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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Füllkörper zum Einführen in einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie, wobei der Füllkörper eine Kunststoffhülle umfasst, in die ein Schaumstofffüllmaterial eingebracht ist. Das Schaumstofffüllmaterial umfasst Schaumstoffflocken, die als Schüttung oder ungeordnete Flocken in die Kunststoffhülle eingebracht sind. Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen vorteilhaften Füllkörper sowie ein vorteilhaftes Verfahren zum akustischen Abdichten eines Hohlraums z.B. einer Fahrzeugkarosserie.
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Ein gattungsgemäßer Füllkörper ist beispielsweise aus der
EP 0 680 854 A1 bekannt, bei der die Kunststoffhülle aus dünner Folie besteht, die eine Dicke zwischen 20 und 100 Mikrometern aufweist. In die Kunststoffhülle sind Schaumstoffflocken als lose Schüttung eingebracht, wobei die Schaumstoffflocken nicht aneinander haften. Die Schaumstoffflocken können aus einem offenzelligen, einem geschlossenzelligen oder aus einem gemischtzelligen Schaumstoff bestehen. Derartige Füllkörper können beispielsweise durch Evakuieren der Kunststoffhülle komprimiert werden, wobei dem komprimierten Füllkörper durch die Haftung der Schaumstoffflocken aneinander eine bestimmte Formgebung aufgeprägt werden kann. Hierdurch wird das Einführen des komprimierten Füllkörpers in einen Hohlraum einer Fahrzeugkarosserie erleichtert. Nach dem Einbringen des Füllkörpers in den Hohlraum der Fahrzeugkarosserie wird die Evakuierung der Kunststoffhülle aufgehoben, wodurch der Füllkörper aufgrund der Rückstellkräfte der Schaumstoffflocken expandiert und im Hohlraum festgelegt wird.
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Insbesondere bewährt hat sich eine Ausgestaltung, in der die Kunststoffhülle aus einer mikroperforierten Kunststofffolie besteht, so dass die Kunststoffhülle zwar evakuiert werden kann, um den Querschnitt des Füllkörpers zu vermindern, die Evakuierung des Füllkörpers aber aufgrund der Mikroperforation der Kunststofffolie über einen durch die Art der Mikroperforation einstellbaren Zeitraum wieder aufgehoben wird. Einstellbar sind hier Rückstellzeiten, die zwischen wenigen Sekunden und vielen Stunden betragen.
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Nachteilig an den aus der
EP 0 680 854 A1 bekannten Füllkörpern sowie den weiterhin beschriebenen Weiterbildungen mit mikroperforierten Kunststoffhüllen ist jedoch, dass diese Füllkörper nicht mediendicht sind. Eine Verwendung in Bereichen der Fahrzeugkarosserie, in denen mit dem Eindringen von Spritzwasser, Ölrückständen etc. zu rechnen ist, kann unter Umständen zur Aufnahme von Wasser/Öl in den Schaumstofflocken im Füllkörper führen, was unerwünscht ist.
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Aus der
DE 35 06 004 A1 ist weiterhin ein Füllkörper bekannt, welcher aus einem offenzelligen 3D-geformten Schaumstoffkörper besteht, der mit einer luftundurchlässigen Kunststofffolie umhüllt ist. In der
DE 35 06 004 A1 wird vorgeschlagen, entsprechende Füllkörper bei der Herstellung im komprimierten Zustand vorkonfektionieren, so dass diese Füllkörper im Auslieferungszustand unmittelbar in abzudichtende Hohlräume eingesetzt werden können. Nachfolgend soll die Kunststoffumhüllung des Füllkörpers perforiert werden, worauf sich eine Expansion des Füllkörpers ergibt, so dass der Füllkörper den Hohlraum abdichtet und in diesem festgesetzt wird. Nachteilig an dem aus der
DE 35 06 004 A1 bekannten Füllkörper ist jedoch, dass die Herstellung eines dreidimensional geformten Schaumstoffblocks mit den aus dem Stand der Technik vorbekannten Verfahren zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist. Sollen komplexer geformte Füllkörper hergestellt werden, so müssen entsprechend dreidimensional geformte Schaumstoffkörper hergestellt werden, was gemäß dem Stand der Technik bevorzugt mittels Formschäumen erfolgt. Hierzu wird eine reaktive Mischung zweier Komponenten in eine beheizte Form eingespritzt, in der die Komponenten miteinander unter Ausbildung eines ggf. auch komplex geformten Schaumstoffblocks ausreagieren. Hierbei sind jedoch die Reaktionszeiten der Komponenten zu beachten, so dass die Ausformung eines solchen Schaumstoffblocks in der Praxis Schließzeiten der Form von 120 Sekunden und darüber erfordert. Dies verursacht hohe Taktzeiten, was die Herstellung verteuert. Darüber hinaus ist bei den aus der
DE 35 06 004 A1 bekannten Füllkörpern aufgrund der zwingend erforderlichen Perforation der Kunststoffhülle eine Mediendichtheit nicht gegeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Füllkörper zur Einführung in einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, welcher einerseits mediendicht ausgestaltet werden kann, und andererseits zu geringen Kosten herstellbar ist. Weiterhin ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines vorteilhaften Füllkörpers anzugeben sowie ein vorteilhaftes Abdichtverfahren für einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Füllkörper gemäß Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8 sowie ein Abdichtverfahren gemäß Anspruch 14.
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Ein erfindungsgemäßer Füllkörper ist zur Einführung in einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Er umfasst eine Kunststoffhülle sowie ein in die Kunststoffhülle eingebrachtes Schaumstofffüllmaterial, welches Schaumstoffflocken umfasst. Die Schaumstoffflocken sind als Schüttung oder ungeordnete Flocken in die Kunststoffhülle eingebracht, bevorzugt als lose Schüttung ohne Bindemittel. Bei den Schaumstofflocken kann es sich beispielsweise um zu Flocken verarbeitete Reste von Zuschnitten von Schaumstoffmatten handeln. Dabei können die Schaumstoffflocken einen homogenen Aufbau aufweisen, sie können aber beispielsweise auch neben einer ausgedehnten Schaumstoffschicht (beispielsweise aus einem offenzelligen Schaumstoff niedriger Dichte) weiterhin eine z.B. ungeschäumte Schwerschicht mit hoher Flächendichte aufweisen. Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle eine formstabile dreidimensionale Kontur aufweist. Dabei kann der Kunststoffhülle diese formstabile dreidimensionale Kontur durch ein geeignetes Herstellungsverfahren verliehen worden sein. Die Kunststoffhülle besteht dabei vorteilhaft aus einem folienartigen Werkstoff, beispielsweise einer Kunststofffolie aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus den Werkstoffen PE oder PP. Darüber hinaus kann die Kunststoffhülle einen geschäumten Werkstoff umfassen oder aus diesem bestehen, beispielsweise aus einer geschäumten bevorzugt geschlossenzelligen PE oder PP-Folie bestehen, oder einen bevorzugt geschlossenzelligen PE oder PP-Schaum umfassen.
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Weist die Kunststofffolie keine eingeschlossenen Zellen auf, handelt es sich also nicht um eine geschäumte Kunststofffolie, so ist die Foliendicke in Abhängigkeit vom Folienmaterial so gewählt, dass es möglich ist, der Kunststofffolie durch geeignete Bearbeitungsverfahren eine dauerhafte dreidimensionale Formgebung aufzuprägen. Typische Foliendicken für derartige nichtgeschäumte Kunststofffolien aus PE oder PP liegen im Bereich von typisch 0,1 bis 2 mm, wobei niedrige Foliendicken aus Gründen der Materialersparnis sowie der Gewichtsreduktion bevorzugt werden.
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Handelt es sich hingegen um eine geschäumte PE oder PP-Folie, so liegen typische Folienstärken bei 0,25 bis 6 mm, wobei ein Dickenbereich von 0,5 mm bis 2 mm und insbesondere 1 bis 1,5 mm bevorzugt wird. Die Verwendung geschäumter Kunststofffolien hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da bereits Folien mit sehr niedrigem Flächengewicht sehr gut dauerhaft dreidimensional verformbar sind, so dass Füllkörper mit sehr niedrigem Gewicht herstellbar sind. Dies hat einerseits aufgrund des erforderlichen geringen Materialeinsatzes Kostenvorteile bei der Herstellung, andererseits kann zur Reduktion des Gesamtgewichts des Fahrzeugs beigetragen werden, was die Kraftstoffeffizienz erhöht.
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Das Einsetzen eines erfindungsgemäßen Füllkörpers in den Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie gestaltet sich besonders einfach, wenn die Kunststoffhülle des Füllkörpers eine Längsachse aufweist und zumindest quer zu dieser Längsachse kompressibel ist. Da das in die Kunststoffhülle eingebrachte Schaumstofffüllmaterial (zumindest teilweise offenzellige) ebenfalls kompressibel ist, ergibt sich insgesamt eine Kompressibilität des Füllkörpers quer zur Längsachse der Kunststoffhülle.
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Eine entsprechende Kompressibilität der Kunststoffhülle quer zu ihrer Längsachse ist bei nicht zu steifem Material der Kunststoffhülle, d.h. bei nicht zu hohen Materialstärken, in der Regel bereits dann gegeben, wenn die Kunststoffhülle nicht vollständig mediendicht abgeschlossen ist, da in diesem Fall kein innenliegendes Luftpolster komprimiert werden muss.
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Ist die Kunststoffhülle hingegen mediendicht abgeschlossen, muss bei steifer Kunststoffhülle das eingeschlossene Luftvolumen komprimiert werden, was abhängig von der Füllmenge an Schaumstoffflocken sowie dem eingeschlossenem Luftvolumen zu einer niedrigeren Kompressibilität insbesondere quer zur Längsachse des Füllkörpers führen kann. Die Kunststoffhülle kann daher vorteilhaft konstruktiv so ausgestaltet werden, dass bei einer Kompression der Kunststoffhülle quer zu ihrer Längsachse das eingeschlossene Luftvolumen im Wesentlichen nur verlagert wird, von seiner Größe aber konstant bleibt. Dies kann dann beispielsweise durch eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung der Endflächen der Kunststoffhülle bezogen auf deren Längsachse erzielt werden. Werden diese Endflächen membranartig ausgestaltet, d.h. weisen sie beispielsweise eine niedrige Wandstärke auf, so können sich diese Endflächen beim Komprimieren der Kunststoffhülle quer zu ihrer Längsachse nach außen auswölben, wobei die Größe des eingeschlossenen Luftvolumens in etwa konstant bleibt. Solange das Material der Kunststoffhülle beim Komprimieren derselben quer zu ihrer Längsachse elastisch verformt wird, stellt es sich beim Aufheben der Kompression in seine Ursprungslage zurück, so dass sich nach dem Einführen des Füllkörpers in den Hohlraum ein Formschluss mit dem Hohlraum erzielen lässt. Weitere Maßnahmen zur Festlegung des Füllkörpers im Hohlraum erübrigen sich daher in der Regel.
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Als besonders vorteilhaft wird eine mediendichte Ausführung der Kunststoffhülle angesehen, da in diesem Fall das Eindringen von beispielsweise Spritzwasser oder Ölrückständen in den Innenraum des Füllkörpers, insbesondere in den dort angeordneten Schaumstofffüllmaterial sicher vermieden werden kann. In vielen Anwendungsfällen ist aber eine vollständige Mediendichtheit nicht zwingend erforderlich. Vielmehr ist es möglich, an geeignet angeordneten Positionen eine oder mehrere Ausgleichsöffnungen in der Kunststoffhülle des Füllkörpers auszubilden. Bevorzugt werden dabei diese Ausgleichsöffnungen so angeordnet, dass sie beispielsweise vor eindringendem Spritzwasser gut geschützt sind. Das Einbringen von einer oder mehreren Ausgleichsöffnungen in die Kunststoffhülle des Füllkörpers erleichtert es, wie vorstehend bereits ausgeführt, der Kunststoffhülle eine ausreichend hohe Kompressibilität quer zu ihrer Längsachse zu verleihen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Kunststoffhülle zumindest zwei Teilschalen, die zumindest partiell miteinander verschweißt sind, bevorzugt aber vollständig. Insbesondere können beide Teilschalen Randbereiche aufweisen, bevorzugt vollständig umlaufende Randbereiche, entlang derer die Teilschalen miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels Verschweißung oder Verklebung. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Teilschalen mittels Vakuumformen tiefgezogen sind. Das Vakuumformen setzt voraus, dass die Teilschalen der Kunststoffhülle ein luftdichtes Material umfassen, bevorzugt aus einem luftdichten Material bestehen.
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Besonders bewährt hat sich die Verwendung thermoplastischer Kunststoffe für die Kunststoffhülle. Insbesondere bewährt haben sich Materialien wie PE oder PP, die vakuumformbar und aufgrund ihrer thermoplastischen Eigenschaften thermisch verschweißbar sind. Darüber hinaus sind sowohl geschäumte Folien oder Platten geringer Stärke aus PE als auch aus PP verfügbar, d.h. Folien oder Platten, in denen geschlossenzellige Poren ausgebildet sind. Die Einbringung von Poren in Folien oder plattenartiges Material verringert bei gleichbleibender Materialstärke das Flächengewicht deutlich, wobei das Einbringen geschlossenzelliger Poren die Mediendichtheit des Materials gewährleistet.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Teilschalen um, mittels im Twin-Sheet-Verfahren vakuumgeformte Kunststoffteile. Das Twin-Sheet-Verfahren erlaubt es, in einem Werkzeug zum Vakuumformen zumindest zwei Teilschalen in einem Arbeitsgang auszuformen und miteinander zu verschweißen, beispielsweise entlang eines umlaufenden Rands. Mittels des Twin-Sheet-Verfahrens können ähnlich wie mittels der Blasformtechnik auf ökonomische Weise Hohlkörper ausgebildet werden, deren Innenraum vollständig gegen die Umgebung abgeschlossen ist. Dabei ist das Twin-Sheet-Verfahren insbesondere für eine Massenproduktion geeignet. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Füllkörpers zur Einführung in einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie, beispielsweise zur Herstellung eines Füllkörpers gemäß Anspruch 1 weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a. Herstellen einer Kunststoffhülle, die eine formstabile dreidimensionale Kontur aufweist,
- b. Einbringen von Schaumstoffflocken als Schüttung oder ungeordnete Flocken in den Innenraum der Kunststoffhülle
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Besonders bevorzugt werden dabei zum Herstellen der Kunststoffhülle zumindest zwei Teilschalen hergestellt, die auf geeignete Weise mediendicht miteinander verbunden werden. Als geeignete Fügeverfahren bieten sich beispielsweise Verklebung oder Verschweißung an. Dabei sind die Teilschalen bevorzugt mittels Vakuumformen oder Heißprägen bzw. Thermoformen hergestellt. Beim Vakuumformen wird insbesondere eine Herstellung von zwei Teilschalen im Twin-Sheet-Verfahren eingesetzt, wobei wie bereits erwähnt, in einem Arbeitsgang sowohl die einzelnen Teilschalen ausgebildet als auch die Teilschalen miteinander verschweißt werden.
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Zum Einbringen der Schaumstoffflocken als Schüttung in den Innenraum der Kunststoffhülle werden die Schaumstoffflocken z.B. mittels einer Schnecke oder Luftdruck in den Innenraum eingebracht.
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Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Füllkörpers zum Einbringen in den Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie so ausgeführt, dass der hergestellte Füllkörper bevorzugt vollständig mediendicht verschlossen ist. Hierzu kann die Kunststoffhülle eine Einfüllöffnung aufweisen, die nach dem Einbringen der Schaumstoffflocken in den Innenraum der Kunststoffhülle verschlossen wird, beispielsweise mittels Verschweißung. Grundsätzlich wird eine vollständig mediendichte Ausgestaltung des Füllkörpers bevorzugt. Wie einleitend aber bereits ausgeführt wurde, ist es weiterhin möglich, in der Kunststoffhülle des Füllkörpers eine oder mehrere Ausgleichsöffnungen vorzusehen, die bei einer Kompression des Füllkörpers ein Entweichen von Luft erlauben und damit die Kompressibilität des Füllkörpers verbessern. Ist eine Einfüllöffnung für die Kunststoffflocken in der Kunststoffhülle des Füllkörpers vorgesehen und wird diese nach dem Einbringen der Schaumstoffflocken nicht oder nur partiell verschlossen, so kann auch diese Einfüllöffnung als Ausgleichsöffnung dienen.
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Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zum Abdichten eines Hohlraums z.B. einer Fahrzeugkarosserie. Dieses Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a. Herstellen eines Füllkörpers gemäß Anspruch 8 oder einem der nachfolgenden Ansprüche,
- b. Komprimieren des Füllkörpers quer zu seiner Längsachse,
- c. Einführen des komprimierten Füllkörpers in Richtung seiner Längsachse in einen Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie, und
- d. Relaxation der Füllkörpers.
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Zum Komprimieren des Füllkörpers quer zu seiner Längsachse werden bevorzugt geeignete Werkzeuge verwendet, die es erlauben, einerseits den Füllkörper zu komprimieren und in seiner komprimierten Konfiguration zu Fixieren, und andererseits auch den komprimierten Füllkörper in den Hohlraum einzuführen. Ist der Hohlkörper dann in den Hohlraum eingebracht, so wird das Kompression- und Einführwerkzeug geöffnet und entfernt, worauf eine Relaxation des Füllkörpers in seiner Ausgangslage erfolgt. In vielen Fällen ist aber auch eine Eibringung von Hand möglich, d.h. die Verwendung spezieller Werkzeuge ist entbehrlich.
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Bei geeigneter Anpassung der Formgebung des Füllkörpers an die Formgebung des Hohlraums z.B. in einer Fahrzeugkarosserie ergibt sich ein Formschluss zwischen Hohlraum und Füllkörper, so dass der Füllkörper im Hohlraum mechanisch festgelegt wird, ohne dass weitere Verbindungselemente oder Verbindungsmaßnahmen erforderlich sind. Soll die Fixierung des Füllkörpers im Hohlraum weiter verbessert werden, so ist es selbstverständlich möglich, beispielsweise die Außenseite des Füllkörpers mit einem Klebstoff zu beschichten, insbesondere mit einem hitzeaktivierbaren Klebstoff. Durchfährt der Fahrzeugkarosserie eine Trocknungs- oder Einbrennstrecke beispielsweise im Rahmen des Lackierprozesses, wird der Kleber aktiviert, worauf sich eine Verklebung des Füllkörpers mit der Fahrzeugkarosserie ergibt. Darüber hinaus ist selbstverständlich auch die Verwendung geeigneter mechanischer Mittel zur Fixierung der Lage des Füllkörpers im Hohlraum z.B. einer Karosserie möglich und wird vom Umfang der Erfindung umfasst.
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Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Füllkörpers, des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Füllkörpers zum Einführen in den Hohlraum z.B. einer Fahrzeugkarosserie sowie des Verfahrens zum Abdichten eines Hohlraums z.B. in einer Fahrzeugkarosserie ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachstehend diskutierten Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel ist dabei nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr ist es exemplarisch zu verstehen und dient dem Fachmann zum Verständnis der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der zeigen:
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1: eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Rohlings eines erfindungsgemäßen Füllkörpers,
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2: eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Rohlings eines erfindungsgemäßen Füllkörpers,
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3: eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Füllkörpers,
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4: einen Schnitt durch den Füllkörper aus 3 entlang der dort gekennzeichneten Linie A-A,
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5: eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Füllkörpers zur Illustration der Kompressibilität des Füllkörpers quer zu seiner Längsachse, und
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6a bis 6c: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Kunststoffhülle eines erfindungsgemäßen Füllkörpers.
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Der aus 1 ersichtliche Rohling eines Füllkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine aus geschäumten PE im Twin-Sheet-Verfahren vakuumgeformte Kunststoffhülle 10, die eine dreidimensionale Formgebung aufweist. Das plattenförmige PE-Ausgangsmaterial ist geschlossenzellig und weist eine Materialstärke von etwa 1 bis 6 Millimetern auf. Die Zellgröße beträgt typisch 0,1 bis 0,75 mm. Die Teilschalen 12, 14 sind entlang eines weitgehend umlaufenden Rands 16 mediendicht thermisch miteinander verschweißt. Der Rohling, d.h. die ungefüllte Kunststoffhülle 10, weist eine bei der Herstellung des Rohlings ausgebildete Einfüllöffnung 18 auf, über die Schaumstoffflocken in den Innenraum des Rohlings eingebracht werden können. Die Einfüllöffnung kann im Rahmen des zur Herstellung des Rohlings verwendeten Vakuumformverfahrens in die Kunststoffhülle ausgeformt werden, indem an geeigneter Stelle z.B. durch Stanzen lokal ein Fenster eingebracht wird. Ein Stanzwerkzeug kann bereits im Formwerkzeug für das Vakuumformen vorgesehen sein. Darüber hinaus kann das Fenster aber auch nach dem Vakuumformen der Kunststoffhülle 10 eingebracht, z.B. gestanzt oder geschnitten, werden.
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Die Einfüllöffnung 18 wird nach dem Einbringen der Schaumstoffflocken in den Innenraum der Kunststoffhülle 10 beispielsweise mittels eines Deckels (nicht dargestellt) verschlossen, der mit der Kunststoffhülle 10 verschweißt oder verklebt wird. Insbesondere kann der Deckel beim Herstellen der Kunststoffhülle 10 so aus einer Teilschale 12, 14 ausgestanzt werden, dass er über ein Filmscharnier gelenkig mit der betreffenden Teilschale verbunden bleibt.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Füllkörper ist aus 2 ersichtlich. Hier ist an einem Ende der Kunststoffhülle 10 eine Öffnung 19 für Stützluft ausgebildet, über die bei der Herstellung der Kunststoffhülle mittels Vakuumformen unterstützend Luft in den Innenraum des Füllkörpers 10 geblasen wird. Diese Öffnung 19 kann nachfolgend auch als Einfüllöffnung für die Schaumstoffflocken verwendet und nach dem einbringen thermisch verschweißt werden.
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In einem gebrauchsfertigen Füllkörper 1, von dem ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht aus 3 ersichtlich ist, ist der mediendicht verschlossene Innenraum der Kunststoffhülle 10 soweit technisch möglich vollständig mit Schaumstoffflocken aus einem offen- oder gemischtzelligen PU-Schaum ausgefüllt. Bei den Schaumstoffflocken kann es sich um zu Flocken verarbeitete Verschnittreste von Zuschnitten aus PU-Schaumstoffplatten handeln, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Formschaumteilen, thermogeformten Motorhaubenisolationen oder Stirnwandverkleidungen für Personenkraftfahrzeuge anfallen. Dabei kann es sich um sortenreine PU-Schaumstoffe handeln oder auch um mehrkomponentige Schaumstoffe, die z.B. mit einer Schwerschicht versehen sind. Die Verwendung von offenzelligem PU-Schaumstoff als Material für die Schaumstoffflocken hat sich aufgrund der guten akustischen Eigenschaften, der guten Brandhemmung und der niedrigen Schadstoffbelastung z.B. durch ausgasende, bei der Produktion nicht ausreagierte Monomere besonders bewährt.
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4 zeigt einen Schnitt durch den Füllkörper 1 aus 3, aus dem der mit Schaumstoffflocken 20 vollständig ausgefüllte Innenraum der Kunststoffhülle 10 ersichtlich wird.
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5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllkörpers 1, der eine regelmäßig geformte, mediendicht abgeschlossene Kunststoffhülle 10 in Form eines Quaders mit einer Längsachse L aufweist. Wird die mit Schaumstoffflocken ausgefüllte Kunststoffhülle 10 z.B. mittels eines geeigneten Werkzeugs quer zu ihrer Längsachse L komprimiert, so erhöht sich der Innendruck in der Kunststoffhülle 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die quer zur Längsachse L orientierten Endflächen der Kunststoffhülle membranartig ausgebildet, z.B. durch eine gegenüber den in Richtung der Längsachse ausgedehnten Mantelflächen verringerte Materialstärke. Im unkomprimierten/relaxierten Füllkörper 10 sind diese mit 40 bezeichnet. Die beschriebene Kompression der Kunststoffhülle 10 (gestrichelt in 5 dargestellt) führt also zu einer Erhöhung des Innendrucks, die wiederum zu einer elastischen Deformation der Endflächen, die in 5 mit 42 bezeichnet sind, führt. Wird die Kompression des Füllkörpers 1 quer zu seiner Längsachse L wieder aufgehoben, so relaxiert der Füllkörper 1 in seine ursprüngliche Form, wobei die Rückstellung nicht nur durch die intrinsische Rückstellwirkung der elastisch verformten vakuumgeformten Kunststoffhülle 10 bewirkt wird, sondern auch durch das im mediendicht verschlossenen Innenraum der Kunststoffhülle 10 eingeschlossene komprimierte Gasvolumen sowie durch die elastisch komprimierten Schaumstoffflocken unterstützt wird. Letztere Rückstellwirkung ist besonders groß, wenn die Schaumstoffflocken gemischtzellig sind oder einen geschlossenzelligen Anteil aufweisen.
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Ein mögliches Herstellungsverfahren für die Kunststoffhülle 10 eines erfindungsgemäßen Füllkörpers 1 ist in den 6a bis 6c illustriert. Zwei Platten 50 aus geschäumtem geschlossenzelligem PE mit einer Materialstärke von bevorzugt 1 bis 6 Millimetern werden beabstandet voneinander in die Kavität 66 eines geöffneten Formwerkzeugs 60 (obere Formhälfte 62, untere Formhälfte 64) zum Vakuumformen eingebracht. Weiterhin wird eine Flächenheizung 68 z.B. zwischen die PE-Platten 50 eingebracht, um die PE-Platten 50 aufzuheizen. Haben die thermoplastischen PE-Platten 50 die erforderliche Verarbeitungstemperatur von z.B. 180°C bis 190°C erreicht, so wird die Heizung 68 zurückgezogen und die Kavität 66 geschlossen (6b). Zugleich wird an den Formhälften 62, 64 ein Vakuum angelegt, so dass sich die PE-Platten 50 an die Innenwandung der Formhälften 62, 64 anlegen. Unterstützend kann zwischen die PE-Platten 50 Stützluft eingeblasen werden. Durch das Schließen der Kavität 66 werden die sich ausbildenden 3d-geformten Teilschalen 12, 14 entlang eines umlaufenden Rands 16 mediendicht thermisch miteinander verschweißt. Hat sich das PE-Material ausreichend abgekühlt, so dass der hergestellte 3d-Kunststoffhohlkörper 10 eine ausreichende Formstabilität aufweist, so wird das Formwerkzeug 60 geöffnet, der Hohlkörper 10 entnommen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt (6c).
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In einem nachfolgenden separaten Arbeitsschritt kann z.B. ein Beschnitt erfolgen, um die Breite des umlaufenden Rands 16 zu minimieren. Alternativ kann der Rand 16 auch bereits beim Vakuumformen beschnitten werden. Hierzu können z.B. geeignete Schnittwerkzeuge in das Formwerkzeug eingebracht werden.
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Weiterhin kann wie bereits erwähnt eine Öffnung 18 in die Kunststoffhülle 10 geschnitten werden, über die z.B. mittels einer Schnecke komprimierte Schaumstoffflocken in den Innenraum der Kunststoffhülle 10 gefördert werden. Hierzu kann weiterhin eine Lanze verwendet werden, die in den Innenraum der Kunststoffhülle 10 eingeführt wird. Die Lage/Einführtiefe der Lanze kann während des Befüllens verändert werden, um eine optimale Raumerfüllung der Kunststoffhülle 10 zu erzielen. Ist der gewünschte Füllgrad erreicht, so wird die zur Befüllung verwendete Öffnung 18 wieder verschlossen, bevorzugt mediendicht. So kann die Öffnung 18 z.B. thermisch verschweißt werden, oder sie wird mittels eines separat ausgebildeten Deckels (nicht gezeigt) verschlossen, der in die Öffnung 18 eingeklebt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllkörper
- 10
- Kunststoffhülle
- 12
- obere Teilschale
- 14
- untere Teilschale
- 16
- Rand
- 18
- Einfüllöffnung
- 19
- Öffnung für Stützluft
- 20
- Schaumstoffflocken
- 30
- relaxierter Zustand
- 32
- relaxierte Membran
- 40
- komprimierter Zustand
- 42
- expandierte Membran
- 50
- Platte
- 60
- Formwerkzeug
- 62
- obere Formhälfte
- 64
- untere Formhälfte
- 66
- Kavität
- 68
- Flächenheizung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0680854 A1 [0002, 0004]
- DE 3506004 A1 [0005, 0005, 0005, 0005]
