DE4039135A1 - Vorrichtung zum einbringen von zwei-komponenten-schaum in einen hohlraum, insbesondere eines kraftfahrzeug-bauteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Zwei-Komponenten-Schaum in einen Hohlraum, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bauteiles, mit zwei aus Kunststoffolie gebildeten Kammern, die je eine der Komponenten ent­ halten, und mit einer die beiden Kammern mit Abstand lose umgebenden, aus Kunststoffolie gebildeten Außenhülle, deren Volumen größer ist als das der Kammern, wobei die Kammern Sollbruchstellen aufweisen oder so dünnwandig aus­ gebildet sind, daß sie durch Finger- oder Handdruck zum Aufplatzen bringbar sind und dann durch Kneten der Außen­ hülle die beiden Komponenten miteinander mischbar sind.

Kraftfahrzeug-Bauteile werden zum Teil mit Hartschaum aus­ geschäumt, um diese Bauteile schwingungsarm und schalldäm­ mend zu gestalten. Vielfach tritt dabei die Notwendigkeit auf, nur einen Teil des Hohlraumes des Bauteiles auszu­ schäumen, weil in dem anderen Teil des Hohlraumes ein anderes Fahrzeugteil, beispielsweise ein Gurtaufroller, untergebracht werden soll, oder dieser Teil des Hohlraumes für Montagezwecke frei bleiben soll. Es ist bekannt, die Komponenten, aus denen der Schaumstoff entsteht, unter Hochdruck zu mischen und dann in den auszuschäumenden Hohlraum einzuspritzen. Hierbei ist jedoch eine genaue Dosierung und Begrenzung des Schaumes auf einen vorbestimm­ ten Teil des Hohlraumes schwierig, da der zunächst flüssige Schaum überall hinläuft und dann erst expandiert.

Um einen definierten Teil eines Hohlraumes auszuschäumen, wurde auch schon die eingangs genannte Vorrichtung vorge­ schlagen. Bei dieser ist die Außenhülle aus zwei Kunst­ stoffolien zusammengeschweißt, wobei das Volumen der Außen­ hülle etwa dem Volumen des mit Schaum auszufüllenden Hohl­ raumes entspricht und auch etwa dem Volumen des aus den beiden Komponenten entstehenden Schaumes. Bei dieser Vor­ richtung werden die beiden Kammern durch Finger- oder Hand­ druck zum Platzen gebracht, so daß die beiden Komponenten aus den Kammern austreten und sich miteinander vermischen können. Eine bessere und innige Vermischung der beiden Kom­ ponenten kann man dadurch erreichen, daß man die Außenhülle knetet. Die Außenhülse wird dann in den mit Schaum auszu­ füllenden Teil des Hohlraumes gebracht und der Schaum ex­ pandiert. Der Schaum soll die Außenhülse vollständig fül­ len und an die den Hohlraum grenzende Wandung andrücken. Die vorgeschlagene Vorrichtung hat sich jedoch als ungeeig­ net erwiesen, da es nicht möglich ist, die Außenhülle so in den Hohlraum einzustecken, daß sie ungeknickt und falten­ frei im Hohlraum angeordnet ist und sich unter dem Druck des expandierenden Schaumstoffes überall an das auszuschäu­ mende Bauteil anlegen kann. Ein weiterer wesentlichen Nach­ teil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Kunst­ stoffolie der Außenhülle eine Trennschicht zwischen dem schließlich ausgehärteten Schaum und der Innenwandung des Bauteiles bildet. Der Schaum kann sich deshalb nicht mit der Innenwandung verbinden, so daß die schwingungs- und schalldämmende Wirkung des Schaumes nicht den Anforderungen entspricht. Wegen der fehlenden Verbindung zwischen dem Schaum und der Innenwandung ist auch die durch den Schaum erzielbare Versteifungswirkung gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einbringen von Zwei-Komponenten-Schaum in einen Hohl­ raum, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bauteiles, der ein­ gangs erwähnten Art zu schaffen, die einen einfachen Auf­ bau aufweist, einfach in der Handhabung ist und mit der vor allem ein begrenzter Teil des Hohlraumes so ausge­ schäumt werden kann, daß sich der Schaum mit der den Hohl­ raum begrenzenden Wandung verbindet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Außenhülle aus elastischem Weichkunststoff besteht und eine Vielzahl von feinen, ohne Materialwegnahme erzeugten Perforationen aufweist, und daß das Volumen der Außenhülle kleiner ist als das Volumen des aus beiden Komponenten nach deren Mischung entstehenden Schaumes, derart, daß beim Expandieren des Schaumes ein Teil desselben durch die Perforationen nach außen tritt und sich mit der den jeweiligen Hohlraum begrenzenden Wandung verbindet.

Bei der neuen Vorrichtung kann man zunächst durch Finger- oder Handdruck die beiden Kammern zum Platzen bringen und dann durch Kneten der Außenhülle die beiden Komponenten miteinander mischen. Da die Perforationen ohne Material­ wegnahme erzeugt sind, d. h. nur durch feine Nadel- oder Messereinstiche in die Folie gebildet sind, bleiben sie während des Knetens geschlossen, so daß eine gute Ver­ mischung der Komponenten möglich ist, ohne sich die Finger schmutzig zu machen. Auch beim Einstecken der Außenhülle mit den darin enthaltenen gemischten Schaumkomponenten tritt zunächst kein Schaum aus den Perforationen aus, da es von der Beendigung des Knetvorganges einige Zeit dauert, bis die beiden Komponenten so weit miteinander reagiert haben und der Schaum so weit expandiert ist, daß es die Außenhülle ausfüllt. Erst wenn dies der Fall ist öffnen sich die Perforationen der elastischen Folie unter dem Innendruck des Schaumes und ein Teil des Schaumes tritt durch die Perforationen aus, füllt dann noch etwaige Hohl­ räume zwischen der Außenhülle und der Wandung des Bautei­ les und verklebt sich insbesondere mit der Wandung des Bauteiles. Durch entsprechende Anordnung und Bemessung der Perforationen kann man ziemlich problemlos erreichen, daß gerade so viel Schaum aus den Perforationen austritt, daß der vorbestimmte Teil des Hohlraumes mit Schaum ausge­ füllt ist. Hierbei ist es wesentlich, daß der Schaum durch die Perforationen aus der Außenhülle austreten kann, da er dann auch außerhalb der Außenhülle noch expandieren kann und sich vor allen Dingen sowohl mit der Wandung des Hohlraumes als auch mit der Außenfläche der Außenhülle ver­ bindet. Nach dem Erhärten des Schaumes ist dann ein vorbe­ stimmter Teil des Hohlraumes vollständig mit Schaum ausge­ füllt. Durch die Verbindung des Schaumes mit der Wandung des Hohlraumes wird eine genauso gute schwingungs- und schalldämmende sowie versteifende Wirkung erzielt, als ob die nur als Hilfsmittel dienende Außenhülle überhaupt nicht vorhanden wäre.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen, näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit eingesteck­ ter Vorrichtung und teilweise expandiertem Schaum,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Bauteil mit vollständig expandiertem Schaum,

Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 die Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel.

Die Vorrichtung zum Einbringen von Zwei-Komponenten-Schaum in einen Hohlraum besteht aus einer Innenhülle 1 und einer diese mit Abstand umgebenden Außenhülle 2. Unter "mit Ab­ stand umgebend" ist hier gemeint, daß die Außenhülle 2 ein wesentlich größeres Volumen aufweist als die Innenhülle 1. Außerdem umgibt die Außenhülle 2 die Innenhülle 1 lose, d. h. sie steht mit letzterer nicht in Verbindung. Dies schließt jedoch nicht aus, daß, wie es in Fig. 2 darge­ stellt ist, die Außenhülle 2 in bestimmten Bereichen an der Innenhülle 1 lose anliegt. Beide Hüllen 1, 2 bestehen jeweils aus zwei Kunststoffolien 3a, 3b bzw. 4a, 4b, die an ihren Rändern durch Schweißnähte 5 bzw. 6 miteinander verbunden sind. Zusätzlich sind die beiden Kunststoffolien 3a, 3b der Innenhülle in ihrem mittleren Bereich durch eine weitere Schweißnaht 7 miteinander verbunden, so daß in der Innenhülle 1 zwei voneinander getrennte Kammern 8, 9 gebil­ det sind. In jede dieser Kammern 8, 9 ist eine Komponente K1 bzw. K2 eingefüllt, die bei Vermischung miteinander reagieren, dann zu einem Schaum expandieren und schließ­ lich erhärten. Bei den Komponenten K1 und K2 handelt es sich vorzugsweise um zwei Komponenten, wie sie zur Her­ stellung von Polyurethanschaum (PUR-Schaum) üblich sind. Die zwischen den beiden Kammern 8, 9 befindliche Schweiß­ naht 7 wird vorzugsweise so ausgeführt, daß sie nur eine verhältnismäßig schwache Verschweißung der beiden Kunst­ stoffolien 3a, 3b darstellt, so daß bei Druck auf die ge­ füllten Kammern 8, 9 die mittlere Schweißnaht 7 aufplatzt und dann beide Komponenten K1 und K2 ineinanderfließen können.

Die Kunststoffolien 4a, 4b der Außenhülle 2 bestehen aus elastischem Weichkunststoff, insbesondere Polyurethan. Sie weisen je eine Dicke von etwa 0,1-0,4 mm auf. Die Außen­ hülle 2 ist mit einer Vielzahl von feinen Schlitzen 10 ver­ sehen, die ohne Materialwegnahme erzeugt sind. Beispiels­ weise werden die Schlitze oder Schlitzperforationen durch Messerspitzen erzeugt, die am Umfang einer Metallscheibe angeordnet sind. Diese Messerspitzen erzeugen nur feine Einschnitte in die Folien 4a, 4b, ohne daß dabei Material entfernt wird. Dies ist wichtig, da die Schlitze 10 norma­ lerweise dank der Elastizität der Folien 4a, 4b geschlossen sein sollen.

Die Schlitze 10 sind etwa 1-5 mm, vorzugsweise etwa 2 mm, lang.

Wie man weiterhin aus Fig. 1 erkennen kann, ist die Außen­ hülle 2 in Draufsicht rechteckig. Die Schlitze 10 sind dann in mehreren Reihen parallel zu den Längsseiten 2a der Außen­ hülle 2 und mit Abstand a zu den Längsseiten angeordnet. Auf diese Weise kann, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, der expandierende Schaum nur im mittleren Bereich der Außenhülle 2 durch die Schlitze 10 austreten.

In den Fig. 3-5 ist ein aus Blech bestehendes Kraft­ fahrzeug-Bauteil B, beispielsweise ein Türholm, darge­ stellt, dessen Hohlraum gemäß Fig. 5 nur zu einem Teil mit Schaum ausgefüllt werden soll. Hier hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Längsseite 2a der Außenhülle 2 länger ist als die Innenabwicklung eines Querschnittes des auszuschäumenden Hohlraumes. So kann die Längsseite 2a der Außenhülle 2 um ein Vielfaches länger sein als die Innenabwicklung.

Die Handhabung und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist folgende:
Durch Finger- oder Handdruck auf die mit den Komponenten K1 und K2 gefüllten Kammern 8, 9 wird zunächst die Schweiß­ naht 7 zum Aufplatzen gebracht, so daß die beiden Komponen­ ten K1 und K2 ineinanderfließen können. Die innige Vermi­ schung der beiden Komponenten K1 und K2 kann zweckmäßig dadurch verbessert werden, daß man die Außenhülle 2 und damit auch die Innenhülle 1 knetet. Nach der Mischung der beiden Komponenten K1 und K2 beginnen diese miteinander zu reagieren. Der hierbei entstehende Schaum expandiert und sprengt zunächst die Innenhülle 1. Während die beiden Komponenten K1 und K2 bereits miteinander reagieren, wird die Außenhülle 2 in Längsrichtung gerollt und diese Rolle von Hand in den mit Schaumstoff zu füllenden Hohlraum des Bauteiles B eingeschoben, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Hierbei schiebt man die Hülle so weit in das Bauteil B ein, daß die Außenhülle 2 an derjenigen Stelle zu liegen kommt, an der später auch die Schaumstoffüllung vorhanden sein soll. Während des Einschiebens der gerollten Außenhülle in den Hohlraum kann je nach der Reaktionsgeschwindigkeit der beiden miteinander vermischten Komponenten K1 und K2 der expandierende Schaum bereits die Innenhülle 1 zum Platzen gebracht haben. Dies spielt jedoch keine Rolle, denn der expandierende Schaum verteilt sich zunächst in der Außenhülle 2. Solange er die Außenhülle 2 nicht voll­ ständig ausgefüllt hat, bleiben die Schlitze 10 dank der Elastizität der Kunststoffolien 4a, 4b geschlossen. Man hat auch festgestellt, daß selbst dann, wenn während des Knetens die Innenhülle 1 aufplatzt und die Komponenten K1 und K2 in die Außenhülle 2 fließen, keine der flüssigen Komponenten aus den Schlitzen 10 austritt. Das von der Außenhülle 2 umschlossene Volumen ist kleiner als das Volumen des aus den beiden Komponenten K1 und K2 nach deren Mischung entstehenden Schaumes. Dies führt dazu, daß sich die Schlitze 10 unter dem Druck des expandieren­ den Schaumes öffnen, sobald der Schaum die Außenhülle 2 vollständig ausgefüllt hat. Es tritt dann Schaum in der Umgebung der Schlitze aus. Dieser Schaum gelangt in den Raum zwischen der Außenhülle 2 und der Wandung des Bau­ teiles B. Da sich jedoch die Außenhülle 2 unter Wirkung des expandierenden Schaumes bereits in größeren Bereichen an die Wandung des Bauteiles angelegt hat, kann der aus den Schlitzen 10 austretende Schaum nicht beliebig irgendwo hin fließen, sondern er füllt im wesentlichen die Hohlräume zwischen Außenhülle und Wandung des Bauteiles aus. Außer­ dem dringt der aus den Schlitzen 10 austretende Schaum auch zwischen die Wandung und die Außenhülle ein. Er verklebt sowohl mit der Wandung des Bauteiles als auch mit der Außen­ hülle. Nach dem Aushärten des Schaumes bildet dieser im Innern des Bauteiles B einen Block, der fest mit der Wan­ dung des Bauteiles B verbunden ist. Die Außenhülle 2 und die Innenhülle 1 sind innerhalb des Schaumes in diesem Block eingebettet, sie stellen jedoch keine Trennschichten dar, da auch der Raum zwischen der Außenseite der Außen­ hülle 2 und der Wandung des Bauteiles mit Schaum gefüllt ist.

Das Einrollen der Außenhülle zu einer Rolle hat den Vorteil, daß diese Rolle leicht an die gewünschte Stelle in dem teil­ weise auszuschäumenden Bauteil B geschoben werden kann. Der expandierende Schaum bläht diese Rolle auf und verklemmt sie somit zunächst an der gewünschten Stelle. Wenn man Komponenten mit längerer Reaktionszeit wählt, dann wäre es auch denkbar, in die Außenhülle einen Federring oder dgl. einzuschweißen, der sich nach dem Einbringen in das Bauteil B aufspreizt und die Außenhülle so lange an der gewünschten Stelle im Bauteil hält, bis der Schaum genügend expandiert ist und aus den Schlitzen austritt.

Erwähnt sei noch, daß in den Fig. 3-5 die Innenhülle nicht dargestellt ist, da diese nach der Vermischung der Komponenten K1 und K1 und ihrem Aufplatzen bedeutungslos ist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Perforationen als feine, beispielsweise durch Nadelein­ stiche ohne Materialwegnahme erzeugte, Löcher 10′ ausgebil­ det, die geschlossen sind, solange im Innern der Außenhülle 2′ noch kein Überdruck infolge von Schaumbildung herrscht. Die Löcher 10′ können beispielsweise auch nur in einer ein­ zigen Reihe angeordnet sein, die von den beiden Längsseiten 2a der Außenhülle 2′ den gleichen Abstand a aufweist. An­ hand dieses Ausführungsbeispieles soll weiterhin gezeigt werden, daß die beiden Kammern 8′, 9′ auch als voneinander getrennte Kunststoffbeutel ausgebildet sein können. Jeder dieser Kunststoffbeutel 8′, 9′ enthält eine der zur Her­ stellung des Schaumes erforderlichen Komponenten. Weiter­ hin weist die rechteckige Außenhülle 2′ parallel zu jeder Längsseite und in Abstand b hiervon je eine vor den Quer­ seiten 2b endende Schweißnaht 11 auf. Durch jede dieser beiden Schweißnähte wird ein sich parallel zur Längsseite 2a erstreckender Schlauch 12 gebildet, der im Bereich der Querseiten 2b zum Innern der Außenhülle 2′ hin offen ist. Die Perforationen oder Löcher 10′ sind nur innerhalb des von den beiden Schweißnähten begrenzten Mittelfeldes der Außenhülle 2′ angeordnet. Die in Fig. 6 dargestellte Vor­ richtung wird genauso gehandhabt wie die vorher beschrie­ bene. Wenn die zusammengerollte Außenhülle in das Bauteil eingeschoben ist, entsteht durch die Reaktion der beiden Schaumkomponenten auch Gas. Dieses Gas tritt in die Schläu­ che 12 ein und bläst die Schläuche 12 auf. Hierdurch wird die Außenhülle in dem auszuschäumenden Bauteil so lange ver­ spreizt, bis sie durch den expandierenden Schaum in der oben beschriebenen Weise weiter aufgebläht wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Einbringen von Zwei-Komponenten-Schaum in einem Hohlraum, insbesondere eines Kraftfahrzeug- Bauteiles, mit zwei aus Kunststoffolie gebildeten Kam­ mern, die je eine der Komponenten enthalten, und mit einer die beiden Kammern mit Abstand lose umgebenden, aus Kunststoffolie gebildeten Außenhülle, deren Volumen größer ist als das der Kammern, wobei die Kammern Soll­ bruchstellen aufweisen oder so dünnwandig ausgebildet sind, daß sie durch Finger- oder Handdruck zum Aufplat­ zen bringbar sind und dann durch Kneten der Außenhülle die beiden Komponenten miteinander mischbar sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (2) aus elasti­ schem Weichkunststoff besteht und eine Vielzahl von feinen, ohne Materialwegnahme erzeugten Perforationen (10, 10′) aufweist, und daß das Volumen der Außenhülle (2, 2′) kleiner ist als das Volumen des aus beiden Kom­ ponenten (K1, K2) nach deren Mischung entstehenden Schau­ mes, derart, daß beim Expandieren des Schaumes ein Teil desselben durch die Perforationen (10, 10′) nach außen tritt und sich mit der den jeweiligen Hohlraum begren­ zenden Wandung verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen als Schlitze (10) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (10) etwa 1-5 mm lang ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (10) etwa 2 mm lang ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (4a, 4b) der Außenhülle (2, 2′) aus Polyurethan besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kunststoffolie (4a, 4b) der Außenhülle (2, 2′) eine Dicke von etwa 0,1-0,4 mm aufweist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (2, 2′) in Draufsicht rechteckig ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseite (2a) der Außenhülle (2, 2′) länger ist als die Innenabwicklung eines Querschnittes des auszu­ schäumenden Hohlraumes.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseite (2a) der Außenhülle (2, 2′) um ein Viel­ faches länger ist als die Innenabwicklung.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (10, 10′) in mindestens einer Reihe parallel zu den Längs­ seiten (2a) der Außenhülle (2, 2′) und mit Abstand (a) zu den Längsseiten angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (8, 9) in einer gemeinsamen, aus Kunststoffolie (3a, 3b) gebildeten Innenhülle (1) ausge­ bildet und durch eine schwache, bei Druck auf die Kammern aufplatzende Schweißnaht (7) voneinander getrennt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (8′, 9′) durch voneinander getrennte Kunststoffbeutel gebildet sind.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckige Außenhülle (2′) parallel zu jeder Längsseite (2a) und in Abstand (b) hiervon je eine vor den Querseiten (2b) endende Schweißnaht (11) aufweist und daß Perforationen (10′) nur innerhalb des von den beiden Schweißnähten (11) be­ grenzten Mittelfeldes der Außenhülle vorgesehen sind.