Gehäuse für ein Kältegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät. Derartige Gehäuse umfassen herkömmlicherweise eine äußere Schale, eine innere Schale, die einen zur Unterbringung von Kühlgut nutzbaren Innenraum des Kältegeräts begrenzt, und eine Isolationsmaterialpackung, der einen Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Schale ausfüllt. Es wurde festgestellt, dass die Isolationswirkung des
Gehäuses bei den herkömmlichen Haushaltskältegeräten im Laufe von deren Nutzung nachlässt.
Aufgabe der Erfindung ist, diesem Nachteil abzuhelfen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Gehäuse für ein Kältegerät mit einer äußeren Schale, einer einen Innenraum begrenzenden inneren Schale und einer einen
Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Schale ausfüllenden
Isolationsmaterialpackung wenigstens eine der Schalen einen mehrschichtigen Aufbau mit wenigstens einer Trägerschicht aus einem ersten Kunststoff und einer
diffusionsdichten Sperrschicht aus einem zweiten Kunststoff aufweist.
Als Isolationsmaterial in Kältegeräten werden allgemein hochporöse Feststoffe eingesetzt, deren Isolationswirkung entscheidend auf dem geringen Wärmeleitvermögen des in ihren Poren enthaltenen Gases beruht. Das Wärmeleitvermögen von Gasen nimmt allgemein mit steigendem Molekulargewicht ab. Die Erfindung basiert auf der Einsicht, dass eine Abnahme der Isolationswirkung eines Kältegerätegehäuses dadurch bedingt sein kann, dass ursprünglich in den Poren des Isolationsmaterials enthaltenes, schweres Gas im Laufe der Zeit abdiffundiert und durch Umgebungsluft ersetzt wird. Ein wichtiger Weg, auf dem eine solche Diffusion stattfindet, ist durch die innere Schale hindurch, die bei herkömmlichen Kältegeräten üblicherweise aus Polystyrol, insbesondere HIPS, oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gefertigt ist. Diese Kunststoffe weisen eine hohe
Permeabilität für Sauerstoff und Wasserdampf auf, so dass diese Gase in großer Menge in die Isolationsmaterialpackung eindringen und deren Wärmeleitfähigkeit heraufsetzen
können. Indem erfindungsgemäß die Schale des Kältegerätegehäuses einerseits eine diffusionsdichte Sperrschicht aus einem geeigneten Kunststoff, andererseits eine
Trägerschicht aus einem anderen, im Allgemeinen preiswerteren Kunststoff aufweist, kann die Permeabilität der Schale bei geringen Materialkosten und ohne Abstriche an ihrer mechanischen Belastbarkeit erheblich reduziert werden, so dass die
Isolationswirkung des Gehäuses über lange Zeit erhalten bleibt.
Wenn die Sperrschicht zwischen der Trägerschicht und der Isolationsmaterialpackung angeordnet ist, ist sie durch die Trägerschicht vor äußeren Einflüssen, Reibverschleiß etc. wirksam geschützt.
Die Trägerschicht zwischen der Sperrschicht und der Isolationsmaterialpackung anzuordnen, kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn die Anbringung oder Erzeugung der Isolationsmaterialpackung eine Belastung für die Sperrschicht darstellt. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Isolationsmaterialpackung durch Expandieren von Kunstharz, insbesondere Polyurethan, bei erhöhter Temperatur stattfindet.
Um die Vorteile beider Möglichkeiten zu vereinen, kann die Sperrschicht zwischen zwei Trägerschichten eingeschlossen sein.
Um einen stabilen Zusammenhalt der mehrschichtigen Schale zu gewährleisten, kann es zweckmäßig sein, eine Haftvermittlungsschicht zwischen Trägerschicht und Sperrschicht vorzusehen. Um die Diffusion von innen nach außen zu begrenzen, sollte die Permeabilität der
Sperrschicht für ein zum Aufschäumen eines Schaumstoffs der Isolationsmaterialpackung verwendetes Treibgas wie etwa halogenierte und nicht halogenierte Alkane, insbesondere Pentan, oder Kohlendioxid, um wenigstens eine Größenordnung niedriger sein als die Permeabilität der Trägerschicht für dieses Gas.
Eine weitere vorteilhafte Wirkung der Sperrschicht ist, dass sie im Allgemeinen auch die Diffusion von Geruchsträgern aus der Isolationsmaterialpackung ins Innere des
Kältegeräts unterbindet, die ansonsten zu einer Qualitätsbeeinträchtigung von im
Innenraum gelagertem Kühlgut führen könnte.
Um das Eindringen leichter atmosphärischer Gase wie insbesondere Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Stickstoff zu begrenzen, sollte die Permeabilität der Sperrschicht auch für diese Gase um wenigstens eine Größenordnung niedriger sein als die entsprechende Permeabilität der Trägerschicht.
Das Material der Trägerschicht kann im Wesentlichen unter Gesichtspunkten der mechanischen Festigkeit und der Material kosten ausgewählt werden; hier kommen insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Acrylnitril-Butadien-Styrol in Frage.
Als Sperrschicht sind Polyvinylidenchlorid (PVdC) oder Ethylenvinylalkohol (EVOH) besonders geeignet.
Eine Dicke der Sperrschicht von zwischen 1 und 20%, vorzugsweise zwischen 3 und 10%, der Dicke der inneren oder äußeren Schale ist ausreichend, um eine befriedigende Diffusionshemmung zu erzielen. Wenn eine der Isolationsmaterialpackung zugewandte Oberfläche der inneren oder äußeren Schale rauer ist als deren gegenüberliegende Oberfläche, so kann dies den Zusammenhalt der Isolationsmaterialpackung und der Schale verbessern und der Entstehung von Klüften zwischen der Isolationsmaterialpackung und der Schale entgegenwirken.
Da die Trägerschicht selber nicht mehr wesentlich zu Diffusionshemmung beitragen muss, ist es sogar möglich, deren Flächengewicht gegenüber einer herkömmlichen einschichtigen Schale zu reduzieren und auf diese Weise Werkstoffkosten zu sparen. Die verringerte Flächenmasse kann darüber hinaus zu einer besseren Biegsamkeit und damit zu einer geringeren Gefahr des Aufreißens dieser Trägerschicht bei Schlageinwirkung führen.
Besonders bevorzugt ist, dass die Trägerschicht eine aufgeschäumte Schicht ist oder eine solche umfasst. Eine solche Schicht verbessert die Wärmeisolationswirkung der Schale, und darüber hinaus kann sie auch, indem sie als Puffer wirkt, die Schlagfestigkeit der Schale verbessern. Insbesondere wenn die die Trägerschicht an der Innen- oder Außenseite des Gehäuses frei liegt, ist bevorzugt, dass ihre aufgeschäumte Schicht durch eine porenfreie Schicht geschützt ist, die an der von der Sperrschicht abgewandten Seite der Trägerschicht gebildet ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen horizontalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Kältegerätegehäuse;
Fig. 2 einen nicht maßstäblichen Schnitt durch eine innere oder äußere Schale des
Kältegeräts; und Fig. 3 einen zu Fig. 2 alternativen Schichtaufbau der inneren oder äußeren Schale.
Fig. 1 zeigt einen horizontalen Schnitt durch ein Gehäuse eines Kältegeräts mit einem Korpus 1 und einer an den Korpus 1 angelenkten Tür 2, die gemeinsam einen Innenraum 3 begrenzen. Die Struktur von Korpus 1 und Tür 2 ist ähnlich; beide umfassen eine unmittelbar an den Innenraum 3 angrenzende innere Schale 4, eine das sichtbare Äußere des Gerätegehäuses bildende äußere Schale 5 und eine Isolationsmaterialpackung 6, die durch Einspritzen und Expandierenlassen von Polyurethan in einem Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Schale 4 bzw. 5 erhalten ist. Als Treibmittel zum Expandieren des Polyurethans kann insbesondere Pentan verwendet sein. Da dieses Gas ein erheblich höheres Molekulargewicht als Luft aufweist, ist sein Wärmeleitvermögen geringer als das von Luft und, indem es die Poren des fertigen Schaums füllt, wird eine Isolationsmaterialpackung 6 mit ausgezeichneten
Dämmeigenschaften erhalten. Um diese Dämmeigenschaften langfristig aufrecht zu erhalten, ist es wichtig, dass das Pentan in den Poren bleibt und nicht durch Bestandteile der Umgebungsluft ersetzt wird.
Dieses Ziel wird erreicht, indem für die Fertigung wenigstens der inneren Schale 4 und vorzugsweise sowohl der inneren als auch der äußeren Schale 4 bzw. 5 ein Kunststoff- Flachmaterial mit der im Folgenden beschriebenen Struktur verwendet wird. Die äußere Schale kann anstatt durch besagtes Kunststoff-Flachmaterial auch in an sich bekannter Weise durch Metallbleche gebildet sein. Fig. 2 zeigt ein erstes Beispiel für die Struktur des Kunststoff-Flachmaterials. Die in dieser Figur im Schnitt gezeigte innere Schale 4 setzt sich aus insgesamt fünf Schichten zusammen, einer ersten Trägerschicht 7, die unmittelbar an den Innenraum 3 angrenzt, einer Diffusionssperrschicht 8, einer zweiten Trägerschicht 9, die an die
Isolationsmaterialpackung 6 angrenzt, sowie Klebstoffschichten 10, 11 , die den
Zusammenhalt der Diffusionssperrschicht 8 mit den Trägerschichten 7 und 9
gewährleisten.
Die erste Trägerschicht 1 kann aus einem für die Fertigung von Kältegeräte- Innenbehältern herkömmlicherweise eingesetzten Kunststoff wie etwa Polystyrol, insbesondere HIPS, oder ABS bestehen. Das gleiche Material kann auch für die Fertigung der zweiten Trägerschicht 9 Verwendung finden. Während die erste Trägerschicht 7 porenfrei ist, ist die zweite Trägerschicht 9 wie die Isolationsmaterialpackung 6 ein geschlossenporiger Schaumstoff. Die Diffusionsdichtigkeit eines solchen Schaumstoffs ist gegenüber der eines porenfreien Kunststoffs mit gleichem Flächengewicht verringert, was sich hier jedoch nicht nachteilig auswirkt, da die Aufgabe, einen Gasaustausch zwischen der Atmosphäre und den Poren der Schaumstoffe 6, 9 zu verhindern, von der
Diffusionssperrschicht 8 übernommen wird. Ein Gasaustausch zwischen den zwei Schaumstoffen der Packung 6 und der Trägerschicht 9 ist nicht störend, da für beide Treibgase mit hohem Molekulargewicht, deren Durchmischung die Isolationswirkung nicht beeinträchtigt, oder gleiche Treibgase verwendet werden können. Da der Schaumstoff der zweiten Trägerschicht 9 zwar zur Tragfähigkeit der inneren Schale 4 beiträgt, dabei wesentlich elastischer ist als der porenfreie Kunststoff, kann die erste Trägerschicht dünnwandiger sein als ein herkömmlicher Innenbehälter aus homogenem
Kunststoffmaterial. Dadurch verbessert sich die Elastizität und die Schlagbeständigkeit der inneren Schale 4 im Vergleich zu einer herkömmlichen, einschichtigen Schale aus massivem, porenfreiem Kunststoff.
Unter geeigneten Fertigungsbedingungen führt die Aufschäumung der zweiten
Trägerschicht 9 auch dazu, dass die der Isolationsmaterialpackung 6 zugewandte
Oberfläche der inneren Schale 4 etwas rau ist. Dies verbessert die Haftung der zwischen innerer und äußerer Schale expandierten Isolationsmaterialpackung 6 an der inneren Schale 4 und verhindert, dass sich in Folge von Alterung und Schrumpfung der Packung 6 zwischen dieser und der Schale Klüfte bilden, die mit eventuell nicht luftdichten Stellen an Nähten zwischen innerer und äußerer Schale oder zwischen einzelnen Elementen der äußeren Schale 5 kommunizieren und so den Gasaustausch zwischen der
Isolationsmaterialpackung 6 und der Atmosphärenluft auf großer Oberfläche erleichtern könnten. Die Dicke der Diffusionssperrschicht 8 ist in der Fig. 2 übertrieben dargestellt; in der Praxis genügt, wenn für die Diffusionssperrschicht 8 ein Material mit niedriger
Permeabilität wie etwa PVdC oder EVOH verwendet ist, eine Dicke der Sperrschicht 8 von nur 3 bis 10% der Gesamtdicke der Schale 4, um die Gasdiffusion zwischen der Isolationsmaterialpackung 6 und dem Innenraum 3 gegenüber einer Schale ohne
Sperrschicht um ein bis zwei Größenordnungen, je nach Art des betrachteten Gases, zu verringern.
Fig. 3 zeigt einen alternativen Schichtaufbau der inneren Schale 4. Bei dieser
Ausgestaltung ist die zweite Trägerschicht 9, zwischen der Diffusionssperrschicht 8 und der Isolationsmaterialpackung 6, porenfrei, während die erste Trägerschicht 7, zwischen der Sperrschicht 8 und dem Innenraum 3, teilweise aufgeschäumt ist. Eine solche teilweise Aufschäumung, bei der die dem Innenraum 3 zugewandte Seite 12 der Schicht 7, im Wesentlichen porenfrei ist und Poren sich im Wesentlichen in der der Sperrschicht 8 zugewandten Seite 13 befinden, kann erhalten werden, in dem die Trägerschicht 7 beim Aufschäumen einem Temperaturgradienten ausgesetzt ist. Der porenfreie Teil 12 verleiht der Trägerschicht 7 eine feste Oberfläche, deren Aussehen sich von dem eines herkömmlichen einschichtigen Innenbehälters nicht unterscheidet. Aufgrund ihrer geringen Dicke und der Elastizität der darunter liegenden porösen Teilschicht 13 kann die
porenfreie Teilschicht 12 auch beim Aufschlagen eines spitzen Gegenstandes nachgeben, ohne dabei aufzureißen oder in anderer Weise Schaden zu nehmen. Daher kann mit dem Aufbau der Fig. 3 eine noch bessere Strapazierfähigkeit des Gehäuses erreicht werden als mit dem der Fig. 2. Um eine feste Anhaftung der Isolationsmaterialpackung 6 zu gewährleisten, kann hier die porenfreie zweite Trägerschicht 9 an ihrer der Isolationsmaterialpackung 6 zugewandten Oberfläche beispielsweise durch Prägen aufgeraut sein.
Um den Fertigungsaufwand zu reduzieren, kann jeweils eine der in den Figuren 2, 3 gezeigten Trennschichten 7, 9 weggelassen und die andere verstärkt werden, um der
Schale 4 die erforderliche mechanische Festigkeit zu verleihen. Insbesondere kann, wenn die zweite Trägerschicht 9 weggelassen wird, die erste Trägerschicht 1 mit einfachen, erprobten Techniken tiefgezogen und anschließend die Diffusionsschicht 8 auf die so geformte Trägerschicht 7 aufkaschiert werden.
Die äußere Schale 5 kann grundsätzlich den gleichen Schichtaufbau wie die oben beschriebene innere Schale 4 haben. Es können unterschiedliche Schichtstrukturen der inneren und äußeren Schale in einem Gehäuse kombiniert werden; unter logistischen und fertigungstechnischen Gesichtspunkten ist es bevorzugt, wenn beide Schalen 4, 5 die gleiche Schichtstruktur aufweisen.