DE2801048A1

DE2801048A1 - Fensterkonstruktion fuer mikrowellenoefen

Info

Publication number: DE2801048A1
Application number: DE19782801048
Authority: DE
Inventors: Merlin R Jahnke; Alfred Dwayne Nelson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1978-07-13
Also published as: GB1599063A; NL7800171A; JPS5388251A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, St₀ Apul, Minnesota 55101, Vo Sto Ao

Fensterkonstruktion für Mikrowellenöfen

Eine typische Tür für einen Mikrowellenofen weist einen Metallrahmen auf, bei dem es sich um eine Mikrowellenabschirmung handelt, die zwischen -transparente Platten gelegt ist. Wie in der Fig. 3 der US-PSo 3.843o859 gezeigt kann die äußere transparente Platte aus Glas bestehen, die innere aus einer verhältnismäßig dünnen Kunststofffolie bspw» aus Polycarbonato Ein Paar Epoxykleberschichten verbinden die Abschirmung mit der Glasplatte und die Po lye arbonat folie mit der Abschirmung» Nach Sp. 3, Zo 8 bis 12 köbnen die Kleberschichten die gleiche Ausdehnung wie die Abschirmung haben; ebenso ist möglich, daß sie nur um deren Rand herum geführt sindo Die meisten heutzutage hergestellten {Puren für Mikrowellenofen weisen zwei Schichten eines druck·* empfindlichen Kiekers um den Hand herum auf_o Einige enthalten auch mechanisch· Befestiger - verglo die US-PS₀ 3o73i.035»

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Wenn es sich bei der Innenplatte des Fensters um Kunststoff handelt, kann Wasserdampf in den Luftraum zwischen den Platten eindringen, so daß dieser wolkig wird und die Mikrowellenabschirmung möglicherweise korrodiert. Im Einsatz kann die Kunststofffolie sich werfen und ausbeulen, so daß die Durchsichtigkeit durch das Fenster weiter nachläßt· Da die Mikrowellenabschirmung die Durchsichtigkeit bereits auf ein notweniges Minimum reduziert, kann jede erhebliche weitere Reduzierung dazu führen, daß das Fenster vollständig ausgewechselt werden mußo

Ein Fenster für Mikrowellenofen, das keinerlei Luftraum an der Mikrowellenabschirmung aufweist, ist in der US-PS 3.4-31 ο3^8 gezeigte Die Abschirmung ist in Silikonharz eingebettet, das eine elastische Innenschicht bildet, die zwischen zwei verhältnismäßig starren Außenschichten wie Glas oder Acrylharz eingebettet ist· Das Silikonharz der Innenschicht kann vorgehärtet sein und wird dann in Berührung mit der Außenschicht ausgehärtet; desglo kann man die drei Schichten mit separaten Kleberschichten miteinander verkleben. Die Abschirmung verläuft über den Verbund aus den drei Schichten hinaus, um eine elektrisch leitfähige Berührung zu einem Abschirmelement aus Drahtgeflecht am Umfang des Fensters herzustellen«.

Wie die Fenster des Standes der Technik weist das Fenster für Mikrowellenofen nach dem Stand der !Technik ein Paar transparenter Platten auf, die mit einer zwischenliegenden Mikrowellenabschirmung verklebt sind. Wie das Fenster der US-PS 3.4-31 ο348

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eliminiert das neuartige Fenster im wesentlichen jeden Luftraum auf der Mikrowellenabschirmung und behält daher seine anfängliche Durchsichtigkeit fast unbeschränkt bei· Im Gegensatz zum Fenster nach der US-PS 3-4-31 «348 verläuft jedoch die Abschirmung nicht über die transparenten Platten hinaus, und der Luftraum ist durch einen thermoplastischen Kleber - vorzugsweise einen druckempfindlichen Kleber - eliminiert, da druckempfindliche Kleber Lufteinschlüsse zu verteilen neigen,, Der thermoplastische Kleber in Form einer Dünnschicht sollte bei 65°C nicht kriechen, auch nach anhaltender Wärme-, Licht- und Mikrowellenstrahlung transparent bleiben und bei 175°C eine Viskositat von weniger als 2 χ 10 cP haben» Er füllt den Raum zwischen den Platten - einschließlich der Öffnungen in der Abschirmung - im wesentlichen aus, so daß das Fenster im wesentlichen hohlraumfrei ist - mit Ausnahme des Abdeckeffekts der Abschirmung selbsto

Die beiden transparenten Platten sollten wenig mehr als die Dikke der Mikrowellenabschirmung voneinander beabstandet sein« Ein Abstand von 0,01 mm mehr als die Dicke des Schirms zwischen den beiden transparenten Platten ist normalerweise ausreichend, um zu gewährleisten, daß Hohlräume in dem thermoplastischen Kleber im wesentlichen eliminiert werden; Abstände von über O₁S mm mehr als die Dicke der Abschirmung bieten keinen Vorteile Innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 0,2 mm läßt sich eine ausreichende optische Flachheit leicht erreichen.

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Die Abstützung, die der thermoplastische Kleber der inneren transparenten Platte gibt, erlaubt, diese Schacher und damit dünner als die transparenten Platten nach dem Stand der Technik auszuführen, die als tragende Elemente wirken. Transparente Platten können eine Dicke von 0,02 bis 0,25 mm haben, während die des Standes der Technik dicker sind. Die Dünne der Innenplatte plus aufliegendem Kleber schränkt den tJbertragungsweg für Mikrowellen zwischen der Abschirmung und den Sperrelementen am Fenster ein, so daß nur minimale Mikrowellenenergiemengen austreten können _o

Die bevorzugten transparenten thermoplastischen Kleber sind druckempfindliche Acrylkleber nach der US-PS Ee 24«, 906 „ Diese Acrylkleber bleiben trotz langanhaltender Wärme-, Licht- und Mikrowellenbestrahlung hochtransparent und in anderen Eigenschaften unbeschränkt unveränderte Diese Acrylkleber fließen unter mäßigem Druck bei gewöhnlicher Raumtemperatur so gut, daß sie die öffnungen der Mikrowellenabschirmung sowie die Bäume zwisch*- en der Abschirmung und den transparenten Platten vollständig ausfülleno Die Produktionsraten lassen sich jedoch durch mäßigeis Erwärmen des Klebers während des Zusammenbaus - bspw. auf eine Temperatur im Bereich von 75 bis 175°C - verbessern,. Venn es sich bei der transparenten Innenplatte um eine Folie handelt, kann sie bei wesentlich höheren Temperaturen Schaden nehmen_o

Ebenfalls brauchbar sind andere transparente thermoplastische Kleber, deren Viskosität geringer als 2 χ 10⁶ cP bei 175⁰O ist,

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so daß β ie unter mäßigem Druck beu nutzbaren Arbeitstemperaturen schnell in die öffnungen der Mikrowellenabschirmung einfliessen_e Kleber, die nicht permanent thermoplastisch bleiben, werfen eine Reihe von Problemen auf, die sie für die vorliegende Erfindung ungeeignet machen«, Bspwo erfordern sie im allgemeinen vor dem Einsatz ein sorgfältiges Mischen mit einem Härter; außerdem nimmt die Viskosität der Mischung zuweilen zu und ergibt also abhängig von der seit dem Ansetzen verstrichenen Zeit unterschiedliche Auftragseigenschaften·

Das neuartige Fenster für Mikrowellenöfen läßt sich nach wirtschaftlichen Verfahrensweisen für die großmaßstäbliche Produktion leicht zusammenbauenο Bspw_o kann man eine flexible Kunststofffolie und das Abschirmmaschenmaterial von Rollen ab und in eine Einrichtung hineinziehen, die den thermoplastischen Kleber durch die Abschirmung hindurch, auf den Kunststoffolie aufträgt· Der resultierende Verbundaufbau wird mit einer schwach haftenden, später wegzuwerfenden Schutzfolie zusammen zu einer Rolle aufgerollt· Danach wird das Verbundmafcerial mit einer Reihe von Glasplatten durch eine herkömmliche Schichtungsvorrichtung mit Druckwalzen gezogen, in der die thermoplastische Kleberbeschichttung mit dem Glas verbunden wirdo Danach wird der Verbund auf i die Größe der Glasplatten zugeschnitten, so daß Kleber entfällt der über die Glaskanten hinaus ge quetscht worden 1st»

Nach einem weiteren Verfahren verwendet man Glasplatten, auf di» die_Mikrowellenabschirmung durch Auftragen einer Silberlegierunjg

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nach einem Siebdruckverfahren aufgebracht worden sind«, Die Platten werden nacheinander durch eine herkömmliche Druckwalzen-Schichtungsvorrichtung zusammen mit einer Holle aus kleberbeschichteter Kunststoffolie geschickt, wobei die Schichtungsvorrichtung den Kleber in die öffnungen der Abschirmung hineinpreßte Dann schneidet man die kleberbeschichtete Kunststoffolie auf die Größe der Glasplatten zu_o Bei solchen Verfahren verwendet man bevorzugt als thermoplastischen Kleber einer druckempfindlichen Kleber, so daß keine Wärme aufgebracht zu werden braucht, um den Kleber auf die Glasplatte aufzukleben. Auch bei Verwendung eines druckempfindlichen Klebers kann es erwünscht sein, im Laminierschritt Wärme aufzubringen, um sowohl höhere Produktionsraten zu erzielen als auch zu gewährleisten, daß die erzeugten Fenster im wesentlichen hohlraumfrei sind«,

Die vorliegende Erfindung läßt sich mit jedem Met allnetz verwenden, das gegen Mikrowellen abschirmte Ein Metallnetz, das durch Siebdruck aufgebracht wurde, kann eine Dicke von nur etwa 0,05 mm haben, während Abschirmungen aus Maschendraht oder Lochjblech bis zu etwa 0,75 mm dick sein können, wie aus dem Stand ; der Technik bekannt. _;

Die Figoi ist eine schematisierter Seitenriß einer Tür für ei- ι ήβη Mikrowellenofen nach der vorliegenden Erfindung, während : die Figo 2 einen Schnitt auf der Linie 2-2 der Figo 1 zeigt.

Die dargestellte !Kir seist einen Metallrahmen 10 für ein Paar ,

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transparenter Platten 12, 14 sowie zwischen den Platten eine Metallabschirmung 16 mit einer gleichen Ausdehnung wie diese auf· Die Außenplatte 12 kann aus wärmevergütetem Flachglas, die Innenplatte 14 aus einer dünnen flexiblen Kunststoffolie bestehen«. Die Innenfläche der Außenplatte 12 weist einen optischen EaTiTB en 18 aus einer sehr dünn en opaken Beschichtung auf, bei der es sich um einen Auftrag aus Farbe in einer Dicke handeln kann, die gerade ausreicht, um ihn opak zu machen· Die Offnungen der Metallabschirmung 16 sind vollständig mit transparentem thermoplastischen Kleber 20 gefüllt, der eine kontinuierliche Klebung über im wesentlichen vollständige Flächen sowohl der Platte 12 (einschließlich deren Beschichtung 18) als auch der Platte 14 bewirkt» Obgleich erwünscht, ist es nicht erforderlich, das der Kleber 20 in den Bereichen an den durchgehenden Teilen der Abschirmung 16 durchgehend ist, sofern er nur diejenigen Bereiche der Platten 12, 14 abdeckt, die an den öffnungen der Abschirmungen liegeno Eine Mikrowellen sperrende Dichtung zwischen dem Metallrahmen 10 und der Innenplatte 14 liefert eine Abdichtung gegen Mikrowellen und Wärme zum Hauptkörper des (nicht gezeigten) Ofens, wenn die Tür geschlossen ist» Die Dichtung besteht aus einem gummiartigen Element 22 aus weichgemachtem Polyvinylchlorid, das einen hohen Anteil von leitfähigen Kohlenstoffteilchen enthält, sowie einem Tragelement 24 aus dünnen Federstahlo

Die Dicke der Innenplatte 14 kann 0,1 mm betragen, die Dicke der thermoplastischen Kleber 20 zwischen der Abschirmung 16 und

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der Innenplatte.14 0,5 mm«, Auf diese Weise besteht zwischen der Mikrowellendichtung 22 und der Abschirmung 16 eine Mikrowellendurchlaß von nur 0,15 mm Dicke, so daß die Mikrowellenleckstrahlung um die Abschirmung 16 herum sehr schwach gehalten wirdo

In den folgenden Beispielen sind sämtliche Teileangaben Gewichtsteile O

Beispiel 1

Ein Fenster für Mikrowellenofen, wie es in der Zeichnung gezeigt ist (mit Ausnahme einer Abschirmung 16 aus Maschendraht), wurde mit einer Mischung als 100 Teilen eines druckempfindlichen Acryl klebers und 20 Teilen eines Terpen-Klebrigmaehers als Kleber 20'

hergestellt» Bei dem Acrylkleber handekte es sich um ein Misch-]

polymerisat aus 9^,5 Teilen Isooctylacrylat und 5*5 Teilen Acryjl

amid. Die Viskosität der Klebermischung betrug 29.000 cP bei ;

175°( (Brookfield—Spindel Nr₀ 28, 10U/min)_o Die Innenplatte 14J bestand aus biaxial orientierter Polyäthylenterephthalatfolie j

mit einer Dicke von 0,1 mm und einer dünnen abriebfesten wärmehärtenden Harzbeschichtung aus vernetztem Epoxysilan₀ Die Abschirmung 16 hatte eine Dicke von 0,675

Während die Folie und die Abschirmung durch eine Schlitzdüse gezogen wurden, wurde der Kleber im schmelzflüssigen Zustand durch die Abschirmung hindurch auf die unbeschichtete Folienfläche aufgetragen; die Temperatur im Schmelztank betrug etwa

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175 bis 180⁰Oo Die Gesamtdicke des Klebers betrug 0,825 mm, so daß sich, eine mittlere Dicke von 0,075 hub an den Seiten der Abschirmung ergab. Eine schwachhafende Abdeckfolie wurde sofort auf die Kleberoberfläche aufgelegt und der Verbund dann zur Lagerung aufgerollte

Danach wurde die Abdeckfolie entfernt und der Kleber auf die transparente Außenplatte 12 (aus wärmevergutentern Glas) bei Raumtemperatur aufgelegt; eine starke Bindung wurde durch Abziehen einer Hartgummirolle mit Handdruck auf der Polyäthylenterephtha-» latfolie hergestellte Danach wurde die Folie auf die Größe der Abschirmung und der Glasplatte zugeschnittene

Beispiel 2

Ein Teil der Klebermischung des Beispiel 1 wurde in einem Teil einer 9:1ßi3i-Mischung von Toluol, Methanol und Heptan gelöst und die Lösung dann auf eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie einer Dicke von 0,1 mm mit einem Aufstrichmesser bei einem Aufstreichspalt von 1,5 mm Breite aufgetragen» Nach den Trocknen in einem Luftumlauf of en um Abkühlen auf Raumtemperatur hatte der getrocknete Kleberauftrag eine Dicke von 0,5 mm·

Während die kleberbeschichtete Folie auf einer Heisplatte bei 150⁰O lag, wurde eine Mikrowellenabschirmung wie im Bsp_e 1 auf i den Kleber aufgelegt und ihrerseits mit einem Silikon-Abaieh- \

mittel beschichteten Papier bedeckt«, Mit einem Hartgummiroller ]

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wurde mit Handdruck auf dem Papier die Abschirmung in den Kleber

eingebettete Die Gesamtdicke des Klebers betrug an diesem Punkt τ

0,75 mm,, Nach dem Abziehen des Abdeckpapiers wurde der «ffenliegende Kleber auf eine vergütete Glasplatte aufgelegt und die Hartgummirolle auf der Polyathylterephthalatfolie abgezogen, gefolgt vom Zuschneiden der Folie auf die Größe des Glasplatte und der Ab schirmung _o

Beispiel 5

Ein Fenster wurde wie im Bsp. 1 aufgebaut, wobei jedoch als Kleber ein normalerweise nichtklebriges thermoplastisches Mischpolymerisat aus Vinylacetat und Äthylen mit einer Viskosität von 55O0OOO cP bei 175⁰G (Brookfield-Spindel Nr. 28, 0,5 U/min) diente Weiterhin wurde die vergütete Glasplatte vor dem endgültigen Laminieren auf 160 bis 165°0 vorgewärmt. Die Dicke der Abschirmung mit dem Kleber betrug 0,775 mm.

Jedes der Mxkrowellenofenfenster der drei Beispiele erschien genauso transparent wie ein ansonsten identisches Fenster, bei dem um die Abschirmung herum ein Luftraum vorlage Keines der Fenster zeigte sichtbare Lufteinschlüsse. Die Fenster der Beispiele schienen darüberhinaus einen etwas größeren Sichtwinkel im Vergleich zu dem Tunnelsichteffekt eines Fensters mit Luftraum um die Abschirmung aufzuweisen«.

Durch den Ausschluß von Luft werden die Abschirmungen der Fenster

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nach den Beispielen wesentlich widerstandsfähiger gegen Korrosion als eine von Luft umgebene Abschirmung,,

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Claims

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Patent ansprüohe

Fenster für Mikrowellenöfen mit einem Metallrahmen, der ein Paar transparenter Platten aufweist, wobei eine Schicht eines transparenten Harzes sich zwischen den Platten befindet und eine Abschirmung gegen Mekrowellen im Harz eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung nicht über die Platten hinaus vorsteht, das Harz ein thermoplastischer Kleber ist, der bei 65°0 nicht kriecht und bei 175⁰G eine Vis-

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kosität von weniger als 2 χ 10 cP aufweist, daß der Saum zwischen den beiden transparenten Platten, der mit dem thermoplastischen Kleber gefüllt ist, 0,01 bis 0,2 mm dicker ist als die Abschirmung, daß die Dicke der Inneren der beiden Platten 0,25 η» nicht übersteigt, und die Dünne der Innenplatte plus Kleber den Übertragungsweg für Mikrowel lenenergie durch diese hindurch einschränkt, so daß die Leckstrahlung minimisiert wird«.

Feniter für Mikrowellenofen nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Kleber um einen druckempfindlichen Kleber handelt.

3· Fenster für Mikrowellenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet ^ daß die transparente Innenplatte eine dünne biaxial orientierte Polyesterfolie ist«,

4-· Verfahren zur Herstellung eines Fensters für Mikrowellenöfen, bei dem man durch eine Mikrowellenabschirmung hindurch einen transparenten thermoplastischen Kleber auf eine erste transparente Platte aufträgt, so daß die öffnungen der Abschirmung im wesentlichen ausgefüllt und deren beide Seiten bedeckt werden, dann ein Stück der beschichteten Platte mit dem Kleberauftrag auf eine zweite transparente Platte aufpreßt und schließlich das resultierende Schichtaufbau in einen Metallrahmen einbaut, um ein Fenster herzustellen, das im wesentlichen hohlraumfrei und dadurch transparent ist mit Ausnahme des Abdeckeffekts der Abschirmung selbst, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung nicht über die Platten hinaus vorsteht, der thermoplastische Kleber bei 65⁰O nicht kriecht und bei 175⁰O eine Viskosität von weniger als 2 χ 10 cP aufweist, die Kleberbeschichtung zwischen den Platten 0,01 bis 0,2 mm dicker als die Abschirmung ist, die Dicke der ersten Platte 0,25 mm nicht übersteigt und die Dünne der ersten Platte plus anliegendem Kleber den Mikrowellen-Übertragungsweg durch diese hindurch, einschränkt, um die Mikrowellenleckstrahlung zu minimi si er en„

5ο Verbund aus einer flexiblen transparenten Folie mit einer Dicke von nicht mehr als 0,25 mm, auf die ein transparenter thermoplastischer Kleber aufgeklebt ist, der naeh anhajyfec&der

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Wärme-, Licht- und Mikrowellenbestrahlung transparent bleibt, und einer schwachhaftenden Abdeckfolie auf dem Kleber, dadurch gekennzeichnet« daß der Kleber bei 65°0 nicht kriecht und bei 175°G eine Viskosität von weniger als 2 χ 10 cP aufweist, in den thermoplastischen Kleber eine Mikrowellenabschirmung eingebettet ist, die nicht über die transparente Folie hinaus vorsteht, und der Kleber beide Seiten der Abschirmung zu einer Dicke von 0,01 bis 0,2 mm mehr als der Dicke der Abschirmung bedeckte

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