DE3826011A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausschaeumen von hohlraeumen, insbesondere einer fahrzeugkarosserie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie.

Um in einem Fahrzeug den Geräuschpegel herabzusetzen, werden die Hohlräume der Karosserie mit Schaumstoffen als Antidröhnmasse gefüllt. Diese Hohlräume sind zum Teil schwer zugänglich und von verwickelter Geometrie. Dazu zählen beispielsweise bei einem Pkw die A-, B- und C-Säule.

Zur akustischen Abschottung dieser Säulen und anderer schwer zugänglicher Hohlräume von Kraftfahrzeugen ist im Handel ein Polyurethan-Schaumstoff erhältlich, der mit einer klebrigen Kunststoffmasse getränkt ist, so daß er nach dem manuellen Zusammendrücken kurzzeitig zusammen­ klebt, bevor er sich wieder ausweitet. Zur Abschottung der Säule eines Pkw wird aus diesem Material ein ent­ sprechender Schaumstoffkörper hergestellt und nach dem Zusammendrücken im zusammengeklebten Zustand von Hand in die Säule geschoben. Da die Expansion des zusammenge­ klebten Schaumstoffs bereits während des Einschiebens einsetzt, kann es vorkommen, daß der Schaumstoffkörper in der Säule nicht richtig angeordnet ist. Auch sind nur Hohlräume mit relativ einfachen Querschnitten, wie zy­ lindrische Hohlräume nach dieser Methode abschottbar, da der Schaumstoffkörper leicht verdreht wird. Der Innen­ raum einer Pkw-Säule ist jedoch in der Regel nicht zy­ lindrisch, sondern eckig ausgebildet. Der bekannte Schaumstoffkörper führt daher häufig zu einem akusti­ schen Leck und damit zu einer unzureichenden Herabset­ zung des Geräuschpegels im Innenraum des Fahrzeugs. Auch kann sich Feuchtigkeit in den nicht ausgefüllten Ecken oder sonstigen Hohlraumabschnitten niederschlagen und zu Korrosionsproblemen führen.

Eine hermetische Abschottung der Säulen unter Serienbe­ dingungen wird weiter dadurch erschwert, daß bei Fahr­ zeugen mit Schiebedach in der Säule ein Schlauch zur Schiebedachentwässerung angeordnet werden muß.

Nach einer weiteren bekannten Methode wird eine schäum­ bare Masse in die Säule gegeben, d. h., die Säule wird ausgeschäumt. Dabei muß die Säule vorher an ihrer Unter­ seite sorgfältig verschlossen werden, damit die relativ niedrig viskose schäumbare Masse nicht abfließen kann. Auch muß für die Schäumreaktion sehr sorgfältig und sau­ ber gearbeitet werden. Diese Methode ist deshalb mit ei­ nem hohen apparativen Aufwänd und einer schwierigen Ver­ arbeitung verbunden.

Aus der DE-OS 27 47 721 ist es bekannt, einen Beutel mit Füllnippel so in einen Hohlraum einzuführen, daß der Füllnippel aus einer Bohrung des Hohlraums ragt und dann den Beutel über den Füllnippel mit dem Schaumkomponen­ tengemisch zu füllen. Zur Herstellung des Schaumkompo­ nentengemischs ist jedoch wiederum eine Schäummaschine, d. h., ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich. Weiterhin ist das Einführen des Beutels in den Hohlraum ein zeitraubender Vorgang. Auch muß der Füllnippel nach dem Schäumvorgang entfernt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die schwer zugängliche Hohlräume mit gegebenenfalls komplizierter Geometrie insbesondere bei Kraftfahrzeugen hermetisch abgeschottet werden.

Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 ge­ kennzeichnete Verfahren sowie die im Anspruch 9 gekenn­ zeichnete Vorrichtung erreicht. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 bzw. 10 bis 16 angegeben.

Erfindungsgemäß werden also die Schaumkomponenten in ei­ nem Beutel eingeschlossen und gegebenenfalls in diesem Zustand vom Schaumkomponentenhersteller geliefert. Der Beutel wird dann in den Hohlraum eingeführt, worauf die Schäumreaktion einsetzt. Die Schäumreaktion erfolgt da­ bei nach Einwirkung auf den Beutel von außen.

Zu diesem Zweck können die Schaumkomponenten im Beutel getrennt voneinander angeordnet sein. Durch mechanische Einwirkung auf den Beutel von außen wird diese Trennung aufgehoben, wodurch die Schaumkomponenten miteinander vermischt werden.

Die Trennung der beiden Schaumkomponenten voneinander in dem Beutel kann durch Einschluß einer der Schaumkompo­ nenten in einem oder mehreren Innenbehältern, gegebenen­ falls in Form von Mikrokapseln, oder durch eine Zwischen­ membran im Beutel erfolgen.

Der Innenbehälter kann dabei aus einem spröden Material bestehen, das z.B. durch einen Schlag zerstörbar ist, wodurch die im Innenbehälter enthaltene Schaumkomponente freigesetzt wird und sich mit der anderen Komponente im Beutel vermischt.

Der Innenbehälter kann ferner aus einem mit der einen Schaumkomponente prall gefüllten Innenbeutel bestehen.

Der den Innenbeutel einschließende äußere Beutel ist demgegenüber nur teilweise gefüllt, d. h., er weist ein Volumen auf, das vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen der Schaumkomponenten zusammen.

Der prall gefüllte Innenbeutel kann dann von der Bedie­ nungsperson manuell, z.B. mit einer entsprechenden Handbewegung zusammengedrückt und damit zum Platzen ge­ bracht werden. Stattdessen kann der Innenbeutel auch mit einem Walzenpaar mit einem definierten Walzenspalt zer­ stört werden, durch welches der Beutel bewegt wird.

Die Zeitspanne zwischen dem Vermischen der Schaumkompo­ nenten im Beutel und dem Beginn der Schaumreaktion wird so eingestellt, daß sie zum Einführen des Beutels in den Hohlraum ausreicht. Die Zeitspanne kann dabei z.B. durch Art der Schaumkomponenten oder durch Art oder Men­ ge des Katalysators gesteuert werden, der den Schaumkom­ ponenten zugesetzt wird.

Bei einem Polyurethanschaum werden als Schaumkomponenten eine Polyisocyanat-Komponente und eine Polyol-Komponente eingesetzt. Als Katalysator werden die zur Polyurethan­ schaumbildung üblichen Katalysatoren verwendet, bei­ spielsweise organische Metallverbindungen. Auch kann die Polyol-Komponente zum Teil durch eine Polyamin-Kompo­ nente ersetzt sein.

Statt der geschilderten mechanischen Einwirkung kann die Schäumreaktion auch dadurch in Gang gesetzt werden, daß auf die in dem Beutel enthaltenen Schaumkomponenten thermisch eingewirkt wird. Dazu werden Schaumkomponenten eingesetzt, die erst ab einer bestimmten Temperatur, z.B. von mehr als 120°C miteinander reagieren. Auf die­ se Weise ist es möglich, die Schaumreaktion z.B. in ei­ ner Lackieranlage vorzunehmen oder in einem Lacknachbes­ serungsofen.

Vorzugsweise ist der Beutel an einem Ende mit einer Sollbruchstelle versehen, die sich während der Schaumre­ aktion öffnet. Der Beutel wird dann so in den Hohlraum eingeführt, daß das Ende mit der Sollbruchstelle nach oben weist.

Bei einer Pkw-Säule wird der Beutel zweckmäßigerweise von unten in die Säule eingeführt und in deren unteren Teil angeordnet. Durch die einsetzende Schaumreaktion mit entsprechender Volumenzunahme legt sich dann der Beutel fest an die Innenoberfläche der Säule an. Die weitere Druckzunahme im Beutel führt zum Platzen der Sollbruchstelle am oberen Beutelende, wodurch der expan­ dierende Schaum, der zu diesem Zeitpunkt bereits relativ viskos ist, aus dem Beutel austritt und den Säulenquer­ schnitt hermetisch abschließt und dabei einen gegebenen­ falls darin angeordneten Schlauch zur Schiebedachent­ wässerung hermetisch umschließt.

Der Austritt des Schaums aus dem Beutel hat den Vorteil, daß damit eine einwandfreie Abdichtung auch von ein kom­ plexes Innenprofil aufweisenden Hohlräumen gewährleistet wird: Zugleich wird der Schaumstoff mit der Innenober­ fläche des Hohlkörpers verklebt. D. h., der Schaumstoff kann sich auch bei Dauerbetrieb und einem dadurch be­ dingten Alterungsschwund nicht mehr lösen. Durch die ab­ solut hermetische Abschottung auch von Hohlräumen kom­ plizierter Geometrie wird ferner verhindert, daß Wasser in nicht ausgeschäumten Ecken oder sonstigen Hohlraumab­ schnitten kondensieren kann und damit zu Korrosionspro­ blemen führt.

Der Beutel kann aus einem Kunststoffschlauch hergestellt sein, der an einer Seite mit einer dauerhaften, druckbe­ ständigen Schweißnaht und an seinem anderen Ende mit ei­ ner Schweißnaht versehen ist, welche bei einem geringen Überdruck platzt, also die Sollbruchstelle bildet.

Der Beutel kann durch Zusammenschweißen von zwei Folien­ abschnitten oder aus einem Schlauch hergestellt sein. Er kann jedoch auch ohne Schweißnaht an dem der Sollbruch­ stelle gegenuberliegenden Ende ausgebildet sein, z. B. durch Zusammenfalten eines entsprechenden Folienab­ schnitts.

Fehler, die durch ein unkontrolliertes Öffnen, vorzeiti­ ges Öffnen oder durch Nichtöffnen des Beutels auftreten, können verhindert werden, wenn ein Beutel aus einem gum­ mielastischen Material, also z.B. Gummi oder einem ela­ stomeren Kunststoff verwendet wird.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist also kein größe­ rer apparativer Aufwand, wie Schäummaschinen und ein entsprechender Platzbedarf am Band erforderlich. Auch besteht keine Gefahr der Verschmutzung der Hohlräume durch abfließenden Schaum. Ferner entfällt die Handha­ bung offener Chemikalien.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schema­ tisch:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Beutel vor der Schaum­ reaktion; und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Säule eines Pkw mit darin angeordnetem Beutel nach Eintritt der Schaumreaktion.

Gemäß Fig. 1 ist in einen taschenförmigen Außenbeutel 1 ein Innenbeutel 2 eingeschlossen. Der Innenbeutel 2 ist mit einer Schaumkomponente 3 prall gefüllt, während der Raum zwischen dem Innenbeutel 2 und dem Außenbeutel 1 mit der anderen Schaumkomponente 4 teilweise gefüllt ist, d. h., das Volumen des Außenbeutels 1 ist erheblich größer als das Volumen der beiden Komponenten 3 und 4. Durch Druck auf den prall gefüllten Innenbeutel 2 kann dieser zum Platzen gebracht werden, ohne daß der Außen­ beutel 1 in Mitleidenschaft gezogen wird, wodurch sich die Komponenten 3 und 4 im Beutel 1 vermischen können.

Zur Herstellung eines Polyurethanschaums ist die Kompo­ nente 3 im Innenbeutel 2 ein Polyol und die Komponente 4 im Raum zwischen dem Innenbeutel 2 und dem Außenbeutel 1 ein Polyisocyanat oder umgekehrt. Auch kann die Kompo­ nente 3 und/oder die Komponente 4 einen Katalysator nebst anderen Hilfsstoffen enthalten, wie sie für die Polyurethanschaumherstellung üblich sind.

Nach dem Platzen des Innenbeutels 2 und dem Vermischen der Komponenten 3 und 4 wird der Beutel 1 in die Pkw- Säule 5 von unten eingeschoben (Fig. 2), und zwar so, daß die durch die Schweißnaht gebildete Sollbruchstelle 6 (Fig. 1) nach oben weist.

Sobald die Schaumreaktion einsetzt, bläht sich der Außenbeutel 1 auf, bis er die Innenwandung der Pkw-Säule 5 berührt (Fig. 2). Durch weitere Druckzunahme im Beutel 1 wird die Sollbruchstelle 6 am oberen Ende des Beutels 1 geöffnet und der flüssige, bereits relativ hoch visko­ se Schaum 7 tritt aus. Durch die weitere Expansion des Schaumes 7 wird die Säule 5 hermetisch abgeschlossen. Ein Rückfluß des Schaumes 7 nach unten wird durch den aufgeblähten an der Innenwandung der Säule 5 anliegenden Außenbeutel 1 verhindert.

Wenn z.B. je 25 mml Polyol und Isocyanat im Innenbeutel 2 bzw. dem Raum zwischen Innenbeutel 2 und Außenbeutel 1 enthalten sind, werden etwa 500 bis 700 mml PU-Hart­ schaum gebildet.

Claims (16)

1. Verfahren zum Ausschäumen von Hohlräumen, insbeson­ dere einer Fahrzeugkarosserie, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Beutel, in den die Schaumkomponenten eingeschlossen sind, in den Hohlraum eingeführt und die Schaumreaktion nach Einwirkung auf den Beutel von außen in Gang gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumkomponenten im Beutel getrennt vonein­ ander angeordnet sind und auf den Beutel mechanisch von außen eingewirkt wird, um die Schaumkomponenten miteinander zu vermischen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Anordnung der Schaumkomponenten voneinander eine der Schaumkomponenten in Mikrokap­ seln oder in einem Innenbehälter eingeschlossen und zum Vermischen der Schaumkomponenten die Mikrokap­ seln bzw. der Innenbehälter durch Druckeinwirkung von außen zerstört wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter aus einem mit der einen Schaumkomponente prall gefüllten Innenbeutel besteht und der den Innenbeutel einschließende äußere Beutel ein Innenvolumen aufweist, das großer ist als das Gesamtvolumen der Schaumkomponenten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethan-Schaum aus einem Polyisocyanat und einem Polyol als Schaumkomponenten gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ingangsetzen der Schaumreaktion der Beutel einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beutel an einem Ende eine Sollbruchstelle aufweist, die sich während der Schaumreaktion öffnet, wobei der Beutel in den Hohl­ raum so eingeführt wird, daß das Ende mit der Soll­ bruchstelle nach oben weist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel aus einem gummiela­ stischen Material besteht.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Beutel (1), in den die Schaumkomponenten (3, 4) eingeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumkomponenten (3, 4) in dem Beutel (1) getrennt voneinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zur getrennten Anordnung der Schaumkompo­ nenten (3, 4) voneinander der Beutel einen Innenbe­ hälter oder Mikrokapseln enthält, in dem (denen) ei­ ne der Schaumkomponenten (3 bzw. 4) eingeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innenbehälter ein mit der einen Schaum­ komponente (3) prall gefüllter Innenbeutel (2) ist und der den Innenbeutel (2) einschließende äußere Beutel (1) ein Volumen aufweist, das größer ist als das Gesamtvolumen der Schaumkomponenten (3 und 4).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Polyure­ than-Schaums eine Schaumkomponente (3 bzw. 4) ein Polyisocyanat und die andere Schaumkomponente (4 bzw. 3) ein Polyol ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel Schaumkomponenten enthält, die durch Temperaturerhöhung schäumbar sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beutel (1) an einem Ende eine sich während der Schaumreaktion öffnende Sollbruchstelle (6) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beutel aus einem gum­ mielastischen Material besteht.