DE4334245A1 - Scharnier aus umweltfreundlichem Metallmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier, im wesentlichen aus Metall bestehend, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.

Dabei soll hier unter umweltfreundlichem Material ein Mate­ rial verstanden werden, das bei Berührung keine Kontakt­ ekzeme hervorruft und problemlos entsorgt werden kann. Das Material soll weder ausgasen noch bei Kontakt mit Mensch oder Tier schädliche Materialien abgeben, bspw. solche, die Allergien hervorrufen.

Bislang wurden zur Vermeidung von Kontaktallergien, wie sie insbesondere von Nickel bekannt sind, Schutzüberzüge für Metalle entwickelt, die zum Korrosionsschutz bzw. dem Hydrolyseschutz des Metalls dienten und auch den direkten Kontakt des Metalls mit der Umwelt verhinderten.

Aus der DE 41 17 343.0 ist ein Verfahren zum Beschichten von Metallflächen durch möglichst umweltfreundliches Aufbringen metallischer, nichtmetallischer und insbesondere keramischer Schutzschichten bekannt. Im Vordergrund stehen dort jedoch nicht Umweltgesichtspunkte, sondern die Erniedrigung des apparativen Aufwandes, wobei auch geringe Reinheitsanforderungen an die Beschichtungsmaterialien gestellt werden, die aus Zink, Cadmium, Kupfer, Aluminium und deren Oxiden, Nitriden oder anderen geeigneten Verbindungen bestehen.

Zur Beschichtung werden üblicherweise auch Lacke verwendet, die Farbstoffe oder Pigmente enthalten können.

Bekannte Scharniere werden hauptsächlich aus cadmiertem Zink hergestellt, dessen Oberfläche zusätzlich vernickelt wurde.

Bei vielen Nickel-Verbindungen wurden bereits toxische, allergene und/oder mutagene Potentiale nachgewiesen (Toxicol. Environ. Chem. 7, S. 191-212, 1984). Nickel kann sensibilisierend wirken, bei empfindlichen Personen Dermatitis hervorrufen und bei lokaler Exposition zu Haut- und Augenreizugen führen (Römpp, Chemie Lexikon, Thieme Verlag, 1991, 9. Auflage, S. 2990).

Cadmium wurde 1983 in die MAK-Liste Abs. III.B aufgenommen, da ein krebserzeugendes Potential vermutet wird (MAK-Wert 0,05 mg/m³). Ferner ist es stark toxisch; die Metalle Cadmium und Nickel, die auch zur Stahlveredelung eingesetzt werden, werfen aufgrund ihrer toxischen Eigenschaften auch Probleme bei der Entsorgung auf und müssen in der Regel als Sondermüll behandelt werden.

Auch bei der Verwendung dieser Materialen in Kranken­ häusern, insbesondere auf Allergiestationen in der Dermato­ logie und in Versuchstieranlagen treten unter Umständen Nebeneffekte auf, die die Untersuchungsergebnisse ver­ fälschen können oder bei empfindlichen Personen zu ent­ sprechenden Krankheitsbildern führen können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Scharniere zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik ver­ meiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungs­ gemäßes Scharnier, bei dem das Metall ein umweltfreund­ liches Metall ist und/oder einen umweltfreundlichen Überzug aufweist.

Als umweltfreundliches Metallmaterial eignet sich insbe­ sondere Zinn, Messing, Bronze, Stahl oder Kombinationen davon, eingeschlossen ihre Legierungen.

Aus Festigkeitsgründen oder auch aus Korrosionsschutz­ gründen kann es notwendig sein, den Scharniergrundkörper aus einem Metall herzustellen, was nicht völlig unproble­ matisch ist. In diesem Fall ist es auch möglich, metalli­ sche Scharniere mit einem umweltfreundlichen Überzug, der ein - oder mehrschichtig sein kann, zu versehen. Dadurch wird der Kontakt des Metalls mit der Umgebung verhindert.

Bevorzugt sind alle Teile des Scharniers aus dem gleichen Material hergestellt - dies hat den Vorteil von geringen Lagerhaltungskosten bei der Scharnierherstellung und dient auch zur Vereinfachung der Entsorgung - da Scharniere aus unterschiedlichen Materialien zur Entsorgung zuerst aus­ einandergebaut werden müssen oder zumindest einem weiteren Trennverfahren zur Zerlegung in Einzelkomponenten unterwor­ fen werden müssen.

Derartige Überzuge können aus organischem und/oder anorga­ nischem Material sein.

Es bietet sich - je nach Anwendung, bspw. an, daß der/die Überzug(Überzüge): Aluminium, Chrom, Gold, Edelmetalle, Kupfer, Silber, Platin, Titan, Vanadium, Zinn, Eisen, sowie deren Verbindungen, insbesondere Oxide oder Kunststoffe, wie fluorierte Kohlenwasserstoffpolymere, Epoxyharze, Poly­ esterharze, ABS-Kunststoffe, Email, Lacke, Gummi oder Wachs oder Silikatverbindungen, die Keramiken oder Gläser bilden, aufweist (aufweisen).

Je nach eingesetztem Material ist die Scharnieroberfläche dann besonders säurefest, besonders schlagunempfindlich, besonders laugenresistent oder einfach vor Kontakt mit Mensch und Tier oder der Umgebung (bspw. Lebensmittel in der Lebensmittelproduktion, in Großküchen od. dgl.) ge­ schützt.

Ferner bezieht sich der Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Scharniers durch

• (i) Ausformen eines metallischen Scharniergrundkörpers,
• (ii) Beschichten des Scharniergrundkörpers,
• (iii) ggf. Aushärten der Beschichtung,
• (iv) ggf. ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte (ii) und (iii).

Das Ausformen zumindest von Teilen des metallischen Schar­ niergrundkörpers kann durch übliche Metallformverfahren wie Metallspritzguß, Stanzen, Prägen, Gießen, Fräsen oder Schneiden erfolgen.

Eine ggf. erforderliche ein- oder mehrschichtige Beschich­ tung kann bspw. durch Aufspritzen, Aufsprühen, Aufwalzen, Lackieren, Pulverbeschichten, Tauchlackieren, auch Elektro­ phoreseverfahren, Tauchbeschichten, Eloxieren, Aufdampfen, Auftragsbeschichten mit Pinsel oder Walze oder Bedrucken, ggf. mit nachfolgenden Härteverfahrensschritten, wie Poly­ merisationsstartverfahren oder physikalisches Härten, wie Anlassen oder Laserbehandlung, aufgetragen werden, wobei dem Fachmann auch weitere Verfahren geläufig sind. Darunter fallen bspw. Vernickeln, Verchromen, Vergolden, Kunststoff­ beschichten, Brünieren, Nitrieren, Verzinken, Verkupfern, Versilbern, Eloxieren, Cadmieren, Platinieren, Phosphatie­ ren, Chromatieren, Titanbeschichten, Vanadinbeschichten, Plasmabeschichten, Feuerverzinken u. Beschichten (Duplex- System), Gleitbeschichten, Keramik-Beschichten, Clear-Clad- Verfahren.

Vorteilhafte Einsatzorte für gattungsgemäße Scharniere sind Möbel, insbesondere für Küchen, Gastronomieeinrichtungen, Kliniken, lebensmitteltechnologische Anlagen, Tierzucht- und Tierhaltungsanlagen, insbesondere auch in Tierversuchs­ anlagen und elektrischen Anlagen, wobei im letzteren Falle auch eine Isolation durch einen geeigneten Überzug sinnvoll sein kann.

Die erfindungsgemäßen Scharniere sind bevorzugt oxidations­ fest, widerstandsfähig gegen Laugen (bis ca. pH = 12), Säu­ ren (bis ca. pH 1), und insbesondere H₂S und geben keine toxischen Substanzen an die Umgebung ab.

Es ist ist besonders bevorzugt, daß für das Scharnier reines Zinn oder eine hoch-zinnhaltige Legierung, wie sie bspw. in der DIN 1704 genannt sind und auf deren Offen­ barungsgehalt zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen wird, ohne Überzug verwendet wird, da Zinn selbst völlig ungiftig ist und keine Allergien auslöst; es kann auch offenbar nur schwer durch die Darmwände ins Blut gelangen. Seit einigen Jahren gilt Zinn sogar als essentielles Spurenelement mit ADI = 2 mg/kg Körpergewicht.

Zinn ist sehr widerstandsfähig gegen atmosphärische Ein­ flüsse und biologisch widrige Umstände (Seewasser, Sonne . . . ) und wird von schwachen anorganischen und organi­ schen Säuren (z. B. Fruchtsäuren) nicht angegriffen. Gegen­ über den meisten Nahrungs- und Genußmitteln ist Zinn beständig. Das Metall ist in kaltem als auch warmem Zustand sehr gut verarbeitbar, insbesondere bei Feinguß mit engen Toleranzen. Durch entsprechende Oberflächenbehandlung (Ionenimplantation, Laserhärten) kann, falls notwendig, eine größere Härte zumindest der Metalloberfläche erzielt werden, ungiftige Zusätze können die Eigenschaften des Zinns entsprechend modifizieren. Ein Recyceln der Sn-halti­ gen Scharniere ist mittels naßmetallurgischer Verfahren, wie z. B. für Weißblechdosen bekannt, problemlos in be­ stehenden Anlagen möglich.

Der umweltfreundliche Überzug kann ein- oder mehrschichtig sein, bspw. um eine bessere Haftung des Überzugs am Metall zu bewirken; es können auch entsprechende Primer oder Haft­ vermittler als weitere Schichten eingesetzt werden.

Bevorzugt werden alle Teile des Scharniers wie Scharnier­ topf, Scharnierbügel, Scharnierarm, Grundplatte, Stell­ platte und Zwischenplatte aus dem gleichen Material ge­ fertigt. Dies ist vom Gesichtspunkt der Entsorgung aus be­ sonders interessant, da das Metall durch die bekannten Auf­ arbeitungsmethoden wieder auf einfache Weise rückgewonnen werden kann.

Weiterhin können die umweltfreundlichen Überzüge oft orga­ nischer Natur sein; die organischen Überzüge, insbesondere Polymere, zeichnen sich durch ihre Elastizität, eine gewis­ ses Selbstheilungsvermögen und Schlagfestigkeit sowie eine Resistenz gegenüber Säuren und Laugen aus, während die an­ organischen Überzüge sehr haltbar und strahlungsresistent sind (alterungsbeständig gegenüber UV- und anderer Strah­ lung) und gut haften.

Insbesondere können als Überzüge verwendet werden - wobei diese Aufzählung keineswegs vollständig ist, sondern dem Fachmann weitere Materialien geläufig sind:

Aluminium, Chrom, Gold, Kupfer, Silber, Platin, Titan, Vanadium, Keramik, Kunststoffe wie Epoxi-, Polyester-, ABs-Kunststoffe, umweltfreundliche Lacke, Gummi oder Wachs.

Die metallischen Überzüge sind leicht herzustellen, bspw. durch Galvanisieren oder Eloxieren, sie können einfach auf­ gearbeitet und wiederverwendet werden. Durch die ähnliche Wärmeausdehnung der Metalle, also insbesondere auch des metallischen Überzugs und des Scharniergrundkörpers wird auch bei großer thermischer Belastung des Scharniers kein Ablösen oder Abplatzen des Überzugs aus umweltfreundlichem metallischem Material beobachtet. Die Korrosionsbeständig­ keit des Grundmaterials wird zudem insbesondere dann er­ höht, wenn der Überzug aus einem weniger edlen Metallmate­ rial als der Grundkörper besteht.

Die Überzüge, wie Keramik, Gummi oder Wachs zeichnen sich vor anderen durch ihre einfache Art der Auftragung auf den Scharnierkörper und auch die leichte Entfernbarkeit in Be­ zug auf spätere Entsorgung der verwendeten Materialien aus. Kunststoffe wie Epoxy-, Polyester-, ABS-Kunststoffe sowie umweltfreundliche Lacke sind als schlagfeste Überzüge ge­ eignet. Eine weitere Eigenschaft, die insbesondere in elek­ trischen Anlagen genutzt werden kann, ist die elektrische Isolation des Scharniers durch derartige isolierende Über­ züge. Selbstverständlich wirken viele Überzüge auch kälte- /wärmeisolierend, falls dies erwünscht oder notwendig ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Scharniers mit Überzug gemäß der Erfindung kann folgende Schritte aufweisen:

• (i) Ausformen eines Scharniergrundkörpers durch an sich bekannte Metallformverfahren,
• (ii) Beschichten des Scharniergrundkörpers.

Vorteilhafte Metallformverfahren sind Metallspritzguß, Stanzen, Prägen, Gießverfahren, Fräsen oder Schneiden.

Als besonders vorteilhaft haben sich zur Herstellung des umweltfreundlichen Überzugs das Beschichten durch Auf­ spritzen, Aufwalzen, Lackieren, Pulverbeschichten, Tauch­ lackieren, Tauchbeschichten, Eloxalverfahren, Auftrags­ beschichtung mit Pinsel und Walze oder Bedrucken erwiesen. Hierdurch können besonders haltbare Verbindungen zwischen Grundmaterial und Beschichtung erzielt werden.

Das umweltfreundliche Scharnier kann insbesondere für Bio­ möbel, Küchen, Gastronomie, lebensmitteltechnologische An­ lagen, Kliniken, für Tierzucht und Tierhaltung, pharmazeu­ tische Herstellungsanlagen, insbesondere auch Tierversuchs­ anstalten und in elektrischen Anlagen verwendet werden.

Durch das umweltfreundliche Scharnier wird so eine zusätz­ liche Schadstoffbelastung von Nahrungsmitteln gänzlich aus­ geschlossen, in Kliniken treten keine Nebeneffekte durch Allergiebildung an Patienten auf, was zu einer Verfälschung der Untersuchungsergebnisse führen könnte. Entsprechendes gilt für Tierversuchsanlagen im weiteren Sinne.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der einzi­ gen Figur erläutert, die einen Schnitt durch ein Scharnier mit teilweisem Aufriß zeigt.

Die einzige Figur zeigt

• - einen Scharnierkörper (12);
• - einen Teilaufriß des Scharniergrundkörpers (14);
• - Achsen (16) zum Drehen der Scharnierteile;
• - Befestigungselemente (18).

Die hier dargestellte Ausführungsform eines Scharniers ist lediglich beispielhaft abgebildet, d. h. der Scharnieraufbau kann in entsprechender Abwandlung bei sämtlichen Scharnier­ typen verwendet werden. Da bei der hier dargestellten Aus­ führungsform alle Scharnierteile aus Zinn gefertigt sind, finden keinerlei Sensibilisierungen von Benutzern, Tieren bzw. Kontamination von Nahrungsmitteln statt. Eine Allerge­ nisierung durch Berührung (Kontaktallergie) oder Ausgasen wird dabei ausgeschlossen.

Das Scharniermaterial bietet zudem neben seiner Ungiftig­ keit eine hohe Beanspruchbarkeit bei längerer mechanischer Beanspruchung.

Selbstverständlich sind verschiedenste Abwandlungen des Scharniers möglich und dem Fachmann aufgrund seines Fach­ wissens geläufig - die Erfindung ist daher keinesfalls auf die in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsform be­ schränkt, sondern der Schutzbereich erstreckt sich auf alle unter die Ansprüche unter Berücksichtigung der Beschreibung fallenden Ausführungsformen.

Claims (10)

1. Scharnier, im wesentlichen aus Metall bestehend, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall ein umweltfreund­ liches Metall ist und/oder daß es einen umweltfreundlichen Überzug aufweist.

2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umweltfreundliche Metallmaterial Zinn, Zinnlegie­ rung(en), Messing, Bronze oder Stahl oder Kombinationen davon aufweist.

3. Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der umweltfreundliche Überzug ein- oder mehr­ schichtig ist.

4. Scharnier nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Teile des Scharniers aus dem gleichen Material hergestellt sind.

5. Scharnier nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Überzug ein organisches und/oder anorganisches Material aufweist.

6. Scharnier nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der/die Überzug(Überzüge) Aluminium, Chrom, Gold, Edelmetalle, Kupfer, Silber, Platin, Titan, Vanadium, Zinn, Eisen sowie deren Verbindungen, insbesondere Oxide oder Kunststoffe, wie fluorierte Kohlenwasserstoffpolymere, Epoxyharze, Polyesterharze, ABS-Kunststoffe, Email, Lacke, Gummi oder Wachs oder Silikatverbindungen, die Keramiken oder Gläser bilden, aufweist(aufweisen).

7. Verfahren zur Herstellung eines Scharniers nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch

• (i) Ausformen eines metallischen Scharniergrundkörpers,
• (ii) Beschichten des Scharniergrundkörpers,
• (iii) ggf. Aushärten der Beschichtung,
• (iv) ggf. ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte (ii) und (iii).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen zumindest von Teilen des metallischen Schar­ niergrundkörpers durch Metallformverfahren wie Metall­ spritzguß, Stanzen, Prägen, Gießen, Fräsen oder Schneiden erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufspritzen, Aufsprühen, Aufwalzen, Lackieren, Pulverbeschichten, Tauchlackieren, auch Elektro­ phoreseverfahren, Tauchbeschichten, Eloxieren, Auftragsbe­ schichten mit Pinsel oder Walze oder Bedrucken aufgetragen wird, ggf. mit nachfolgenden Härteverfahrens-schritten, wie Polymerisationsstartverfahren oder physikalisches Härten, wie Anlassen oder Laserbehandlung.

10. Verwendung des Scharniers nach einem der voran-gehenden Ansprüche, für Möbel, insbesondere für Küchen, Gastronomie, Kliniken, lebensmitteltechnologische Anlagen, für Tierzucht und Tierhaltung, insbesondere auch Tierversuchsanlagen und in elektrischen Anlagen.