DE69809396T2

DE69809396T2 - Herstellungsverfahren einer kühlschranktür mit hochwertiger isolierung und wiedergewinnungsleistung

Info

Publication number: DE69809396T2
Application number: DE69809396T
Authority: DE
Inventors: Sibel Odabas; Fatih Oezkadi; Nihat Yavuz
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: DE69809396D1; TR199700083A2; WO1998034077A1; EP0961910B1; EP0961910A1; ATE227828T1; AU6936698A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlschranktür, deren Innen- und Außenflächen mit Kunststoff beschichtet sind und die in ihrem Isoliersystem kein Polyurethan enthält.
Kühlschränke sind zum Zweck der Frischhaltung von Nahrungsmitteln hergestellte Kühl- und/oder Gefriereinrichtungen. Ein Kühlschrank sollte ein möglichst großes Innenvolumen besitzen und wenig Energie verbrauchen. Außerdem ist es im Hinblick auf den Umweltschutz sehr wichtig, daß Teile und Werkstoffe, aus denen der Kühlschrank gebildet ist, am Ende ihrer Nutzungsdauer in einfacher Weise zerlegt und dem Recycling zugeführt werden können.
Der Hauptparameter, damit ein Kühlschrank ein großes Innenvolumen besitzt und wenig Energie verbraucht, ist sein Isoliersystem. Aus dem Isoliersystem eines Kühlschranks läßt sich leicht auf den Typ und die Wärmeübergangszahl des Isoliermaterials, den Typ und die Wärmeübergangszahl der inneren und äußeren Verkleidungsmaterialien eines Kühlschranks und die Isolationsdicke der Wände eines Kühlschranks schließen.
Um für einen geringeren Energieverbrauch zu sorgen, muß der Wärmegewinn des Kühlschranks möglichst klein gehalten werden. Dafür sorgt eine Verbesserung des Isoliersystems, die erreicht werden kann, indem die Isolationsdicke des gegenwärtig verwendeten Systems erhöht wird oder ein neues System mit einer niedrigeren Wärmeübergangszahl entwickelt wird.
Da die Außenabmessungen, vor allem die Tiefe und die Breite von Kühlschränken, durch Standards eingeschränkt sind, scheint das Verkleinern der Dicke von Isolierwänden die einzige Lösung zu sein, wenn das Innenvolumen erweitert werden soll. In den herkömmlichen Isoliersystemen führt das Verkleinern der Dicke zu einem Anstieg des Wärmegewinn des Kühlschranks und somit zu einem höheren Energieverbrauch. Um die Erwartungen eines großen Innenvolumens und eines niedrigen Energieverbrauchs zu erfüllen, muß in diesem Fall ein wirksameres Isoliersystem verwendet werden.
Beim neuen Isoliersystem werden neben den obenerwähnten Erwartungen auch Eigenschaften wie etwa eine einfache Zerlegbarkeit und Wiederverwertbarkeit bei relativ niedrigen Kosten für Material und Komponenten in Betracht gezogen. Aus diesem Grund müssen im Entwurfsstadium eines Kühlschranks Wiederverwertungs- und Wiederverwendungsmöglichkeiten berücksichtigt werden und in den Entwurf einfließen.
Bei den Isoliersystemen der gegenwärtigen Kühlschränke werden im allgemeinen Stahlblech, thermoplastischer Werkstoff [Polystyrol (PS) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)] und als Isoliermaterial Polyurethan verwendet.
Stahlblech wird zur Bildung der Außenfläche des Kühlschrankgehäuses und der Kühlschranktüren verwendet, während die Innenfläche mit thermoplastischem Werkstoff verkleidet wird. Polyurethan wird verwendet, um den Raum zwischen der Innenverkleidung und der Außenverkleidung zu füllen.
Wenn flüssiges Polyurethan, das durch Mischen von Polyol, Isocyanat und eines Treibmittels in gegebenen Anteilen erhalten wird, in den Isolierraum gespritzt wird, nimmt es die Form eines Schaums an, der sowohl am Stahlblech als äußeres Verkleidungsmaterial als auch am Kunststoff, der das innere Verkleidungsmaterial darstellt, haftet. Da es auch an der Türdichtung haftet, trägt es zur Befestigung der Dichtung im System bei. Durch dieses Haften wird im allgemeinen eine starke Struktur für den Kühlschrank erhalten. Da jedoch Polyurethan ein in Wärme ausgehärteter Werkstoff ist, kann es keinem Recycling zugeführt werden. Da es ferner am Stahlblech und am Kunststoff haftet, entstehen am Ende der Nutzungsdauer Probleme beim Zerlegen dieser Komponenten während des Auseinanderbaus, was die Kosten dieses Vorgangs erhöht.
Die obenerwähnten gegenwärtigen Isoliersysteme und die kombinierte Struktur der in diesen Systemen verwendeten Werkstoffe machen den Recyclingprozeß sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Ferner ist es bei diesen Systemen nicht möglich, bei konstanten Außenabmessungen ein größeres Innenvolumen zu erhalten und für einen geringeren Energieverbrauch zu sorgen, ohne das bestehende Kühlsystem zu modifizieren.
Das es ziemlich schwierig und teuer ist, einem Stahlblech die gewünschte Form zu geben, erfordert seine Verwendung als Außenverkleidung aus ästhetischen Gründen mehrere Prozesse und schränkt die Gestaltungsfreiheit ein.
Es gibt einige Untersuchungen, die die Verwendung von Kunststoff bei der Herstellung von Kühlschränken, insbesondere von Kühlschranktüren, vorschlagen. Im US-Patent Nr. 5.533.311: eine einheitliche Kunststoff- Kühlschranktür, die durch Wärmeformen einer äußeren Kühlschranktürverkleidung mit einer inneren Kühlschranktürverkleidung gefertigt ist. Die innere Kunststoffverkleidung ist so beschaffen, daß sie die zuvor gestaltete Türdichtung in Preßpassung aufnimmt und der innere Kunststoff an der äußeren Kunststofftürverkleidung angebracht ist. In eine zwischen der äußeren Türverkleidung und der inneren Türverkleidung definierte Innenkammer (Innenraum) wird ein Schaum gespritzt. In dem Dokument sind über diesen Schaum keine näheren technischen Angaben gemacht.
Das japanische Patent Nr. 8.189.755 offenbart, daß die Außenseite der Kühlschranktür aus thermoplastischem Harz und ihr Innenteil aus Kunststoff gefertigt sind. Innere und äußere Kunststoffverkleidungen sind mittels eines spezifischen Profils zusammengefügt, wobei auch die Dichtung mittels dieses Profils im System gehalten ist. Der zwischen diesen beiden Verkleidungen definierte Raum wird mit einer Wärmeisolation gefüllt. In dem Dokument sind keine näheren Angaben gemacht. An der Außenseite des Kühlschranks ist das Profil am Rand mit einer Verzierungsumhüllung versehen.
Im US-Patent Nr. 5.306.082 ist ein "Vollkunststoff-Kühlschrank" erwähnt, der in einem Blasformprozeß hergestellt wird. Mit Hilfe von Vertiefungen, die im inneren Türelement ausgebildet sind, sind zum Zweck der Aufbewahrung von Nahrungsmitteln mehrere strukturelle schalenartige Formen geschaffen. In den Isolationsraum ist ein nachgiebiges Isoliermaterial, etwa aus einem Element aus geblasenem Schaum und weichen Fiberglaspartikeln, gefüllt.
Die obenerwähnten Patente bringen keinen neuen Vorschlag im Hinblick auf Isoliersysteme ein, obwohl sie das Formen der Innen- und Außenseiten der Kühlschranktür unter Verwendung von Kunststoff anbieten.
Im europäischen Patent Nr. 747646 ist der Innenraum zwischen der Außenverkleidung und der Innenverkleidung eines Kühlschrankgehäuses mit expandiertem Polystyrol gefüllt, wobei Vakuumisolierverkleidungen wie etwa ein Aluminiummantel, der eine Polystyrol-Schicht enthält, in einen Sitz, der in der Kühlschranktür vorgesehen ist, eingesetzt sind. Die Vakuumisolierverkleidungen lassen sich in einfacher Weise in verwandte Elemente auseinandernehmen, um das Recycling, wenn sie der Entsorgung zugeführt werden, zu erleichtern.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren für eine Kühlschranktür und/oder ein Gehäuse mit einem verbesserten Isoliersystem und der Möglichkeit des Recycling bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß dem in Anspruch 1 definierten Verfahren erfüllt.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlschranktür ist in der beigefügten Zeichnung gezeigt, wobei:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht der Kühlschranktür ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Details A ist.
Die entsprechenden Komponentenbezugszeichen sind wie folgt:
1 Kühlschrankgehäuse
2 Innere Kunststoffverkleidung
3 Äußere Kunststoffverkleidung
4 Vakuumisolierverkleidung (VIO)
5 Expandiertes Polystyrol (RPS)
6 Dichtung
7 Kunststoffverzierungsabdeckung
8 Dichtungsschlitz
9 Gießformtragelement
Beim Kühlschrank gemäß der vorliegenden Erfindung bildet eine Kunststoffverkleidung (2) die Innenfläche der Tür. Diese Verkleidung (2) wird in einem Vakuum-Wärmeformungsprozeß geformt. Eine Dichtung (6), die für die Isolation zwischen der Kühlschranktür und dem Gehäuse (1) sorgt, ist in einen Dichtungsschlitz (8) eingesetzt, der an der Oberfläche der inneren Kunststoffverkleidung (2) ausgebildet ist und dessen Profil in Fig. 2 genau gezeigt ist. Die Außenfläche der Tür ist mit einer Kunststoffverkleidung (3) verkleidet, die vorteilhaft in einem Wärmeformungsprozeß, in dem die Konstrukteure das gewünschte ästhetische Erscheinungsbild verleihen können, gefertigt wird.
Für das Isoliersystem der erfindungsgemäßen Kühlschranktür wird anstelle von Polyurethan eine kombinierte Struktur verwendet, die aus einer Vakuumisolierverkleidung (VIP) (4) und expandiertem Polystyrol (EPS) (5) besteht. Diese Struktur wird so hergestellt, daß sie den zwischen den inneren und äußeren Kunststoffverkleidungen (2 und 3) definierten Raum füllt und indem sie in einer Gießform-Baueinheit, die aus außenseitigen und innenseitigen Gießformelementen besteht, angeordnet wird. Nach dem Schließen der Gießformen in der Weise, daß diese die Vakuumisolierverkleidungen (4) enthalten, wird expandiertes Polystyrol- Granulat in den dazwischen definierten Raum eingespritzt und einem Dampfschmelzungsprozeß unterworfen. Nach dem Einspritzen wird die gesamte VIP in dem expandierten Polystyrol zurückgelassen, wodurch die zwei Werkstoffe eine kombinierte Struktur bilden. Während der Polystyrol- Einspritzung sind die Gießformen mittels der Gießformtragelemente (9) horizontal angeordnet. Es ist auch möglich, die Gießformen vertikal anzuordnen.
Danach befindet sich die obenbeschriebene kombinierte Struktur zwischen den inneren und den äußeren Kunststoffverkleidungen (2 und 3).
Diese Kunststoffverkleidungen werden gemäß dem Prinzip des Schmelzens der Kunststoffe und ihrem Verschweißen durch starkes Pressen gegeneinander und unter Verwendung von Verfahren wie etwa Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen usw. an ihren Kontaktpunkten zusammengefügt. Nach Abschluß aller Verbindungs- und Zusammenbauprozesse wird die Verbindungsnaht mit einer Kunststoffverzierungsumhüllung (7) abgedeckt, um ein ästhetisches Erscheinungsbild zu schaffen.
Das Isoliersystem kann am Ende seiner Nutzungsdauer in einfacher Weise auseinandergebaut und zerlegt werden. Da expandiertes Polystyrol an den inneren und äußeren Kunststoffverkleidungen nicht haftet, können die Kunststoffverkleidungen einem Recycling zugeführt werden und in Granulatform gebracht werden. Zudem ist Polystyrol ebenfalls ein Werkstoff auf thermoplastischer Basis wie etwa die Kunststoffverkleidungen und kann ebenso wie die VIPs, die wiederverwertet werden können, wenn sie nicht durch Stoß verformt sind, einem Recycling zugeführt werden. Folglich kann eine VIP, die aus einem alten Kühlschrank herausgenommen werden kann, für das Isoliersystem eines anderen Kühlschranks verwendet werden.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Kühlschranktür offenbart worden ist, kann die obenerwähnte kombinierte Struktur auch für die Wände von Kühlschrankgehäusen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Kühlschranktür und/oder einer Gehäusewand, das die folgenden Schritte umfaßt: horizontales oder vertikales Anordnen einer Vakuumisolierverkleidung (4) mittels Gießformtragelementen (9) in einer Gießform-Baueinheit, die aus außenseitigen und innenseitigen Gießformeinheiten besteht, nach dem Schließen der Gießformen in der Weise, daß diese die Vakuumisolierverkleidung (4) enthalten; Einspritzen von expandiertem Polystyrol-Granulat in den Spalt, der zwischen den beiden Gießformen definiert ist; und Ausüben einer Dampfschmelzung auf das Granulat; nach dem Einspritzprozeß vollständiges Zurücklassen der Vakuumisolierverkleidung in dem expandierten Polystyrol, um eine kombinierte Struktur zu schaffen, die aus diesen beiden Werkstoffen besteht, wobei diese kombinierte Struktur zwischen inneren und äußeren Kunststoffverkleidungen (2 und 3) angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfaßt: Verbinden der Kunststoffverkleidungen (2 und 3) gemäß dem Prinzip des Schmelzens der Kunststoffe und Verschweißen der Kunststoffverkleidungen (2 und 3) durch starkes Pressen der Kunststoffverkleidungen (2 und 3) gegeneinander an ihren Kontaktpunkten; und Abdecken der Verbindungsnaht mit einer Kunststoffverzierungsabdeckung (7), um ein ästhetisches Erscheinungsbild zu schaffen.