DE29711763U1 - Schaumstoff aufweisender mehrlagiger Hohlkörper - Google Patents

Schaumstoff aufweisender mehrlagiger Hohlkörper

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Description

Hans-Jürgen Müller Gerhard D. Schupfner
Telefax:' I49-89-219912-20 Hans-PeterGauger
e-mail: auf Anfrage/upon request Postfach 10 11 61 Patentanwälte
Telegramm/cable: Maximilianstraße 6 European Patent Attorneys
MAXIMARK® München D-80085 München Mandataires en brevets europeens
7 658. GM-DE HJM/MY
Odenwald Chemie GmbH Ziegelhäuser Straße 25
D-69250 Schönau
,Schaumstoff aufweisender mehrlagiger Hohlkörper"
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7658. GM-DE Odenwald GmbH HJM/MY
Schaumstoff aufweisender mehrlagiger Hohlkörper
Die Erfindung betrifft einen Schaumstoff aufweisenden mehrlagigen Hohlkörper, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.
Derartige Hohlkörper sind bereits bekannt (EP 0 445 592 A2) und werden nach dem bekannten Verfahren des Blasformens dadurch hergestellt, daß die beiden Schaumstofflagen nach Erwärmen in eine mehrteilige Form eingelegt und nach Schließen der Form die Außenränder jeder Schaumstoffschicht zu einem gemeinsamen Schweißrand verschweißt bzw. verschmolzen werden, worauf unter Druck stehendes Fluidum durch den Schweißrand hindurch in den Zwischenraum zwischen den nicht miteinander verschmolzenen Teilen der Lagen eingeleitet und die beiden Lagen auseinander und an die Innenwand der Form angedrückt werden, worauf der Hohlkörper aus der Form entformt wird. Anstelle der reinen Schaumstofflagen können auch mit kompakten Thermoplastfolien kaschierte Schaumstoffschichten Anwendung finden. Dabei ist es bekannt, vernetzten geschlossenzelligen Polyethylenschaumstoff zu verwenden. Da die Thermoplastfolie als innere Schicht verwendet wird, um dem angreifenden Fluidum beim Aufblasen des Hohlraums, d.h. Auseinanderdrücken der beiden Lagen, einen besseren Widerstand entgegen zu setzen, sind die Verwendungsmöglxchkeiten solcher vorbekannter Hohlkörper recht beschränkt. Es hat sich gezeigt, daß bei dem Einsatz solcher Hohlkörper als Luftkanäle in Kraftfahrzeugen die Schalldämpfung zu wünschen übrig läßt.
Darüber hinaus ist es bekannt (DE 42 40 296 C2), als Luftschallabsorber dienende Hohlkörper mittels der Vakuumverformungstechnik dadurch herzustellen, daß geschlossenzelliger Polyethylen- oder Polypropylenweichschaum an seinen Rändern mit Hilfe von Klebstoff an einem aus Blech bestehenden Träger angeklebt und der zwischen den Rändern befindliche Teil der Weichschaumschicht mittels Vakuum an eine Formwand herangesaugt und von dieser abgeformt wird. Die Verformung erfolgt zum Zwecke der Bildung sogen. "Helmholtz-Resonatoren" was eine Durchlässigkeit der Schaumstoffschicht für Luft regelmäßig zur Voraussetzung hat. Für viele Anwendungszwecke sind derartige Hohlkörper nicht geeignet.
Nach der DE 43 07 554 Gl werden Sanitärartikel, wie Badewannen, aus zwei reinen Thermoplastplatten durch Erwärmen, Vakuumziehen und Verschweißen hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaumstoff-Hohlkörper der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß er trotz einfacher Herstellbarkeit eine Variantenvielfalt hinsichtlich des Aufbaus und daher auch der Funktionalität und der Anwendungsmöglichkeiten bietet.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind bevorzugte Ausbildungen beansprucht; auch anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausbildungen schematisch dargestellt.
Erfindungsgemäß ist jede Außenlage luftundurchlässig, so daß kein Gasaustausch (jedenfalls in nicht mehr vernachlässigbarem Umfang) zwischen dem Hohlraum zwischen den beiden Lagen und dem Außenraum des Hohlkörpers auftritt. Mindestens eine der Schichten jeder Lage besteht aus Schaumstoff mit einem Raumgewicht bevorzugt
zwischen 25 und 250 kg/m3, insb. PE-Schaumstoff (ehem. vernetzt) mit einem Raumgewicht von 115 kg/m und einer Schichtdicke zwischen 2 und 15 mm, insb. von 5 mm. Der erfindungsgemäße Hohlkörper ist nicht in der sogen. "Blastechnologie" wie beim eingangs genannten bekannten Hohlkörper hergestellt; vielmehr ist die Außenschicht und sind insb. beide Außenschichten der betreffenden Lage durch Saugkraft, d.h. unter Anwendung der Vakuumtechnologie, von der betreffenden Formwand abgeformt.
Die Lage kann z.B. wie folgt aufgebaut sein:
a. äußere HDPE-Schicht auf einer dem Hohlraum zugewandten PE-Schaumstoffschicht oder auf einer PUR-Weichschaumschicht als Mittelschicht, die innen zum Hohlraum durch eine Polyurethan (PU) -Haut abgedeckt ist;
b. äußere PE-Schaumschicht auf einer PUR-Schaumschicht als Mittelschicht, die innen zum Hohlraum wiederum durch eine PU-Haut abgedeckt ist
c. nur eine einzige PE-Schaumschicht der betreffenden Lage.
Dabei empfiehlt sich bei der HDPE-PE-Kombination eine geringere Schichtdicke für die äußere HDPE-Schicht, insb. etwa 1,5 mm. Die äußere Schicht ist jeweils im wesentlichen luftundurchlässig.
Hierdurch wird nicht nur das Herstellungsverfahren vereinfacht, sondern besteht auch ein größerer Freiheitsgrad für die Ausbildung der jeweils inneren Schichten jeder Hohlkörperlage.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlkörper angewendete Vakuumtechnologie ist eine Art Tiefziehverfahren, bei dem sich die äußeren Schichten jeder Lage an die Konturen der Innenwand eines Formhohlraumes dadurch anlegen, daß der Zwischenräume zwischen den Lagen und den Formhohlraumwandungen (vor dem Verformen der Lagen) durch Saugkräfte auf ein mehr oder weniger großes Vakuum gebracht
werden. Diese Saugkräfte führen dazu, daß sich die nicht zwischen die Formteilränder eingeklemmten Außenränder der Lagen aus ihrer anfänglich planen Ebene herausverformen, was durch Erwärmen des thermoplastischen Materials der Schichten begünstigt wird. Nach dem Abkühlen behalten die beiden Lagen diejenige Konfiguration bei, die durch das Abformen von den Formhohlrauminnenwänden vorgegeben ist.
Eine, insb. die äußere der Schichten jeder Lage, sollte aus geschlossenzelligem Schaumstoff, insb. Polyethylenschaumstoff bestehen, während die dem Hohlraum zugewandte inneren Schichten aus offenzelligem Schaumstoff insb. Polyurethanschaumstoff bestehen sollten. Bei dieser Ausbildung ist die Schalldämmung in Richtung zum Hohlraum am besten, weshalb solche Hohlkörperkombinationen insb. bei einer rohrförmigen Ausbildung besonders gut für solche Bauteile verwendbar sind, bei denen Luft oder andere Gase innerhalb des Rohres entlanggeleitet werden und gleichzeitig der Luftschall entlang des Rohres gedämpft werden soll.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung von Polyethylen- bzw. Polyurethanschaum beschränkt. Es können beispielsweise auch Polypropylen- und/oder Polyamidschäume angewendet werden.
Für manche Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, die äußere Schicht jeder Lage aus einer dünnen Schicht, insb. einer Folie aus HD (Hochdruck)-Polyethylen herzustellen und jede Außenschicht mit einer inneren Schicht zu verbinden, die Polyethylenschaum aufweist . Durch diese Schichtenkombination und die spezielle Saug-Abformtechnik wird eine relativ glatte und steife Außenschicht erzeugt, während die innere Schicht gute thermische und/oder akustische Isolationseigenschaften vermittelt.
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Es kann zweckmäßig sein, den Hohlkörper aus drei Lagen, je zwei äußeren und einer mittleren Lage, aufzubauen, indem beispielsweise die beiden äußeren Lagen geschlossenzelligen Polyethylenschaumstoff und die mittlere Lage offenzelligen Polyeurethanschaum aufweisen.
Für andere Anwendungszwecke empfiehlt es sich, die mittlere der drei Lagen aus einer gelochten Lage, insb. Folie, aus beispielsweise Polyethylen oder Polyurethan herzustellen. Die gelochte Folie dient zur Absorptionsmodifikation, wenn die äußeren Lagen schalldurchlässig sind.
Solche Hohlkörper sind vor allem bei Anwendungsfällen zweckmäßig, bei denen Teile des Hohlkörpers bei dessen Einsatz sehr stark verformt werden.
Der Hohlkörper sollte gute elastische Eigenschaften aufweisen sollte, ohne daß Gummi und Kautschuk zur Anwendung kommt. Vorteilhaft ist dabei der sehr viel geringere Kraftaufwand beim Verpressen im Vergleich zu beispielsweise einer Vollgummidichtung.
Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit, harte und weiche Schichten miteinander zu kombinieren.
Für thermische, aber auch gleichzeitig akustische Isolierzwecke empfiehlt sich der erfindungsgemäße Hohlkörper auch zur Herstellung von "Isolationspackungen". Dabei begünstigt das im Hohlraum eingeschlossene Gas die Isolierwirkung.
Bei solchen Anwendungen kann der Hohlraum auch durch eine insb. offenzellige Schaumstoffüllung gefüllt sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine rohrförmige Ausbildung des Höhlkörpers gemäß der Erfindung, und zwar in Figur la im Längsschnitt und in Figur Ib im Querschnitt gemäß der Schnittlinie A-A von Figur la;
Figur 2 einen als strangförmiges Dichtungselement ausgebildeten Hohlkörper gemäß der Erfindung, und zwar in Figur 2a im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A von dem Querschnittsbild von Figur 2b;
Figur 3 einen Isolationskörper mit drei Schichten in jeder Lage. Dabei ist in Figur 3a schematisch ein Längsausschnitt und in Figur 3b ein Teilquerschnitt gemäß der Schnittlinie A-A von Figur 3a gezeigt, während in Figur 3c derselbe Hohlkörper im Teillängsschnitt in einer weiteren Verfahrensstufe gezeigt ist, wonach der Hohlraum mit einer Schaumstoffüllung ausgefüllt ist;
Figur 4 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Verformen zweier Lagen zu dem erfindungsgemäßen Hohlkörper;
Figur 5 einen Teilquerschnitt durch eine dreischichtige Lage ;
Figur 6 einen Querschnitt durch eine zweischichtige Lage des Hohlkörpers.
Figur 7 einen Querschnitt durch einen Dreilagenaufbau;
Figur 8 einen Querschnitt durch ein fertiges Aggregat, bei dem der Hohlkörper in eine entsprechende Ausformung zwischen zwei Blechen eingebaut ist, und
Figur 9 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hohlkörper, der zwischen zwei im Abstand voneinander befindlichen Wandteilen -den Spalt zwischen diesen ausfüllend- eingesetzt ist.
Der Hohlkörper 1 gemäß Figur 1 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Die beiden Lagen 11 bestehen jeweils aus zwei Schichten, nämlich der dem Hohlraum 2 zugewandten inneren Schicht 3 und der
der Außenatmosphäre zugewandten äußeren Schicht 4. Beide Lagen sind an den Rändern zur Bildung der Schweißnaht 5 verschweißt, so daß der innere Hohlraum 2 von dem Außenraum rings um den Hohlkörper 1 vollständig isoliert ist und kein Gasaustausch durch die Lagen 11 hindurch zwischen Hohlraum 2 und Außenraum stattfinden kann. Die innere Schicht 3 ist 5 mm dick und besteht aus Polyurethan-Schaumstoff mit einem Raumgewicht (RG) zwischen 20 und kg/m3. Die Außenschicht 4 ist 2 mm dick und besteht aus PoIyethylen-Schaumstoff mit einem Raumgewicht zwischen 25 und 150 kg/m3. Die Schichtdickenangaben beziehen sich nicht auf die Schweißnaht 5, da die beiden Lagen 11 dort miteinander verschweißt sind, wodurch sich die Dicke und Dichte gegenüber den nichtverschmolzenen Teilen der beiden Schichten 3 und 4 wesentlich verändert hat.
Gemäß Figur 2a bestehen die Außenschichten 4 der einschichtigen Lagen aus PE-Schaumstoff mit einem Raumgewicht von 100 kg/m3 und einer Schichtdicke von 3,3 mm.
Bei der Ausbildung des Hohlkörpers 1 nach Figur 3 besteht die dem Hohlraum 2 zugewandte innere Schicht 3 aus einer 50 /zm dünnen PU-Haut, die Außenschicht 4 aus 2 mm dickem PE-Schaumstoff (RG kg/m ), während die jeweils mittlere Schicht 6 aus 5 mm dickem PUR-Weichschaum (RG 30 kg/m3) besteht, der die Isolationswirkungen verbessert. Bei diesem Beispiel ist der Hohlraum 2 luftgefüllt, wogegen bei der Modifikation von Figur 3c des Hohlkörpers IA der Hohlraum 2 durch eine offenzellige Polyurethan-Schaumstofffüllung 7 einer sehr geringen Dichte von 25 kg/m3 ausgefüllt ist.
In Figur 4 ist schematisch im Querschnitt eine Herstellungsform gezeigt, und zwar in demjenigen Zustand, in dem die Außenränder der beiden aus zwei Schichten 3,4 bestehenden Lagen 11 zwischen
Aufnahmeflächen Sa1 und Sb1 der beiden Formhälften 8a, 8b eingeklemmt sind. In diesem Zustand befinden sich beide Lagen 11 je in einer zueinander parallelen planen Ebene. Wird Vakuum V in Pfeilrichtung über die Anschlußleitungen 10 an den Formhohlraum durch die Sauglöcher 9 hindurch angelegt, so entsteht in den Räumen zwischen den beiden Lagen 11 und den Innenwänden 12 der Formteile 8a, 8b ein Unterdruck. Hierdurch werden die im Innenraum aufgespannten Abschnitte der Lagen 11 voneinander wegbewegt, was durch Erweichen derselben beim Erwärmen begünstigt wird. Das Erwärmen und Absaugen wird soweit getrieben, bis sich die Außenseiten der beiden Lagen 11 an die Innenwandungen 12 der Formteile 8a, 8b anlegen, worauf sich die thermoplastischen Materialien der Lagen 11 durch Abkühlen verfestigen und ihre durch die Forminnenwände 12 vorgegebene Konfiguration beibehalten, in der nun im gebildeten Hohlraum 2 zwischen den beiden Lagen 11 ein Vakuum entstanden ist.
Bei der 3-Schichten-Variante nach Figur 5 befindet sich zwischen einer die Außenseite bildende Außenschicht 4 aus 2 mm dickem PE-Schaum (RG 150 kg/m ) und einer dem Hohlraum 2 zuzuwendenden Schicht 3 aus einer 50 um dünnen PU-Haut, eine mittlere Schicht 6 aus 5 mm dickem PUR-Weichschaum (RG 30).
Bei der Ausbildungsform von Figur 6 sind die Lagen 11 zweischichtig mit einer äußeren Schicht 4 aus einer HDPE-Folie und einer inneren Schicht 3 aus Polyethylenschaum.
Auch kann die Innenseite des Hohlkörpers mit einer Polyurethan-Haut versiegelt sein, sofern die Nachbarschicht aus PUR-Schaumstoff besteht; die PU-Haut weist eine Schicht- bzw. Hautdicke zwischen 3 0 und 200 &mgr;&tgr;&khgr;&igr; auf.
Bei der Ausbildung von Figur 7 besteht der Dreilagenaufbau aus Außenschichten 4, aus geschlossenzelligem und luftundurchlässigem
...13
Polyethylen-Schaurastoff, während die mittlere Lage, d.h. die durch den Hohlraum 2 verlegte innere Schicht 3, aus PUR-Weichschaum besteht; sie kann aber auch aus einer 25 - 200 &mgr;&igr;&eegr; dicken, insbesondere gelochten oder zumindest angelochte Folie aus PE oder PU bestehen.
Gemäß Figur 8 ist ein aus den Lagen 11 im Twin-Sheet-Verfahren, gemäß der Erfindung hergestellter Hohlkörper 1 in den von zwei Blechen 13 gebildeten Zwischenraum so eingesetzt, daß dieser bis auf den innen Hohlraum 2 im Hohlkörper 1 ausgefüllt ist, dabei legen sich die äußeren Oberflächen des Hohlkörpers weitestgehend vollständig an die entsprechend geformten Blechteile an.
Beim Verwendungsbeispiel von Figur 9 füllt der Hohlkörper 1 den Spalt mit dem Abstand A zwischen zwei Wandteilen 14 aus; hier werden Abdichtungsmaßnahmen auch akustischer Art ergriffen. Der Hohlkörper 1 ist zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Wandteile 14 eingeklemmt; dabei umfassen Teile der einen Lage 11 die Ränder des betr. Wandteils 11 je wulstartig. Der Hohlkörper ist dann federelastisch eingespannt und kann mit nahezu gleicher Anpreßkraft einen großen Toleranzbereich abdecken.

Claims (16)

Anspruchsfassung
1. Schaumstoff aufweisender mehrlagiger Hohlkörper, von dem der Außenrand einer Lage (11) mit dem Außenrand einer weiteren Lage (11) zu einem gemeinsamen Schweißrand (5) durch thermisches Verschweißen bzw. Verschmelzen verbunden ist und von dem zwischen den Außenrändern befindliche Lagenteile zur1 Bildung eines Hohlraums (2) zwischen den Lagen (11) und dem Schweißrand (5) verformt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jede die Außenseite des Hohlkörpers bildende Lage (11) mindestens eine die Außenseite bildende Außenschicht (4) aus im wesentlichen luftundurchlässigem Material aufweistcund daß diese Außenschicht (4) mindestens einer Lage (11)-durch Saugkraftangriff von einer formgebenden Formwand abgeformt ist.
2. Hohlkörper nach Anspruch 1, iUr: &bgr;,&iacgr;&idiagr;&iacgr;; dadurch gekennzeichnet, &kgr;&eegr; Scbw>
daß jede Lage (11) mindestens zwei Schichten (3,4,6) aufweist.
3. Hohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, f^g« : -i·- dadurch gekennzeichnet, ; üu(i : daß jede die Außenseite des Hohlkörpers bildende Lage (ill) mindestens eine Schicht (3, 4, 6) aus Schaumstoff;mit einem Raumgewicht zwischen 25 und 250 kg/rrr mit einer Schichtdicke zwischen 2 und 15 mm aufweist. r :
® MAXIMARK Form 01
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4. Hohlkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (3,4,6) aus geschlossenzelligem PoIyethylenschaum besteht.
5. Hohlkörper nach Anspruch 3, ;. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht (3,4,6) aus Polyurethanweichschaum besteht.
6. Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (3,4,6) aus Polypropylen- und/oder Polyamidschaumstoff besteht.
7. Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß offenzelliger Schaumstoff für die dem Hohlraum (2) zugewandte innere Schicht (3) und/oder eine mittlere Schicht jeder Lage (11) verwendet ist.
8. Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (4) mindestens einer Lage (11) aus einer dünnen HDPE-Hartfolie besteht.
9. Hohlkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (4) jeder Lage (11) aus geschlossenzelligem Polyethylenschaum und die innere Schicht (3) jeder Lage (11) aus offenzelligem Polyurethanschaum bestehen.
10. Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) zwischen den Lagen (11) mit einer offenzelligen Schaumstoffüllung (7) ausgefüllt ist.
11.Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lage (11) aus drei Schichten (3,4,6) besteht.
12.Hohlkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Schicht (6) jeder Lage (11) aus offenzelligem Polyurethanschaumstoff besteht. .·:.;.■. j
13.Hohlkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (6) jeder Lage (11) aus einer mit Löchern (6a) versehenen dünnen Schicht, insb. Folie, besteht.
14.Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine rohrförmige zur Schallabsorption dienendei Ausbildung (Fig. 1).
15.Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine unsymmetrische Querschnittsform (Fig. 2) zur Anwendung als Dichtung.
16.Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine kissenförmige Ausbildung (Fig. 3c) mit einer wärme- und/oder schallisolierenden Schaumstoffüllung (7) im Hohlraum (2) zwischen den Lagen (12).
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