DE3525098A1 - Mehrkomponenten-kartusche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkomponenten-Kartusche zur Aufnahme, Vermischung und Ausgabe von zumindest zwei pastösen Komponenten, die jeweils in durch entfernbare Trennmittel abgeteilten Kammern untergebracht sind, wobei die Kartusche einen etwa zylindrischen Behälter aufweist, in dem die Vermischung erfolgt und aus dem die fertig ge­ mischten Komponenten über eine Ausgabeöffnung herauspreß­ bar sind.

Derartige Kartuschen sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt. Wir verweisen hierzu auf die US-PS 31 44 966, 31 53 531, die DE-PS 16 16 493, 18 05 110, 28 08 230, die DE-OS 34 21 823 und 33 47 843. Ihnen allen ist gemeinsam, daß die Komponenten vor ihrer Ausgabe aus der Kartusche miteinander vermischt werden müssen. Zu dieser Vermischung bedarf es im bekannten Falle einer speziellen Mischvor­ richtung, die aus einer im Kartuschenbehälter unterge­ brachten Mischerscheibe und einem daran befestigten, aus der Kartusche herausgeführten Mischstab besteht. Durch Betätigung des Mischstabes läßt sich die Mischerscheibe hin- und herbewegen und so die Vermischung der Komponen­ ten herbeiführen.

Des weiteren benötigen die bekannten Kartuschen einen Aus­ drückkolben, um die fertige Mischung aus der Kartusche herauszupressen.

Der Ausdrückkolben muß ebenso wie der Mischstab in einer dichten Gleitführung des Kartuschenbehälters geführt sein, damit die Komponenten während des Lagerns und insbesondere während des Mischens nicht aus der Kartusche austreten können.

Die bekannten Kartuschen werden beispielsweise zum Aus­ füllen von Fugen oder Hohlräumen, zum Fixieren von Tür- oder Fensterrahmen, zum Abdichten, Isolieren u. dgl. ver­ wendet. Meist handelt es sich dabei um Arbeiten, die eine erhebliche Produktmenge benötigen, so daß der Herstellungs­ aufwand für die Kartusche tragbar ist.

Für feinere Arbeiten, insbesondere im Dentalbereich, ist es durch die DE-OS 34 21 823 derselben Anmelderin bekannt, den Mischstab aus der Kartusche herauszuziehen und an­ stelle der Mischerscheibe mit einer Düse zu versehen. Man erhält dadurch eine kleine, leicht zu handhabende Spritze, die für feinere Arbeiten und kleinere Produktmengen geeignet ist. Allerdings muß auch in diesem Falle die übrige Produktmenge in der Kartusche rasch verarbeitet werden, da sie sonst erstarrt und nicht mehr verwendet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kartuschen dahingehend zu verbessern, daß sie wesentlich kostengünstiger herstellbar und damit auch für die Verarbeitung viel kleinerer Produktmengen als bisher rentabel sind. Insbesondere soll der Aufwand für die vor­ genannten Betätigungselemente Mischvorrichtung und Aus­ drückkolben verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zylindrische Kartuschenbehälter zumindest über einen Teil seiner Axialerstreckung als flexibler Faltenbalg ausge­ bildet ist.

Hierdurch läßt sich in überraschend einfacher und kosten­ günstiger Weise der bisher notwendige Ausdrückkolben und in der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle sogar auch die Mischvorrichtung einsparen. Denn der als Faltenbalg ausgebildete Kartuschenbehälter ist in seiner Wandung so flexibel, daß die Komponenten nach dem Entfernen bzw. Lö­ sen des Trennmittels, das in an sich bekannter Weise ge­ schieht, durch abwechselndes Zusammendrücken und Loslassen an zwei verschiedenen Stellen des Faltenbalges zwischen seinen beiden Enden hin- und hergepreßt werden. Dabei kommt es nicht nur zu axialen, sondern auch zu radialen Verla­ gerungen der Komponenten in allen möglichen Richtungen und man erhält so eine ziemlich rasche und innige Vermi­ schung. Anschließend braucht lediglich das Trennmittel an der Ausgabeöffnung des Kartuschenbehälters in der übli­ chen Weise entfernt zu werden und die fertige Mischung kann durch axiales Zusammendrücken des Faltenbalges heraus­ gedrückt werden. Je nach den Anwendungsbedingungen kann die Ausgabeöffnung mit einer Düse versehen werden, die ggf. beim Aufschrauben zugleich das Trennmittel an der Ausgabeöffnung in an sich bekannter Weise entfernt.

Durch den Wegfall der Mischvorrichtung und des Auspreß­ kolbens wird die erfindungsgemäße Kartusche so kostengün­ stig herstellbar, daß sich ihr Einsatz auch bei kleinsten Verpackungsgrößen und Produktmengen lohnt. So kann sie beispielsweise bei der Befestigungstechnik verwendet wer­ den, um sog. chemische Dübel aus Härter und Bindemittel herzustellen. Bei den in jüngerer Zeit bevorzugt verwen­ deten Leichtbaustoffen wie Gasbeton u. dgl. haben Spreiz­ dübel keinen zuverlässigen Halt, da das Material der Leichtbaustoffe unter der Spreizkraft des Dübels allmäh­ lich nachgibt. Man arbeitet deshalb mit Dübelkörpern, die durch eine aufschäumende, aushärtende Masse eine feste Ver­ bindung mit dem jeweiligen Wandmaterial eingehen. Die er­ findungsgemäße Kartusche ist zur Verarbeitung derartiger aushärtender Massen, die je nach Befestigungsfall für zwei oder vier Dübel verarbeitet werden muß, bestens ge­ eignet. Selbstverständlich aber auch für beliebige andere Anwendungsfälle.

Um ein starkes Zusammenpressen des Faltenbalges während des Mischvorganges zu ermöglichen, empfiehlt es sich, daß die Axialerstreckung des Faltenbalges in gefülltem Zustand wesentlich kleiner, zweckmäßig etwa halb so groß wie seine Länge in maximal gedehntem Zustand ist. Dadurch ist sicher­ gestellt, daß der Balg an seinem einen Ende sehr stark axial und/oder radial zusammengepreßt werden kann und dem­ entsprechend starke Fließvorgänge der Komponenten ausge­ löst werden.

Als Material für den Faltenbalg eignet sich wie bisher durchscheinender Kunststoff, jedoch in dünnerer Wandstärke, um die gewünschten Flexibilitätseigenschaften sicherzu­ stellen.

Grundsätzlich kann der zylindrische Behälter der Kartusche durchgehend als Balgkörper ausgebildet sein, der entspre­ chend dem Volumenverhältnis der Reaktionspartner durch eine Membran, ein Ventil oder eine Kugeldichtung od. dgl. in die Kammern zur Aufnahme der Komponenten unterteilt ist. Konstruktiv besonders güntig ist es aber, die Kammern durch separate Faltenbälge zu bilden, die miteinander an ihren Stirnseiten verbindbar sind. Die Verbindung kann in an sich bekannter Weise so vorgesehen werden, daß beim endgültigen Zusammenstecken oder Zusammenschrauben das Trennmittel an der Verbindungsstelle der Bäge zerstört wird. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Kammern aus jeweils identischen Faltenbälgen bestehen, die an ihren Stirnseiten jeweils die lösbaren Trennmittel aufweisen.

Dadurch kommt man mit einem einzigen Werkzeug für den Fal­ tenbalg aus. Aufgrund seiner Flexibilität bereitet es keine Probleme, ihn mit unterschiedlichen Volumina zu füllen und ihn sodann mit unterschiedlicher Axialerstreckung zu ver­ schließen.

Zweckmäßig erfolgt die Verbindung der beiden Faltenbälge - ggf. unter Zwischenlage eines Halteringes - durch Ver­ schrauben. Im Sinne eines identischen Aufbaus der Falten­ bälge weisen sie in diesem Fall an ihrer einen Stirnseite ein Außengewinde, an ihrer gegenüberliegenden Stirnseite ein hierzu passendes Innengewinde auf.

Soll die Katusche für das Ausfüllen enger Bohrlöcher od. dgl. verwendet werden, so ist es bekannt, an der Ausgabe­ öffnung des zylindrischen Behälters eine rohrförmige Düse vorzusehen. Auch kann in diesem Fall eine der Komponenten in dieser rohrförmigen Düse untergebracht werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, den Erfindungsgedanken in der Weise zu realisieren, daß der die andere Komponente enthaltende zylindrische Behälter als Faltenbalg ausgebildet ist, wäh­ rend in der rohrförmigen Düse ein herausziehbarer Druck­ stempel angeordnet ist, mit dem die in ihr enthaltene Komponente zum Vermischen in den zylindrischen Behälter gedrückt werden kann.

Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1 die Einzelteile der Kartusche, teilweise im Axialschnitt;

Fig. 2 die zusammengebaute Kartusche beim Füllen eines aushärtbaren Dübelkörpers;

Fig. 3 eine Kartusche mit rohrförmiger Düse und

Fig. 4 eine Kartusche für extrem zähe Komponenten.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Zweikomponenten-Kartusche, die aus zwei identischen Kunststoff-Faltenbälgen 1 und 2 zur getrennten Aufnahme der Komponenten und aus einer Düse 3 besteht.

Die Faltenbälge 1 und 2 sind zwar gleich aufgebaut, brau­ chen jedoch aufgrund eventuell unterschiedlicher Füllvo­ lumina nicht die gleiche Axiallänge aufzuweisen. An der einen, in der Zeichnung oberen Stirnseite weisen sie ein in einer Vertiefung angeordnetes Innengewinde 1 a bzw. 2 a, an der gegenüberliegenden Stirnseite einen Vorsprung mit Außengewinde 1 b bzw. 2 b auf. Die Gewindeabmessungen sind so gewählt, daß der Vorsprung mit dem Außengewinde in die Vertiefung mit dem Innengewinde hineingeschraubt werden kann.

Außerdem befindet sich am Boden der Vertiefung bzw. am Ende des Vorsprunges jeweils ein entfernbares Trennmittel, beispielsweise in Form einer Durchstoßfolie 1 c bzw. 1 d und 2 c bzw. 2 d.

Um die Handhabung der Kartusche zu erleichtern, kann an einem Faltenbalg ein Haltering 4 vorgesehen sein. Statt­ dessen oder zusätzlich können die beiden Faltenbälge lokal in die Falten eingeformte Griffschalen aufweisen. Dadurch wird vor allem das radiale Zusammendrücken der Bälge zum Mischen der Komponenten erleichtert.

Im Lieferzustand sind die beiden Faltenbälge 1 und 2 ge­ trennt oder nur lose zusammengeschraubt. Vor dem endgül­ tigen Zusammenschrauben müssen die beiden Durchstoßfo­ lien 1 d und 2 c an der Verbindungsstelle beider Bäge zer­ stört werden. Dies kann manuell vor dem Zusammenschrauben erfolgen oder durch entsprechende Ausbildung der Anschluß­ teile automatisch beim Festschrauben herbeigeführt werden. Selbstverständlich sind anstelle der gezeigten Schraubver­ bindung auch andere Verbindungen, beispielsweise eine Steckverbindung od. dgl. möglich. Der eingangs genannte Stand der Technik bietet hierfür zahlreiche Ausführungs­ beispiele.

Nach dem Verbinden der beiden Bälge wird abwechselnd der Balg 1 oder 2 radial und/oder axial zusammengequetscht, so daß die Komponenten einmal in der einen, einmal in der anderen Richtung durch die gemeinsame Verbindungsöffnung hindurchgezwängt werden. Durch die flexible Ausbildung beider Bälge wird die Volumenverringerung des einen Balges beim Zusammendrücken jeweils durch eine entsprechende Volumenvergrößerung des anderen Balges kompensiert, ohne daß nennenswerte Reaktionskräfte auftreten.

Das Hin- und Herfließen der beiden Komponenten in Verbin­ dung mit den Formänderungen der Bälge, insbesondere in radialer Richtung, bewirkt alsbald eine völlige Vermi­ schung. Da die Bälge aus durchscheinendem Kunststoff her­ gestellt sind, erkennt man das Ende der Mischphase an der einheitlichen Färbung der Komponentenmasse.

Sodann wird die Durchstoßfolie 2 d zerstört und die Düse 3 auf das Gewinde 2 b aufgeschraubt. Auch hier sind selbst­ verständlich andere Trennmittel denkbar sowie deren auto­ matische Zerstörung beim Aufschrauben der Düse 3.

Die Kartusche ist dann verwendungsfertig. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar am Beispiel eines sog. chemischen Dübels. Dabei wird ein poröser Metallstrumpf 5 einer Maschenweite von 1 bis 2 mm in das Bohrloch einge­ steckt und über die Düse 3 gleichmäßig von hinten nach vorn mit einem aufschäumenden, aushärtenden Epoxydharz­ kleber gefüllt. Dazu brauchen lediglich die beiden Bälge 1 und 2 axial zusammengedrückt zu werden. Aufgrund der ge­ ringen Abmessungen der Kartusche und der niedringen Bewe­ gungswiderstände ist dies mühelos von Hand möglich.

Der in den porösen Metallstrumpf 5 eingespritzte Epoxyd­ harzkleber dringt durch dessen Maschen nach außen und be­ wirkt eine dauerhaft feste - bei Vorhandensein von Hohl­ räumen, in die die Klebermasse eindringen kann, sogar eine formschlüssige - Verbindung mit der Umgebung des Bohrloches.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel haben die beiden Bäge 1 und 2 einen Außendurchmesser von 28 mm und eine Faltenhöhe von 2 mm. Im Füllzustand beträgt ihre Länge 25 mm, während ihre Länge bei maximaler Dehnung etwa 40 mm, bei maximaler Stauchung etwa 10 mm beträgt.

Eine andere Kartuschenbauform ist in Fig. 3 dargestellt. Sie weist nur einen Faltenbalg auf, in dem die eine Kom­ ponente untergebracht ist, während sich die andere Kompo­ nente in einer rohrförmigen Düse 7 befindet. Dabei ist der Balg mit Griffschalen versehen, die zweckmäßig lokal oder als über den Umfang laufender Ring 12 angeordnet sind.

Der Balg 6 weist zumindest an seiner einen Stirnseite eine Öffnung 6 a auf, an der die Düse 7 anschließbar ist. Durch an sich bekannte Trennmittel ist wiederum dafür ge­ sorgt, daß die beiden Komponenten zunächst keine Verbin­ dung miteinander haben. Anstelle der im vorangegangenen Ausführungsbeispiel dargestellten Durchstoßfolie ist hier die Düse 7 an ihrer in den Balg 6 hineinragenden Stirn­ seite durch einen Verschlußkolben 7 a verschlossen. Er sitzt in Höhe der als zylindrischer Bund ausgebildeten Öffnung 6 a und unterstützt damit den Preßsitz zwischen der Düse 7 und der Balgöffnung 6 a. Diese Art der Steckverbin­ dung zwischen der Düse 7 und dem Balg 6 ist einfacher her­ stellbar als eine Gewindeverbindung od. dgl., die aber selbstverständlich ebenfalls in Betracht kommt.

Das andere Ende der Düse 7 ist durch einen Stempel 9 mit Ausdrückstab verschlossen. Mittels dieses Stempels 9 kann die in der Düse 7 enthaltene Komponente in das Balginnere gedrückt werden. Der Verschlußkolben 7 a wird dabei durch den in der Düse 7 sich aufbauenden Überdruck aus seinem Sitz herausgeschoben und in das Balginnere gestoßen. Die Länge des am Stempel 9 angebrachten Ausdrückstabes ist so bemessen, daß er so weit in die Düse 7 hineingeschoben werden kann, daß die darin enthaltene Komponente vollstän­ dig in den Balg 6 gedrückt wird.

Sodann erfolgt durch abwechselndes Zusammendrücken des Balges am linken und rechten Umfangsbereich das Mischen der beiden Komponenten. Der in der Mischung enthaltene Verschlußkolben 6 a stört den Mischvorgang nicht. Sind die beiden Komponenten hinreichend homogen miteinander ver­ mischt, was von außen an der einheitlichen Färbung der Mischung erkennbar ist, wird der Stempel 9 aus der Düse herausgezogen und die Masse kann durch axiales Zusammen­ drücken des Balges 6 aus der Düse 7 herausgedrückt werden.

Bei sehr feiner Arbeit besteht stattdessen auch die Mög­ lichkeit, den Stempel 9 nur so weit zurückzuziehen, daß die Düse 7 mit genügend Produkt gefüllt ist, sodann die Düse 7 aus ihrem Preßsitz vom Balg 6 abzuziehen und sie nach Aufsetzen eines geeigneten Mundstückes als separate Spritze zu verwenden. Ist sie leer, so kann neues Produkt aus dem Balg 6 durch Zurückziehen des Stempels 9 heraus­ gesaugt werden.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im Prinzip ähn­ lich wie Fig. 3 aufgebaut ist, bei der jedoch die Düse 7 an ihrem im Balg 6 liegenden Ende eine Mischerscheibe 10 aufweist. Dadurch ist es im Gegensatz zu Fig. 3 möglich, den Mischvorgang durch Hin- und Herschieben der Düse 7 und der daran befestigten Mischerscheibe 10 zu intensi­ vieren. Diese Bauform kommt aber nur für extrem zähe Mas­ sen in Betracht, wie sie bisher nur in seltenen Anwen­ dungsfällen benötigt werden.

Außerdem sind für die Trennung der beiden Komponenten zwei von Fig. 3 abweichende Alternativen angegeben. Im ersten Fall wird eine durchgehend massive Mischerschei­ be 10 verwendet und die Düse 7 ist an ihrem in dem zylin­ drischen Anschlußbund des Balges 6 steckenden Ende mit mehreren Fenstern 8 versehen. Diese Fenster sind durch den zylindrischen Bund an der Öffnung 6 a des Balges abge­ deckt. Erst wenn die Düse 7 tiefer in den Balg hineinge­ schoben oder hineingeschraubt wird, werden die Fenster 8 frei und die in der Düse enthaltene Komponente kann mittels des ihr anderes Ende verschließenden Stempels 9 in das Innere des Balges 6 hineingedrückt werden.

Im zweiten Fall ist die Mischerscheibe 10 nicht über den ganzen Querschnitt massiv ausgeführt, sondern in ihrem Kernbereich durch eine Membran 10 a gebildet. Diese Bau­ form ist in Fig. 4 in strichpunktierten Linien darge­ stellt. Die der Membran 10 a gegenüberliegende Stirnseite des Balges 6 weist einen vorstehenden Dorn 11 auf, mit dem die Membran vor Ingebrauchnahme der Kartusche zerstört werden kann.

Zusammenfassend liegt der Vorteil der Erfindung darin, daß man durch Ausbildung des zylindrischen Kartuschenbe­ hälters als flexiblen Faltenbalg den bisher notwendigen Ausdrückkolben und in allen praktisch bedeutsamen Anwen­ dungsfällen auch die Mischvorrichtung einsparen kann. Ebenso entfallen die bisher notwendigen Gleitführungen und Abdichtungen für diese Teile.

Claims (10)

1. Mehrkomponenten-Kartusche zur Aufnahme, Vermischung und Ausgabe von zumindest zwei pastösen, flüssigen oder pulverförmigen/flüssigen Komponenten, die jeweils in durch entfernbare Trennmittel abgeteilten Kam­ mern untergebracht sind, wobei die Kartusche einen etwa zylindrischen Behälter aufweist, in dem die Vermischung erfolgt und aus dem die fertig gemischten Komponenten über eine Ausgabeöffnung herauspreßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Behälter zumindest über einen Teil seiner Axialerstreckung als flexibler Faltenbalg (1, 2, 6) ausgebildet ist.

2. Mehrkomponenten-Kartusche nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Faltenbalg (1, 2, 6) aus Kunststoff oder faltbarer Metallfolie

3. Mehrkomponenten-Kartusche nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Axialerstreckung des Falten­ balges (1, 2, 6) im Ausgangszustand etwa halb so groß wie seine Länge in maximal gedehntem Zustand ist.

4. Mehrkomponenten-Kartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (1, 2, 6) Griffschalen aufweist.

5. Mehrkomponenten-Kartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponenten in axial benachbarten Kammern des zylindrischen Behälters untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern als identische, an ihren Stirnseiten miteinander verbindbare Faltenbälge (1, 2) ausgebildet sind.

6. Mehrkomponenten-Kartusche nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bälge (1, 2) an ihren Stirnseiten jeweils lösbare Trennmittel (1 c, 1 d, 2 c, 2 d) aufweisen.

7. Mehrkomponenten-Katusche nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Faltenbälge (1, 2) durch Verschrauben oder Verklemmen erfolgt.

8. Mehrkomponenten-Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Komponente in einer an der Ausgabeöff­ nung des zylindrischen Behälters angeordneten rohrförmigen Düse untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die andere(n) Komponente(n) enthaltende zylindrische Be­ hälter als Faltenbalg (6) ausgebildet ist und daß in der rohrförmigen Düse (7) ein herausziehbarer Druckstempel (9) angeordnet ist.

9. Mehrkomponenten-Kartusche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (7) an ihrem in den Balg (6) eingesteckten Ende einen Verschlußkolben (7 a) aufweist.

10. Mehrkomponenten-Kartusche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (7) an ihrem eingesteckten Ende eine vom Balganschluß abgedeckte Lochung (8) aufweist.