Produktdokumentation Die Wärmflasche – Ein Wärmespender

Technische Universität Berlin
Fakultät I
Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre
AL-P4 Projekte im Modul Produkte und Produktion
Dozenten: Prof. Dr. Hans-Liudger Dienel in
Kooperation mit
Hugo Frosch GmbH
Günztalstr. 120
D-86489 Deisenhausen
Geschäftsleitung: Hugo Frosch
Produktdokumentation
Die Wärmflasche – Ein
Wärmespender
Verfasserinnen:
Jennifer Baltruschat
Vanessa Baltruschat
Abgabedatum: 25.01.2016
Inhaltsverzeichnis
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Einleitung..................................................................................3
Die Geschichte und Nutzung der Wärmespender....................... 5
Die Hugo Frosch GmbH ............................................................ 9
Grundlagen der Fertigung ....................................................... 10
4.1
Material ............................................................................................ 10
4.2
Fertigungsverfahren ......................................................................... 14
4.3
Verarbeitungsgrößen und deren Einstellung ................................. 20
Kunststoffrecycling ................................................................. 23
Energieumwandlung ............................................................... 25
Kommunikation und Information ........................................... 27
Fazit ........................................................................................ 29
Literatur- und Abbildungsverzeichnis .................................... 30
1. Einleitung
Seit Menschen denken lieben sie die Wärme. Sie ist eine Art Glücksspender und
schenkt Geborgenheit. Aus diesem Grund entkommen Menschen vergleichbar
wie Tiere der Trägheit im Frühling. Die Sonne macht die Menschen
anerkanntermaßen bekannt glücklicher und das wird besonders bei denen
deutlich, die im Norden leben und von langen kalten Wintermonaten betroffen
sind. Die Sonne und Wärme rufen aber nicht nur Gefühlsveränderungen hervor,
sondern können auch heilend bei gewissen Krankheiten wirken.Der wohl älteste
Wärmespender ist neben der Sonne das Feuer. Das Feuer half und hilft Menschen
in einigen Regionen der Erde immer noch, uns warme Speisen zuzubereiten. In
der kalten Jahreszeit legt man sich wärmere Kleidung an und heizt mit Öfen und
Kaminen ein oder es wird einfach, die Heizung eingeschaltet. Dann treten
zusätzlich noch altbekannte Wärmequellen wie die Wärmflaschen, Wärmesteine,
Fuß - und Handwärmer auf. In sehr kalten Gebieten wärmt man sich am offenen
Feuer.1
In der vorliegenden Produktdokumentation richten wir unseren Fokus auf die
Wärmflasche als altbekannten und bewährten Wärmespender und gleichzeitig
Haushaltsgegenstand. Entschieden haben wir uns für dieses Produkt, da es einen
sehr weit verbreiteten Bekanntheitsgrad besitzt, jedoch trotzdem nicht täglich
genutzt wird. Die klassische PVC-Wärmflasche wird besonders berücksichtigt,
wobei mittlerweile auch etablierte Öko-Wärmflasche angesprochen wird. Das
Hugo Frosch Unternehmen erklärte sich bereit uns einige Informationen zum
Produkt zu geben, weshalb wir sie als Kooperationspartner angegeben haben.
In unserer Dokumentation gehen wir folgend vor: Zu Beginn wird in Kapitel 2 auf
die Geschichte von Wärmespendern dargestellt. In Kapitel 3 stellen wir kurz das
Unternehmen vor. Im weiteren Verlauf wird in Kapitel 4 auf die Grundlagen der
Fertigung eingegangen, indem zunächst das Material, welches für die Produktion
benötigt wird, näher betrachtet wird. Folgend werden die Fertigungsverfahren
vorgestellt und auf das Produkt Wärmflasche bezogen. Weil für die Herstellung
die Verarbeitungsgrößen und deren Einstellungen nicht ignoriert
1
Huber, Georg (2000): Wärmflaschen, Wärmesteine und Wärmepfannen.Zur Geschichte der
Wärmespender von 1500 bis heute. Husum Verlag: Husum, S.9-11.
3
werden sollen, werden auch diese innerhalb des Kapitels genannt. Mit Blick auf
die Nachhaltigkeit wird in Kapitel 5 das Recycling von Kunststoffen thematisiert.
Die Wärmflasche als Wärmespender findet in Kapitel 6 ihre Aufmerksamkeit. In
Kapitel 7 betrachten wir die Produktkommunikation und damit auch das
Zusammenspiel zwischen Design und Zweckmäßigkeit. Abschließend ziehen wir
unser Fazit.
4
2. Die Geschichte und Nutzung der Wärmespender
Im folgenden Kapitel wird ein historischer Abriss von Wärmespendern und
insbesondere der Wärmflasche vorgenommen. Dabei wird auch die Nutzung
dieser dargestellt.
Zum Bereich der Fuß-, Hand,- oder Bettwärmer gehörten schon früher teilweise
aufwändig gefertigte Gegenstände aus Stein, Kupfer, Zinn, Blech, Messing und
Emaille, die handwerkliche und zusätzlich künstlerische Fähigkeiten erforderten.
Die geschichtlichen Wärmequellen sollen den Ausgangspunkt für heute
eingesetzte Wärmequellen erläutern.2
Besonders um in einem warmen Bett zu schlafen, wurden seit jeher
Wärmflaschen oder Wärmepfannen mit ins Bett genommen. Seit dem 20.
Jahrhundert gibt es eine Verdrängung der Wärmflaschen durch die wachsenden
Installationen von Zentralheizungen oder vergleichbaren Systemen. Trotz des
Aufkommens
von
elektronisch
betriebenen
Wärmequellen,
bleibt
die
Wärmflasche beliebt. Gründe sind unter anderem mögliche Unfälle, die durch die
Elektrizität zustande kommen.3
Bei der Entstehungsgeschichte der genannten Wärmespender wird deutlich, wie
viel Handarbeit zunächst in diese Objekte floss. Später wurde sogar ein
dekorativer Fokus auf diese Gegenstände geworfen, sodass sie auch einen
repräsentativen Charakter gewannen. Es gibt daher heute eine Vielzahl von
Museumstücken, die durch ihre aufwändige Aufmachung der Form,
des
Materials oder des Verwendungszwecks besonders sind.4
Wie bereits erwähnt, war ein warmes Bett für die Menschen ein Ort des
Auftankens wie heute auch. Vor allem an kalten Tagen wurde mit Öfen oder
einem Kamin geheizt. Jedoch waren nicht alle Häuser mit solch einer
Wärmequelle ausgestattet. Es gab ab dem Mittelalter Räume, die einen Ofen
besaßen - einfache Bauernhäuser jedoch nicht. Dazu muss man hinzufügen, dass
somit nicht alle Räume geheizt wurden, wie zum Beispiel das Schlafzimmer. Ab
ca. 1520 kamen die ersten mit Wasser befüllten Wärmflaschen aus Zinn zum
2
Huber, Georg (2000), S.5.
Ebenda, S.7.
4
Ebenda, S. 12.
3
5
Einsatz. Sie wurden von Zinngießern nach dem Vorbild der damals bekannten
Schraubflasche hergestellt und waren deshalb flaschenförmig. Hieraus entstand
der Name Wärmflasche, der bis heute erhalten blieb. Diese Wärmflaschen hatten
einen hohen Preis und waren daher eher in Herrschaftshäusern üblich. Ab der
zweiten Hälfte des 18. Jahrhundert gab es dann auch die Lirl-rug Variation, diese
Zinnflasche aus dem Eger-Raum war mit einem Tragering und einem
Schraubdeckel versehen. Auch das Bürgertum konnte dann den Zugang zu
Zinngegenständen erhalten, nachdem die Zinneinfuhr aus Indien und England
erfolgte und die Herstellungskosten sanken. Es war die Blütezeit der
Zinngießereien. Zu den Zentren des Zinnhandwerks gehörten Lübeck, Nürnberg,
Prag
und
Straßburg.
Die
größeren
Zinnmengen
und
der
gestiegene
Herstellungsumfang brachte die Zinngießereien dazu, ihre Ware mit einem Siegel
oder einer Marke zu versehen (siehe Abbildung 1). Es konnten so die Legierung
und die Herkunft nachvollzogen werden.5
Abbildung 1: Wärmflasche aus Zinn - H:
250mm, Spandau, 1626, achteckiger
Grundriss mit Gravur
5
Huber, Georg (2000), S. 17.
6
Die bereits erwähnten Verzierungen einer Wärmflasche konnten zusätzlich
Aufschluss darüber geben, aus welcher Gießerei sie stammte. Die Ausführung des
Tragegriffs war ebenfalls ein Merkmal, auf das besonders Wert gelegt wurde.
Nach Zinn, das vom 16.-20. Jahrhundert verwendet wurde, fanden auch andere
Materialien wie Kupfer oder Messing Einzug. Auch bei den für die Wärmflasche
neu
verwendeten
Materialien
wurde
individuell
auf
Kundenwünsche
eingegangen, so wurden Wärmflaschen zum Beispiel mit zwei Vertiefungen
versehen,
in
denen
Muttermilch
warmgehalten
und
die
geeignete
Trinktemperatur beibehalten werden konnte, während die Mutter arbeitete.6
Mit der Verwendung anderer Materialien sowie der maschinellen Fertigung der
Wärmflaschen wurde für jeden der Rückgang der optischen Aufmachung und
Verzierung erkennbar, bis sie ganz verschwand. Zudem hatten zum Beispiel ZinnWärmflaschen den Nachteil, dass sie bei häufiger Nutzung undichte Stellen
aufwiesen. Die besonders schönen Stücke endeten dann als Zierstücke oder
Museumsstücke. Als Nachfolger galten dann Wärmflaschen in kupfernen
Ausführungen, die teilweise Vorteile hatten. Die Handwerkskunst war zwar nicht
mehr so deutlich zu erkennen und es fielen die Verzierungen weg, dennoch
erfüllten sie weiterhin ihren Zweck. Die seriengefertigten Stücke bestanden aus
zwei Hälften und wurden mit Zinn verlötet. Es gab auch kleinere Versionen aus
Kupferblech, die leichter waren und als Reise-Wärmflaschen dienten. Es folgten
Wärmflaschen aus günstigeren Materialien wie Zinkblech, Weißblech und
Aluminium. Seltener gab es dann noch Versionen aus Porzellan, Messing oder
Glas. In armen Haushalten griff man sogar zu Wärmflaschen aus Ton und
Naturstein.
Diese wurden zur Erwärmung meist in ein Backrohr geschoben und dann in ein
Tuch oder Zeitungspapier gerollt.7
6
Huber, Georg (2000), S. 13-17. 7
Ebenda, S.17.
7
Abbildung 2: Leibwärmer aus Blech
Später wurden Wärmflaschen in ihrer Form verändert und daher auch als
Leibwärmer bezeichnet (siehe Abbildung 2). Sie lagen mehr am Körper an und
wurden dann auch zwischen Bauchwärmflaschen, Rückenwärmflaschen oder
Nierenwärmflaschen unterschieden. Auch existierten Flaschen, die am Körper
mit Hilfe von Bändern fixiert wurden. Bei werdenden Müttern, die bis zur
Niederkunft arbeiteten, konnten so beispielsweise Rückenschmerzen gelindert
oder Wärme gespendet werden, wenn die Arbeit im Freien erfolgte. Außerdem
wurden bei Magen- und Nierenschmerzen die Wärmflaschen verwendet, um an
der betreffenden Stelle Schmerzen durch die Wärme zu lindern.7
Es folgten Wärmflaschen aus Steingut, um die Betten in der kalten Jahreszeit zu
wärmen oder aber als Trinkflaschen mit aufs Feld genommen zu werden. Kleinere
Steingutflaschen wurden auch in die Wiegen und Kinderbetten gelegt.
Steingutflaschen haben sich bis heute bewährt. Sie wurden noch bis 1940 in
Thüringen von der Firma C. Fröhlich KG hergestellt. Neben Stein wurden
Wärmflaschen schon 1550 in Süddeutschland aus Zinn gegossen. Sie waren in
besonderer Handarbeit verziert und geschmückt. Im 17. Jahrhundert wurden im
Raum Nürnberg sogenannte Wärmekugeln aus Kupfer hergestellt. Zeitgleich
wurden Wärmflaschen auch aus Aluminium, Zink und Weißblech produziert.8
Die Wärmflasche aus „Gummi“
7
Huber, Georg (2000), S.18.
Ebenda, S.27,29,31,35. 10
Ebenda, S. 36.
8
8
Ab 1920 erschienen erstmals Wärmflaschen aus elastischem Material. Diese
Wärmflaschen ähneln unseren Wärmflaschen heute stark. Ihre Maße betrugen
ca. 200 mm x 260 mm und zeichneten sich durch einen am Ende integrierten
Einfülltrichter aus. In der Mitte des Einfülltrichters befand sich ein
Schraubverschluss, der einvulkanisiert ist, um Verletzungen zu vermeiden. Der
Schraubverschluss ist in Form einer Flügelschraube gestaltet. Damit wird die
Handhabung erleichtert. Zudem befindet sich am Einfülltrichter eine
Verlängerung mit einer
Öse, die als Aufhängung dient.10
Der Vorteil der Wärmflasche aus Kunststoff liegt darin, dass sie anschmiegsamer
ist und nicht so leicht beschädigt wird, sollte sie beispielsweise aus dem Bett
fallen. Die Lebensdauer hängt vor allem vom Aufbewahrungsort, sowie der
Qualität des Verschlusses ab. Ist die Wärmflasche nicht mit Wasser befüllt, so
kann Wärme das Material beschädigen. Der einzige Nachteil ist der zum Teil
unangenehme
Geruch
des
Kunststoffs. Diesem
wurde
jedoch
mittels
wir
unseren
Stoffüberzügen seit den 90er Jahren Abhilfe geschaffen wurde.9
3. Die Hugo Frosch GmbH
Bevor
wir
auf
die
Herstellung
eingehen,
möchten
Kooperationspartner kurz vorstellen.
Die Dokumentation entstand teilweise in Zusammenarbeit mit der Hugo Frosch
GmbH, das heißt, dass uns das Material sowie Herstellungsschritte mitgeteilt
worden
sind.
Eine
detaillierte
Erläuterung
der
Maschinen
und
Einstellungsgrößen konnten uns aus Konkurrenz- und Schutzgründen nicht
mitgeteilt
werden.
Die
Hugo
Frosch
GmbH
ist
eine
von
zwei
Wärmflaschenfirmen in Deutschland. Der Familienbetrieb wurde im Juli 1999
von Hugo Frosch, einem Diplom-Wirtschaftsingenieur mit Erfahrung als Leiter
einer anderen Wärmflaschenproduktionsstätte, gegründet. Das Unternehmen
beschäftigt zwölf festangestellte Mitarbeiter.1011
9
Huber, Georg (2000), S. 36.
Hugo-Frosch: Das Unternehmen. URL: www.hugo-frosch.de/hugo-frosch-unternehmen.html [Stand:
11
.01.2016].
13 Ebenda.
10
9
Es gab eine Reihe von Neuentwicklungen in Bezug auf die Formen sowie
Materialien für den nationalen und internationalen Wärmflaschenmarkt. Im
Jahr 2011 folgte dann sogar die Öko-Wärmflasche, die aus 80% nachwachsenden
Rohstoffen besteht und mit Bio-Überzügen erhältlich ist. 13
Neben
dem
Hugo-Frosch-Unternehmen
produziert
die
Fashy
GmbH
Wärmflaschen in Deutschland.
4. Grundlagen der Fertigung
Folgend sollen die Grundlagen der Fertigung geklärt werden. Dazu zählt zunächst
die Erläuterung des verwendeten Materials Kunststoff. Die Herkunft des
Rohstoffs und die Vorproduktion werden angeschnitten. So wird kurz die
industrielle Herstellung sowie die Produktion von Kunststoffgranulat erwähnt.
Im Anschluss daran wird der Verfahrensablauf des Spritzgießens ausführlicher
erläutert und auf die Wärmflasche als Produkt der Hugo Frosch GmbH bezogen.
Nachstehend wird auf den Schweißvorgang eingegangen.
4.1 Material
Kunststoffe
Kunststoffe werden als Werkstoffe bezeichnet, „deren wesentliche Bestandteile
aus solchen makromolekularen organischen Verbindungen bestehen, die
synthetisch
oder
durch
Abwandeln
von
Naturprodukten
entstehen.“
Umgangssprachlich wird Kunststoff als Plastik oder Plaste bezeichnet.12
Anders als Metalle, Keramiken oder Hölzer sind synthetische Werkstoffe
künstlich hergestellte Materialien, die dank ihres sehr großen Spektrums in der
Anwendung und der wirtschaftlichen Verarbeitung stark verbreitet sind. Die
ersten Kunststoffe im 19. Jahrhundert wurden noch aus Naturprodukten
gewonnen, heute ist Erdöl der Hauptrohstoff für die Produktion von
Kunststoffen. Die Möglichkeit der Materialeigenschaften nach Belieben
einzustellen, hat den synthetischen Werkstoffen den Einzug in fast alle Lebens12
Schwedt, Georg (2013): Plastisch, elastisch, fantastisch.Ohne Kunststoffe geht es nicht. Wiley-VCH
Verlag: Weinheim, S.7.
10
und Technologiebereiche ermöglicht. Von der Arbeitsschutzbrille bis hin zur
Zahnbürste ersetzten sie die bis dahin üblichen Materialien. Sie eröffneten zum
Teil vollkommen neue Verwendungsfelder und werden daher als Verantwortliche
der modernen Zivilisation beschrieben.13
Entwicklungsgeschichte
In der Entwicklungsgeschichte des Kunststoffes sind die Biopolymere
unumgänglich. Zu den ältesten und bekanntesten gehört dabei das Galalith, das
man auch als Kunsthorn bezeichnet. Kunsthorn wird auf Milchbasis hergestellt.
Quark aus Magermilch wird über eine längere Zeit stehen gelassen und
getrocknet bis eine zähe Masse übrig bleibt.14 Die anschließend fein gemahlene
Masse wird dann als Casein bezeichnet und mit Füllstoffen, Chemikalien und
Farbe gemischt und zu Platten gepresst. Zuletzt folgt ein Härtebad in einer
Formaldehyd-Lösung, dies kann je nach Stärke der Platten einige Monate dauern.
Aus Galalith wurden besonders zu Beginn des 20. Jahrhunderts Schultafeln,
Knöpfe, Gürtelschnallen, Spielsteine und ähnliche einfache Produkten
hergestellt.15 Genau wie Kunsthorn reiht sich auch Gummi aus Kautschuk und
Guttapercha in die Gruppe der Biopolymere. Beides sind Milchsäfte von Bäumen,
die in Südamerika heimisch sind. Besonders Kautschuk gewann als Naturprodukt
immer mehr Bedeutung und galt 1920 bereits als wichtiger Gegenstand des
Welthandels.(21)
Die
Ureinwohner
Mittelamerikas
verwendeten
den
Kautschuksaft bereits 1600 v. Chr. zur Produktion von Gegenständen wie Bällen.
Im 18. Jahrhundert wurde Kautschuk dann auch in Europa bekannt. Es
entwickelten sich Produkte wie Radiergummi, chirurgische Binden oder Röhren
für chemische Zwecke.16
Schellack ist ein weiterer nennenswerter Kunststoff, das als Naturprodukt gilt,
denn es ist im Grunde die Ausscheidung einer roten Schildlaus. Schellack wird
13
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006): Handbuch für technisches Produktdesign. Material und Fertigung.
Entscheidungsgrundlagen für Designer und Ingenieure. Springerverlag: Berlin/Heidelberg, S. 62.
14
Schwedt, Georg (2013), S.13.
15
Ebenda, S. 17f.
16
Ebenda, S.23.
11
als Meilenstein der Kommunikationsgeschichte bezeichnet, da er der
Ausgangsstoff für Schallplatten darstellte.17
Charakteristika und Materialeigenschaften
Der Produktionsprozess bestimmt im Vorfeld die Eigenschaften und die
besonderen Einsatzmöglichkeiten der künstlichen Werkstoffe. Auf molekularer
Ebene handelt es sich dabei um die bestimmte Zusammensetzung der
Kohlenwasserstoffverbindungen. Diese vielfältigen Vernetzungsmöglichkeiten
sowie der chemische Aufbau sind dabei ausschlaggebend für das mechanische,
chemische und physikalische Verhalten des entstehenden Kunststoffs. Die
existierende Bandbreite an verschiedenen Kunststoffe, mit jeweils verschiedenen
Verwendungsfeldern, basiert somit auf die Variationsmöglichkeiten der
Herstellung.18
Vom Hart-PVC zum Weich-PVC
1935 startete die Massenproduktion von PVC (Polyvinylchlorid) in den Werken
der I.G.-Farben-Industrie in Wolfen und Bitterfeld. Ende der 20er Jahre wurden
bereits die ersten Produktionsanlagen in den USA in Betrieb genommen.
Heute ist PVC der Kunststoff mit der drittgrößten Bedeutung.
Die positiven Eigenschaften von PVC liegen besonders in den geringen
Herstellungskosten und in der Funktion als Speicher- und Auffangmedium für
Chlor. Es existieren zwei Spezifikationen von Polyvinylchlorid auf dem Markt und
das sind Hart- und Weich-PVC. Typisch für Hart-PVC (PVC-U) ist die Streifigkeit
und Festigkeit. Zudem verfügt diese Variante über eine ausgezeichnete
Widerstandsfähigkeit gegen chemischen Substanzen. PVC ist bis zu einer
Temperatur von 60°C einsetzbar. Weichmacher, die zugefügt werden, sind der
Grund für die gummielastische Eigenschaft, die das Weich-PVC (PVC-P) besitzt.19
Weichmacher gehörten zu Kunststoff Additiven. Diese Additive haben die
17
Ebenda, S.32.
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006), S. 63.
19
Ebenda, S. 82.
18
12
Aufgabe die Härte und Sprödigkeit des Kunststoffs zu verringern. Es werden
somit
die
physikalischen
Eigenschaften
wie
Wetter-,
Licht-,
und
Temperaturbeständigkeit, Elastizität, Glanz und Zähigkeit verbessert. Für PVC
ist der verbreitetste Weichmacher Diethylhexyphthalat (DEHP).
gummiartige
Eigenschaft
des
PVC
erweitert
damit
20
natürlich
Diese
die
Anwendungsbereiche und der Werkstoff kann dementsprechend eingesetzt
werden (z.B. für Schläuche). Weich-PVC hat jedoch eine geringere chemische und
thermische Beständigkeit als das Hart-PVC. Der Ausgangsstoff Vinylchlorid ist in
der Produktion nicht ungefährlich, da Hautkontakt und das Einatmen giftiger
Dämpfe gesundheitliche Risiken mit sich bringen kann.21
Verwendung findet der PVC-Werkstoff wegen der schweren Entflammbarkeit als
geeigneter Werkstoff im Baugewerbe. Es ist vor allem für Fensterrahmen,
Dachrinnen und Rolladenprofile
Spezifikation des PVC-P
geeignet. Typische Produktbeispiele der
sind Kabel-und Leitungsisolationen, Dichtungen,
Kunstleder, Regenbekleidung, Tischdecken oder auch Bodenbeläge.22
Betrachtet
man
die
Verarbeitung
von
PVC
gibt
es
verschiedene
Verarbeitungsmöglichkeiten wie das Formen beim Spitzgießen, Extrudieren,
Schäumen oder Blasverfahren. Zudem gibt es auch Beschichtungsverfahren wie
Tauchen, Streichen und dem Flammspritzen. Hart-PVC kann bei 130°C spanlos
umgeformt werden. Späne entfallen bei der Fertigung von Weich-PVC völlig.23
PVC-Werkstoffe sind sehr gut zum Schweißen geeignet (z.B. Warmgas-, Reiboder
Ultraschallschweißen). Zum Kleben stehen Kunststoffkleber und spezielle
Kontaktkleber zur Verfügung .24
Die in der Hugo Frosch GmbH hergestellte 1,8l Klassik Wärmflasche besteht aus
Weich-PVC. Sie entspricht den strengen Vorgaben der Großkunden. Diese
strengen Vorgaben liegen weit oberhalb als der offiziellen staatlichen und EU
weiten Regeln. Die Materialien werden speziell auf die Bedürfnisse des
20
Schwedt, Georg (2013), S. 93.
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006), S. 82.
22
Ebenda.
23
Ebenda.
24
Ebenda.
21
13
Unternehmens hin hergestellt. Angeliefert wird als Granulat in 1t Gebinden bei
der Firma. Dieses Granulat bezieht das Unternehmen von zwei unterschiedlichen
Partnern aus Deutschland und der Schweiz.25
4.2 Fertigungsverfahren
Bei den folgenden verschiedenen Verfahren wird unterschieden, welcher
Wärmflaschentyp hergestellt wird:
a.) PVC Flasche oder
b.) ÖKO Flasche aus nachwachsendem Rohstoff (bei der Hugo Frosch GmbH
handelt es sich um Zuckerrohr)
Das erste Herstellungsverfahren, das für die Herstellung der Wärmflasche
notwendig ist, nennt man Spritzgießen. Hierbei wird das Kunststoffgranulat
aufgeschmolzen (Plastifizieren) und dann in den Hohlraum (Formnest, Kavität)
eines Werkzeuges eingespritzt (Einspritzen). Die Kunststoffschmelze verfestigt
sich in der Kavität bei den meisten Kunststoffen durch Erstarren (Abkühlen). So
kann das gespritzte Teil aus der Form entnommen werden (Entformen).26
Die Abbildung 3 zeigt den prinzipiellen Verfahrensablauf beim Spritzgießen.
Dieser ist ein sich wiederholender Ablauf.
25
Informationen aus einem Telefongespräch mit Hugo Frosch vom 04.12.2014.
Jaroschek, Christoph (2008): Spritzgießen für Praktiker. Carl Hanser Verlag: München, S.1. 29
Ebenda, S.1.
26
14
Abbildung 3: Spritzgießprinzip
Im ersten Schritt wird das Kunststoffgranulat der Schnecke mit Hilfe eines
Einfülltrichters zugeführt. Es folgt eine Drehbewegung der Schnecke. Damit wird
das Material nach vorn befördert. Durch die dabei entstehende Reibungswärme
und die elektrische Heizung des Schmelzzylinders schmilzt das Granulat
(Plastizifieren).29
Die Düse der werkzeugnahen Seite ist an den Schneckenzylinder angeschlossen.
Solang das der Fall ist, sammelt sich die Schmelze vor der Schneckenspritze
(Schneckenvorraum)
Reibungskräfte
an und drängt die Schnecke zurück. Damit die
während
des
Plastifizierens
steigen,
wird
die
Rückwärtsbewegung mit Hilfe eines hydraulischen Gegendrucks (Staudruck) im
Antriebszylinder (Einspritzzylinder) ausgebremst. Während des Plastifizierens
wird das Schmelzvolumen im Schneckenvorraum dosiert. Dieser ist für den
Spritzgießprozess notwendig. Der Rücklauf der Schnecke bestimmt mittels eines
Wegmesssystems das Dosiervolumen.27
Das Werkzeug wird mit einer hohen Kraft (Schließkraft) geschlossen und das
Spritzaggregat mit der Düse zur Angussbüchse des Werkzeugs gefahren, bevor
überhaupt ein Formteil gespritzt werden kann. Die Schmelze wird dann mit der
vorgegebenen Einspitzgeschwindigkeit der Schnecke in den Werkzeughohlraum
gespritzt. Dabei steigt der Druck (Einspritzdruck) stetig an. Bei modernen
Spritzgießmaschinen wird heute die Einspritzgeschwindigkeit geregelt. Ein
vorher eingestellter Spritzdruck ist nur ein Begrenzungsdruck, der vom
Antriebssystem der Maschine nicht überschritten werden darf.28
Sobald die Kavität nahezu vollständig mit Schmelze gefüllt ist, ist der
Einspritzvorgang beendet. Ab diesem Zeitpunkt muss noch weitere Schmelze
nachgedrückt
werden.
Dies
wird
als
Nachdruck
bezeichnet,
um
die
Materialschwindung des Formteils während des Abkühlvorgangs auszugleichen.
Der Nachdruck ist wesentlich geringer als der Einspritzdruck, damit die in der
27
28
Jaroschek, Christoph (2008), S.1f.
Ebenda, S. 2.
15
Kavität wirkende Kraft (Schließkraft) der Maschine nicht überschritten wird.
Ansonsten kommt es zum Überspritzen. Die Umschaltung von Einspritzen auf
Nachrücken erfolgt oftmals mit Erreichen eines vorgegebenen Wegpunkts
(Umschaltpunkts) der Schnecke, den sie während ihrer Vorwärtsbewegung
erreicht.29
Das Werkzeug kann geöffnet und das Formteil mittels im Werkzeug integrierter
Ausstoßer entformt werden, sobald das Formteil erkaltet und ausreichend stabil
ist.30
Die Maschineneinstellwerte (Geschwindigkeiten, Wege und Drücke) können
spezifisch oder maschinenbezogen sein. Beide Angaben kann man mit dem
Schneckendurchmesser D ineinander umrechnen. Spezifische Angaben sind
nicht vom Schneckendurchmesser abhängig und ermöglichen so eine simple
Übertragung einer Maschineneinstellung auf eine andere Maschine. Der gesamte
Verfahrensablauf ergibt einen sich immer wiederholenden Zyklus. Damit die
Qualität des Produktes gleich bleibt, ist darauf zu achten, dass die Zyklen so weit
wie möglich konstant bleiben. Dafür muss gewährleistet werden, dass der Betrieb
trotz großer Temperaturschwankungen kontinuierlich und störungsfrei abläuft.
Das thermoplastische Kunststoff, in unserem Fall PVC, sorgt dafür, dass das
Werkzeug bei höheren Temperaturen viskos wird. Dafür wird es auf eine
Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur erwärmt. Dem Werkzeug wird
durch die Schmelze zusätzliche Wärme zugeführt. Es beginnt eine Schwingung
um die eingestellte Werkzeugtemperatur. Eine Unterbrechung der Produktion
ergibt eine neue Ausgangssituation für den nächsten Zyklus.31
a) Klassische PVC-Wärmflasche der Hugo-Frosch-Firma32:
Das Granulat in Natur wird über einen Sauger der Maschine zugeführt und in
einem Behälter an der Maschine mit Farbe und Mahlgut gemischt. Mahlgut
entsteht aus Resten von der Verarbeitung. Diese Reste werden wieder vermahlen
und dem Prozess zugeführt. So entsteht so gut wie kein Abfall. Das Granulat kann
auf Wunsch auch eingefärbt bezogen werden, dann wird keine Farbe separat
29
Ebenda.
Ebenda.
31
Jaroschek, Christoph (2008), S.3.
32
Informationen aus einem Telefongespräch mit Hugo Frosch vom 11.02.2015.
30
16
zugeführt. Die Wärmflaschen können auf diese Weise in jeder beliebigen Farbe
hergestellt werden.
Jetzt wird das PVC-Gemisch in einer Spritzgussmaschine in einer temperierten
Schnecke bis ca. 180°C erhitzt und verflüssigt. Das Material ähnelt dann der
Konsistenz von z.B. Nivea-Creme. Beim Dosieren des Materials durch die
Schnecke, bewegt sich das Material im Rohr nach oben. In dem entstehenden
Raum unterhalb der Schnecke sammelt sich so viel Material das für die Füllung
des Spritzgusswerkzeugs notwendig ist.
Sind die beiden Formhälften
geschlossen, wird die Schnecke nach unten gefahren und das Material wie durch
eine Düse und Öffnung im Werkzeug im Hohlraum verteilt. Der Hohlraum in der
Form bildet die Wärmflasche ab.
Nach dem Einspritzen kühlt das Material in der Form ab. Nach ca. 20 Sekunden
ist das Material erkaltet, wird die Form geöffnet und die Flasche entnommen.
Der Beutel der Flasche ist dann noch zweiteilig.
Schweißvorgang
Es gibt zahlreiche Schweißverfahren, die beide Formteile zusammenfügen
könnten. Welches Verfahren jedoch hierbei speziell zum Einsatz kommt, wollte
uns aus Ideenschutzgründen kein Hersteller mitteilen.
Schilderung der Hugo Frosch Firma33:
Um die beiden losen Hälften zusammenzufügen, werden die Hälften durch einen
Mitarbeiter in ein Schweißwerkzeug eingelegt. Unter einer Presse wird
anschließend Hochfrequenz aufgeschaltet, die das Material zum Schmelzen
bringt und durch Anwendung von Druck die beiden Hälften verschmelzen lässt.
Anschließend wird der Überstand, der durch den Schweißprozess entsteht,
abgerissen und fertig ist die Wärmflasche. Der Abriss wird eingemahlen und dem
Prozess wieder zugeführt.
33
Informationen aus einem Telefongespräch mit Hugo Frosch vom 11.02.2015.
17
Nach einem Ausschlussverfahren sind wir zu dem Entschluss gekommen, dass es
sich bei dem speziell gesuchten Verfahren um das Heizelementschweißen (siehe
Abbildung 4) handeln könnte.
Abbildung 4: Heizelementschweißen
Bei diesem Verfahrensprinzip kommt ein elektrisch beheiztes metallisches
Bauteil zum Einsatz. Dieses ist in seiner Form dem zu fügenden Produkt
geometrisch angepasst. Die polymeren Werkstoffoberflächen, die zu fügen sind,
werden gegen das Heizelement gedrückt. Es dauert nur einige Sekunden, bis sich
die oberen Schichten erwärmen. Bei der Wärmflasche, deren Hälften ja einen
Hohlraum darstellen, werden quasi nur die Kanten erwärmt. Durch das
Erwärmen befindet sich die obere Schicht in einer zähpastösen Beschaffenheit.
Die Bauteile werden getrennt, sobald die gewünschte Schmelzschicht erlangt
worden ist. Im gleichen Moment wird auch das Heizelement entfernt. Im
Anschluss daran, werden die beiden Werkstückteile unter festem Druck
zusammengefügt. Die dadurch entstandene Schweißverbindung kann einer
mechanisch hohen Belastung ausgesetzt werden. Die Heizelemente können eine
18
Temperatur zwischen 230°C und 450°C haben. Heizelemente bestehen aus
hochfesten Legierungen aus Stahl oder Aluminium. 34
Betrachtet man andere Verfahren zum Schweißen von Kunststoffen, so ist es mit
Heizelementen möglich, die meisten thermoplastischen Kunststoffe zu
schweißen und findet daher im Kunststoffbereich am häufigsten Anwendung. Die
Heizelemente ermöglichen außerdem das Fügen von kleineren, größeren sowie
auch mit nicht ebenen Flächen und Kanten.
Für dieses Verfahren spricht
außerdem, dass es vor allem für das Fügen von Polyethylen und Polypropylen
verwendet wird und findet somit Verwendung bei einem breiten Spektrum an
Kunststoffteilen. Das Heizelementschweißen wird vor allem im Serieneinsatz
eingesetzt, in der gute bis sehr gute Schweißnahtqualitäten erzielt werden. Ein
Nachbearbeitungsaufwand ist gering. Der Schweißprozess dauert um die 40
Sekunden. Bei geringerem Druckaufwand wie im Fall der Wärmflasche dauert
der Prozess um die 20 Sekunden.35
Der Einsatz- und Anwendungsbereich und die Wirtschaftlichkeit, die in diesem
Absatz angerissen werden sprechen definitiv für die Wärmflaschenproduktion.
Die PVC Wärmflasche wiegt ca. 300 Gramm, die Herstellungszeit beträgt ca. 40
Sekunden.36
b) Mit Blick auf die Nachhaltigkeit möchten wir an dieser Stelle auch kurz auf die
Herstellung der Öko-Wärmflasche eingehen, die Hugo-Frosch seit 2014 ebenfalls
produziert. Jetzt wird das Material aus über 80% Zuckerrohr einem Extruder
zugeführt in dem sich kontinuierlich eine Schnecke dreht und das Material
aufschmilzt bis es am Ausgang in einen Blaskopf übergeht, der dazu dient das
Material in eine Schlauchform zu bringen. Der Schlauch tritt am Ende des
Blasdorns aus einer Düse hervor, die ihm die entsprechende Wandstärke verleiht.
Ist der Schlauch lang genug fahren zwei Werkzeughälften zusammen und pressen
den Schlauch zusammen. Während des Schließvorgangs wird der Schlauch an der
Düse abgeschnitten und die Form fährt in eine zweite Station, in der die Öffnung
des Schlauchs vom Abschneiden ein Dorn einfährt, durch den Luft geblasen wird.
34
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006), S. 497.
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006), S. 497.
36
Informationen aus einem Telefongespräch mit Hugo Frosch vom 11.02.2015.
35
19
Der Dorn dient nun zum einen zum Kalibrieren, Bilden des Gewindes und der
späteren Dichtfläche durch die Kappe, zum anderen wird durch die eingeblasene
Luft der Schlauch an die Form gepresst, sodass der Schlauch die Form der
Werkzeuginnenflächen annimmt, die die Wärmflasche abbilden. Nach dem
Abkühlvorgang wird die Form geöffnet und die Flasche ist fertig ohne
Nacharbeit.37
Die geblasene Wärmflasche wiegt 175 Gramm, die Herstellung beträgt ca. 40
Sekunden.38
4.3 Verarbeitungsgrößen und deren Einstellung
Die Spritzgießmaschine erfordert im Vergleich zu anderen Maschinen eher
wenige Eingaben. Auch modernere Spritzgießmaschinen, die über eine komplexe
Bedienoberfläche verfügen, können alle Einstellungen auf einer Bildschirmseite
anzeigen.39
Folgend soll der Ablauf einer Prozesseinstellung für eine Spritzgießmaschnine
beispielhaft erläutert werden. Dieser wird jedoch stark vereinfacht dargestellt,
weil es je nach Produkt Eingabemöglichkeiten gibt, die eine hohe Anzahl an
Parametern erfordern, wie zum Beispiel mehr als zehn verschiedene
Einspritzgeschwindigkeiten. Es wird die Einstellung der Verarbeitungsgrößen
folgender
Prozessabschnitte
Nachdrücken
und
Kühlen.
beschrieben:
Ignoriert
Plastifizieren,
wird
die
Einspritzen,
Einstellung
der
Werkzeugbewegung, da diese bezüglich der Maschine zu unterschiedlich ist.40
Um die Spritzgussmaschine einstellen zu können, muss man die Daten des
fertigen Produkts kennen. Dazu zählen die Materialart, das Teilgewicht/Volumen
und
die
Werkzeug-/Formteilabmessungen.
Zusätzlich
muss
natürlich
berücksichtigt werden, was man an der Maschine einstellen kann wie
37
Informationen aus einem Telefongespräch mit Hugo Frosch vom 11.02.2015.
Ebenda.
39
Jaroschek, Christoph (2008), S. 5.
40
Ebenda, S. 5f. 44
Ebenda, S. 6.
38
20
Temperaturen,
Wege/
Volumina,
Geschwindigkeiten
und
Drücke.
Die
Grundeinstellung erfolgt in zwei Schritten44:
→ Festlegung,
→ Test und Optimierung.
Die Grundeinstellung basiert auf Basisinformationen der jeweiligen Herstellung.
Die wenigen charakteristischen Daten, die dafür benötigt werden, sind die
Wanddicke, die Materialart und die Fließgänge. Die zyklischen Prozessabläufe
werden mit dieser Maschineneinstellung durchgeführt. An dieser Stelle wird die
Qualität des Produkts noch nicht bewertet. Zu diesem Zeitpunkt ist es wichtig,
dass die Maschine einen konstanten Zyklus fährt und sich die Temperaturen der
Schmelze und auch des Werkzeugs auf einem Level einpendeln. Um bei
Neuaufnahme der Produktion die Grundeinstellung zu korrigieren, muss das
Schlussvolumen und der Spritzdruck überprüft werden. Alle weiteren
Prozessparameter, die verändert werden müssen, dienen der Optimierung. In der
Praxis erfolgt die Optimierung nach einer verbreiteten Strategie, die es vorsieht,
die Prozessparameter der Maschine so lange zu verändern, bis das Formteil die
gewünschte Qualität aufweist.41
Das Spektrum für die veränderten Einstellwerte kann relativ groß sein, ohne dass
sich dies am fertigen Produkt zu erkennen ist. Dieses sogenannte Prozessfenster
gibt die Einstellgrenzen an, in dem gute Formteile erzielt werden. 42Das Ziel der
Optimierung liegt darin, Formteile herzustellen, die man verkaufen kann. Ist dies
geschehen, kann die Optimierung beendet werden. In der Abbildung 5. wird
deutlich, dass die verkaufbare Qualität noch bis zu 20% unter der optimalen
Qualität liegen kann. Die optimale Qualität erreicht man vermutlich nur mit der
künstlichen Intelligenz der Maschine.47
41
Jaroschek, Christoph (2008), S. 6.
Ebenda, S. 6f. 47
Ebenda, S. 7.
42
21
Abbildung 5: Mögliche Einstellgrößen zum Erreichen unterschiedlicher Qualität
Basisdaten für die Grundeinstellung
Die erforderlichen Daten für das Einstellen der Maschine sind:
•
Schlussgewicht,
•
Fließweglänge,
•
mittlere Wanddicke,
•
verarbeiteter Kunststoff,
•
Formteilklasse,
•
projizierte Formteilfläche.43
Die Grundeinstellung der Maschine kann dann mit den oben angegebenen
Basisdaten erfolgen sowie weitere wichtige Parameter, die aus vorhandenen
Tabellen entnommen werden. Eine weitere wichtige Größe ist die Temperatur.
Die zu berücksichtigen Temperaturen sind:
43
Jaroschek, Christoph (2008), S. 10.
22
•
Schmelztemperatur (Verarbeitungstemperatur/Messtemperatur)
•
Werkzeugtemperatur
•
Düsentemperatur (Heißkanaltemperatur)44
5. Kunststoffrecycling
In
Bezug
auf
die
Umweltprobleme
wie
z.B.
die
Klimaveränderung,
Bodenschäden, Ressourcenknappheit sowie Abfallerzeugung und -beseitigung
sind Kunststoffe oftmals besser zu bewerten als „naturgegebene“ Werkstoffe wie
Holz, Glas, Metall oder Papier. Oft erweisen sich Kunststoffe als unentbehrliche
Helfer technischer Lösungen für ökologische Probleme. Dennoch lässt sich nicht
verheimlichen, dass sich auch die Kunststoffbranche an ökologische Regeln
halten muss. Hierzu sind Problematiken der Abfallentsorgung in ihrer
gesellschaftlichen Priorität zu nennen45:
•
Abfallvermeidung oder -reduzierung durch eine ökologisch orientierte
Werkstoffauswahl, Typenbeschränkung, recyclinggerechte Bauweise die
ökologisch
orientiert.
Übermäßiger
Kunststoffverbrauch
(z.B.
im
Verpackungsbereich) sollte auf Normalmaß gebracht werden.
•
Abfallrecycling mit dem Fokus den Kunststoffmüll und die Endlagerung
erheblich zu reduzieren und
Die existierenden Entsorgungsmethoden für Kunststoffe sind in Abbildung 6
aufgeführt.51
44
Jaroschek, Christoph (2008), S. 12-15.
Baur u.a. (2007): Saechtling Kunststoff Taschenbuch. Carl-Hanser Verlag: München, S. 52. 51
Baur u.a. (2007), S. 52f.
45
23
Abbildung 6: Entsorgungsmethoden für Kunststoff
Im Hinblick auf das PVC-Recycling, das für die Wärmflaschenverwertung eine
relevante Rolle spielt, ist zu betonen, dass PVC-Produkte langlebig sind. Die
Nutzungsdauer bei PVC wird als sehr lange eingeschätzt, weil 28% der Produkte
10-20 Jahre und 41 % der Produkte sogar länger als 20 Jahre genutzt werden.
Somit dominiert die Anwendungsdauer und ist ein weiteres ökologisches und
ökonomisches Plus, da wertvolle Ressourcen geschont werden.46
Eine Erhebung abfallrelevanter Zahlen von 2007 hat ergeben, dass mit den
Nachgebrauchsabfällen ein
Abfallaufkommen von
403.000
Tonnen
in
Deutschland existierte, davon wurden zusätzlich der Produktionsabfälle 221.000
Tonnen rohstofflich und werkstofflich recycelt. In Wirklichkeit ist die verwertete
Menge allerdings höher, denn nicht von der Statistik erfasst wird das „In-HouseRecycling“.
Dabei
werden
die
Produktionsabfälle,
die
direkt
an
der
Verarbeitungsmaschine anfallen zerkleinert und sofort wiederverwertet. Die
stoffliche Verwertungsquote liegt in Bezug auf die Gesamtabfallmenge bei ca. 36
%.
Zusätzliche
PVC-Abfälle
werden
heute,
hauptsächlich
in
Müllverbrennungsanlagen, energetisch verwertet. Da PVC einen ähnlichen
Heizwert wie Braunkohle hat (ca. 19 MJ/kg), steht außer Frage, dass der
Werkstoff positiv zur Energiebilanz bei der Verbrennung von Hausmüll (ca. 11
MJ/kg) beiträgt.47
46
PVCplus Kommunikations GmbH (Hg.) (2011): Alles über PVC.Von der Herstellung bis zum
Recycling. URL: http://www.pvc.at/d/alles_ueber_pvc.pdf [Stand: 20.01.2016], S.8.
47
Ebenda.
24
Zusammenfassend handelt es sich um eine hohe Verwertungsquote von PVC, die
in den letzten Jahren gestiegen ist. Überträgt man diese Information auf die
Entsorgung von Wärmflaschen ist zu sagen, dass die fachgerechte Mülltrennung
Recycling ermöglicht.
6. Energieumwandlung
Unser Alltag ist abhängig von Energie. Energie kann nicht verbraucht oder
erzeugt werden, eher wird die Energieform in eine andere überführt. Die Summe
der Energiemenge bleibt gleich. Physikalisch gesehen ist Energie die Fähigkeit
Arbeit zu verrichten.
Energie tritt in verschiedenen Formen auf:
• Wärme
• mechanische Bewegungsenergie (kinetische Energie)
• mechanische Ruheenergie (im Schwerefeld der Erde, potentielle Energie)
• Energie elektromagnetischer Strahlung und Felder
• chemische (Bindungs-)Energie
• nukleare (Bindungs-)Energie (Arbeit)48
Im Fall des Produkts Wärmflasche handelt es sich um die Energieform der
thermischen Energie. Die Energie ist notwendig, um Wärme abzugeben. Sie
findet ihre Anwendung als Wärmespeicher.
Wenn man von Energieverbrauch spricht, meint man die Entwertung der
Energie. So wird Energie an die Umgebung abgegeben und ist nicht mehr
nützlich, wird mithin entwertet und somit „verbraucht“.55
48
Diekmann, Bernd; Rosenthal, Eberhard (2014): Energie.Physikalische Grundlagen ihrer Erzeugung,
Umwandlung und Nutzung. Springerverlag: Bonn, S. 1. 55 Ebenda, S. 183-185.
25
Wärmespeicherkapazität
Die Wärmespeicherkapazität (Wärmespeicherfähigkeit oder Wärmekapazität)
gibt an, wie hoch das Vermögen eines Materials ist, Wärmemenge im
Temperaturgefälle
aufzunehmen.
In
der
Tabelle
1
wird
die
Wärmespeicherkapazität einiger Stoffe beispielhaft aufgelistet. Sie macht
deutlich, wie sehr sich die Werte unterscheiden. Wasser beträgt eine
Wärmespeicherkapazität von 4, 186 c und damit eines der besten flüssigen
Wärmespeicher.49
Stoff
Spezifische Wärmekapazität (c)
Wasser
4,186
Methanol
2,470
Ethanol
2,428
Maschinenöl
1,675
Holz
1,7
Gips
1,09
Marmor
0,880
Asphalt
0,92
Sand
0,835
Wachs
2,931
Magnesium
1,034
Tabelle 1: Wärmespeicherkapazität einiger Stoffe
Das Produkt Wärmflasche ist ein klassisches Beispiel für das Prinzip des
Speichereffekts. Durch die Speicherung von Wärme kann jedoch prinzipiell keine
Zusatzenergie gewonnen werden. Die Wärme, die einem Speicher entnommen
wurde, musste ihr zuvor zugeführt worden sein, wie das Wasser, dass im Vorfeld
49
Tabellensammlung Chemie: Spezifische Wärmekapazitäten. URL:
https://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_spezifische_W%C3%A4rmekapazit
%C3%A4ten [Stand: 24.01.2016].
26
für die Wärmflasche erhitzt worden sein muss. Die Wärmflasche als
Wärmespeicher hat die Eigenschaft der Selbstentladung.
Innerhalb von weniger als zwei Stunden gibt die Wärmflasche ihre Wärme bzw.
Energie ab und kann somit auch als „Kühlflasche“ bezeichnet werden.50
7. Kommunikation und Information
Wir Menschen und die Umwelt stehen in einem stetigen Kontakt. Der einfachste
Organismus besitzt die Kompetenz die Außenwelt wahrzunehmen bzw. zu
registrieren und die Kompetenz zu bestimmen, welche Reaktionen erfolgen. Der
Austausch von Kommunikation und Information finden demnach auf allen
Ebenen unseres Lebens statt somit auch auf der untersten.51
Die Begriffe Kommunikation und Information lassen sich auf einer einzelnen
Zelle anwenden. Die Natur einer Zelle besitzt ein umfängliches Wissen über
Einflüsse und Reaktionen im Wechselspiel mit der Umwelt.52
Alle Systeme, sei es biologisch betrachtet oder künstliche Strukturen bzw.
Organisationseinheiten, bedingen den Austausch von Informationen und somit
Kommunikation. Beide Begriffe sind voneinander abhängig. Der Inhalt der
Begriffe hängt jedoch von dem Bezugssystem ab.53
Innerhalb dieser Produktdokumentation könnten wir viele Bezugssysteme
betrachten,
sei
es
beispielsweise
die
Kommunikation
innerhalb
des
Unternehmens als Organisationsstruktur zwischen den Mitarbeitern oder das
Vermarkten des Produkts in Form von Werbung. Wir möchten uns jedoch auf die
Produktkommunikation beschränken. Die klassische PVC-Wärmflasche (siehe
Abbildung 7) des Hugo-Frosch-Unternehmens ähnelt der ersten „Gummi“Wärmflasche sehr. Sie besitzt ein Fassungsvermögen von 1,5 l und ist ohne
Einfülltrichter
250mm
x
195mm
groß.
Sie
wird
in
verschiedenen
Farbausführungen hergestellt. In unserem Fall ist sie weiß. Der Einfülltrichter
besitzt nochmals eine Höhe von 60mm in der sich am oberen Rand eine Öse
befindet, die zum Aufhängen der Flasche Verschließbar ist die Flasche durch
50
Energie, Leistung, Einheiten und Umrechnung, Faktoren und Formeln. URL:
http://www.wissenschaft-technik-ethik.de/was-ist-energie.html [Stand: 24.01.2016].
51
Bienert, Peter (1998): Information und Kommunikation.Technik und Anwendung in Wirtschaft und
Medien. Springerverlag: Berlin/Heidelberg, S. 7.
52
Ebenda.
53
Ebenda, S. 8.
27
einen Flügelschraubverschluss. In die Form eingelassen sind Lamellen auf
Vorder- und Rückseite. Zudem sind auf der Rückseite Sicherheitshinweise in
sechs Sprachen, sowie Recycling und Gütesiegel in die Form eingelassen.
Innerhalb des Einfülltrichters sowie am Schraubverschluss ist ein Froschmotiv
(Firmenlogo) eingelassen. Im allgemeinen ist das Produkt zweckmäßig
produziert. Der Einfülltrichter und die Lamellen dienen als Schutz vor
Verbrennungen wie auch der verbesserten Handhabung. Der Trichter ermöglicht
ein gezieltes Einfüllen des heißen Wassers. Das KunststoffMaterial an sich gibt
der Wärmflasche eine gewisse Nachgiebigkeit, dadurch lässt sie sich dem Körper
anpassen und ist angenehm bei der Nutzung. Für Kinder bieten sich natürlich auf
Grund der geringeren Körpergröße kleinere Wärmflaschen an. Die Wärmflasche
wird mit einem Fleece-Überzug verkauft. Dieser dient der Unterdrückung von
eventuellen Kunststoffgerüchen, dem zusätzlichen Schutz vor zu hoher
Wassertemperatur und dem verbesserten Komfort durch den „Kuschelfaktor“.
Die Überzüge können vom Material, Farbe und Motivauswahl ganz verschieden
sein. Dies ist nicht Zweckgebunden, sondern dient dem Geschmack des Kundens,
der angesprochen werden soll. Das Produkt kommuniziert hier zu uns als
Kunden. Wir nehmen vor allem den Überzug wahr.
28
Abbildung 7: Klassische PVC-Wärmflasche mit Fleece-Überzug
8. Fazit
Trotz der fortgeschrittenen Technik und moderner Konkurrenten wie
elektrische Heizdecken, Gelkissen, Heizung etc. ist die Wärmflasche eine
vom Markt kaum wegzudenkender Wärmespender. Die Wärmflasche ist
mit ca. 10 Euro vergleichsweise günstig, wenn man die Langlebigkeit
betrachtet. Moderne Wärmflaschen heute sind besonders sicher in der
Anwendung und „verbrauchen“ im Gegensatz zu elektrisch betriebenen
Wärmespendern wenig Energie.
Die Dokumentation stellt den klassischen Speichereffekt am Beispiel der
Wärmflasche gut dar und verdeutlicht die physikalischen Grundgesetze der
Thermodynamik an einem simplen Gebrauchsgegenstand. Außerdem
lassen sich am Produkt zwei wesentliche Fertigungsverfahren insbesondere
zum Werkstoff Kunststoff erläutern. Die Produktsprache zwischen
Benutzer und Produkt sind am Beispiel der Wärmflasche klar erkennbar.
Die
praktische
Funktion
auf
der
einen
Seite
sowie
die
produktsprachlichen/ sinnlichen Funktionen sind deutlich voneinander zu
unterscheiden. Die Wärmflasche an sich ist durch eine Vielzahl von kreativ
gestalteten Überzügen umgeben, die der Benutzer wahrnimmt. Das
„Gummi“-Produkt unter dem Überzug wird beim Kauf eher ignoriert.
In Bezug auf die Nachhaltigkeit sind PVC-Wärmflaschen ökologisch
orientiert, da PVC belastbar und recycelbar ist. Betrachtet man die
29
zukünftige Entwicklung, so wird deutlich, dass der Trend in Richtung
Ökowärmflaschen geht.
9. Literatur- und Abbildungsverzeichnis
Baur u.a. (2007): Saechtling Kunststoff Taschenbuch. Carl-Hanser Verlag:
München.
Bienert,
Peter
(1998):
Information
und
Kommunikation.Technik
und
Anwendung in Wirtschaft und Medien. Springerverlag: Berlin/Heidelberg.
Diekmann,
Bernd;
Rosenthal,
Eberhard
(2014):
Energie.Physikalische
Grundlagen ihrer Erzeugung, Umwandlung und Nutzung. Springerverlag:
Bonn.
Huber, Georg (2000): Wärmflaschen, Wärmesteine und Wärmepfannen.Zur
Geschichte der Wärmespender von 1500 bis heute. Husum Verlag: Husum.
Jaroschek, Christoph (2008): Spritzgießen für Praktiker. Carl Hanser Verlag:
München.
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.) (2006): Handbuch für technisches Produktdesign.
Material und Fertigung. Entscheidungsgrundlagen für Designer und
Ingenieure. Springerverlag: Berlin/Heidelberg.
Schwedt, Georg (2013): Plastisch, elastisch, fantastisch.Ohne Kunststoffe geht es
nicht. Wiley-VCH Verlag: Weinheim.
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1
Wärmflasche aus Zinn
Huber, Georg (2000), S. 58.
Abb. 2
Leibwärmer aus Blech
Huber, Georg (2000), S. 18.
Abb. 3
Spritzgießprinzip
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.)
(2006), S. 367.
30
Abb. 4
Abb. 5
Heizelementschweißen
Kalweit, Andreas u.a.(Hg.)
(2006), S. 497.
Mögliche Einstellgrößen zum
Jaroschek, Christoph (2008), S.
7.
Erreichen unterschiedlicher
Qualität
Abb. 6
Abb. 7
Entsorgungsmethoden für
Kunststoff
Klassische PVC-Wärmflasche
mit Fleece-Überzug
Baur u.a. (2007), S. 53.
Eigene Aufnahmen
Tabellenverzeichnis
Tab. 1
Wärmespeicherkapazität einiger Stoffe
Tabellensammlung Chemie:
Spezifische
Wärmekapazitäten. URL:
https://de.wikibooks.org/
wiki/Tabellensammlung_C
hemie/_spezifische_W
%C3%A4rmekapazit
%C3%A4ten [Stand:
24.01.2016].
Internetquellen:
Energie, Leistung, Einheiten und Umrechnung, Faktoren und Formeln. URL:
http://www.wissenschaft-technik-ethik.de/was-ist-energie.html
[Stand:
24.01.2016]
Hugo-Frosch: Das Unternehmen. URL: www.hugo-frosch.de/hugofroschunternehmen.html [Stand: 17.01.2016].
PVCplus Kommunikations GmbH (Hg.) (2011): Alles über PVC.Von der
Herstellung
bis
zum
Recycling.
http://www.pvc.at/d/alles_ueber_pvc.pdf [Stand: 20.01.2016].
31
URL:
Tabellensammlung Chemie:
Spezifische
Wärmekapazitäten.
URL:https://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_spezifische_
W %C3%A4rmekapazit%C3%A4ten [Stand: 24.01.2016].
32
Erklärung
Hiermit erkläre ich an Eides statt gegenüber der Fakultät I der Technischen
Universität Berlin, dass die vorliegende, dieser Erklärung beigefügte Arbeit,
selbstständig und unter Zuhilfenahme der im Literaturverzeichnis genannten
Quellen und Hilfsmittel angefertigt wurde. Alle Stellen der Arbeit, die anderen
Werken dem Wortlaut oder Sinn nach entnommen wurden sind kenntlich
gemacht.
Jennifer Baltruschat
___________________
_______________________
Ort, Datum
Unterschrift
Vanessa Baltruschat
___________________
_______________________
Ort, Datum
Unterschrift
33