magnetisiert werden.

c) Verschweißung

Der Magnetband-haltige Türdichtungsrahmen wird mit Hilfe eines Schweißspiegels kontaktlos auf eine Temperatur von ca 200° C gebracht, wobei binnen 2 – 3 Sek. eine Plastifizierung des Magnetband-haltigen Türdichtungsrahmens erreicht wird. Nach dieser Zeit kann das Fügen der plastifizierten Ecken erfolgen. Nach einer Abkühlzeit von wenigen Sekunden ist die Verschweißung des Türdichtungsrahmens abgeschlossen.

Auf Grund der zusätzlichen Kontaktflächen beim Verschweißen des coextrudierten Magnetbands werden Inneneckfestigkeiten erzielt, welche die bisher durch herkömmliche, ausschließlich über das Dichtprofil verschweißte Ecken erreichten Inneneckfestigkeiten von 120 N weit übertreffen. Die erfindungsgemäß erreichbaren Inneneckfestigkeiten hängen dabei insbesondere vom Profilquerschnitt, wie auch in untergeordneter Art und Weise, vom Bindemittel des Magnetbands ab. Inneneckfestigkeiten von 180 – 280 N konnten so erreicht werden.

Claims

Türdichtungsrahmen mit stoffschlüssig verschweißten Ecken.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 1, bestehend aus einem Dichtprofil und einem Magnetprofil, wobei beide Profilarten aus miteinander verträglichen thermoplastischen Werkstoffen basieren und die Verbindungen Dichtprofil – Dichtprofil, Dichtprofil-Magnetprofil und/oder Magnetprofil – Magnetprofil stoffschlüssig erfolgen.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetprofil besteht aus – 40 – 80 Gew% permanentmagnetischem Material – 3 – 20 Gew% polymerem Binder – 0,2 – 10 Gew% Polymerweichmacher – 0,2 – 10 Gew% Additive
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das permanentmagnetische Material ausgewählt ist aus der Gruppe der Ferrite der Seltenen Erden oder der Erdalkali-Ferrite.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Binder ausgewählt ist aus der Gruppe der Styrol-Copolymere oder der chlorierten Polyethylene.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyesterweichmacher.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe der langkettigen Carbonsäuren oder der Wachse.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil besteht aus – 30 – 60 Gew% Thermoplast – 30 – 60 Gew% Weichmacher – 2 – 10 Gew% Extrusionshilfsmittel – 0,5 – 5 Gew% Stabilisator
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast ausgewählt ist aus der Gruppe der Styrol-Copolymere oder des PVCs.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe der Phthalate oder der Mineralöle.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionshilfen ausgewählt sind aus der Gruppe der langkettigen Carbonsäuren oder der Wachse.
Türdichtungsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator ausgewählt ist aus der Gruppe der Stearate oder der Phenol-Derivate.
Verfahren zur Herstellung eines Türdichtungsrahmens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil und das Magnetprofil in stoffschlüssiger Weise, insbesondere mittels Coextrusion, miteinander verbunden sind und dass die Eckverschweißungen sowohl im Kontaktbereich des Dichtprofils, als auch im Kontaktbereich des Magnetprofils erfolgen.
Anwendung eines Türdichtprofils nach Anspruch 1 oder 2 für haushalttechnische Geräte, insbesondere Kühlgeräte oder Geschirrspüler und für Anwendungen im Automobilbereich.