Projektilinjektionstechnik beim Spritzgießen von Flüssigsiliconkautschuken

Elastomere Hohlkörper werden üblicherweise im Dornverfahren, einem mehrstufigem und aufwendigem Extrusionsprozess, gefertigt. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von komplexen Hohlkörpern ist die gas- oder wassergetriebene Projektilinjektionstechnik (PIT), die bisher jedoch lediglich in der Thermoplastverarbeitung eingesetzt wird.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Bereitstellung eines grundlegenden anlagen- und verfahrenstechnischen Wissens, mit dem elastomere Hohlkörpern aus Flüssigsiliconkautschuk (LSR) unter Verwendung der heißwassergetriebenen Projektilinjektionstechnik hergestellt werden können. Der Einsatz von überhitztem Wasser gewährleistet hierbei eine volumenstromgeregelte Fluidinjektion sowie einen zusätzlichen Wärmeeintrag in die Kavität. Somit ist dieses Verfahren eine Weiterentwicklung der klassischen gas- oder wassergetriebenen Projektilinjektionstechnik.
Die grundsätzliche Eignung der Projektilinjektionstechnik zur Herstellung von unverstärkten Hohlkörpern aus Flüssigsiliconkautschuken wird mittels einer Machbarkeitsstudie und einer einfachen Anlagentechnik nachgewiesen. Um das vollständige Potenzial der Projektilinjektionstechnik für die Elastomerverarbeitung jedoch auszuschöpfen, wird im Anschluss eine modifizierte Anlagentechnik aufgebaut, mit der erstmals überhitztes Wasser als Prozessfluid eingesetzt werden kann. Der Einsatz des überhitzten Wassers ermöglicht, die Fluidinjektion zu regeln, ohne dass durch kaltes Prozesswasser die Vernetzungsreaktion unterbunden wird. Neben den klassischen Einflussfaktoren wie der Werkzeugtemperatur oder der Verfahrensvariante kann so auch die Fluidinjektion zur Steuerung der Restwanddickenverteilung verwendet und eine homogenere Restwanddicke reproduzierbar eingestellt werden. Zudem reduziert sich die notwendige Heizzeit signifikant durch den zusätzlichen Wärmeeintrag in die Kavität im Vergleich zur gasgetriebenen Projektilinjektionstechnik. Die heißwassergetriebene Projektilinjektionstechnik kann darüber hinaus zur Herstellung verstärkter Hohlkörper eingesetzt werden, sodass die Berstdruckfestigkeit der Hohlkörper signifikant zunimmt. Die Untersuchungen zur Herstellung verstärkter Hohlkörper zeigen jedoch auch, dass die Bauteilqualität mittels der Prozessparameter kaum mehr beeinflussbar ist und die Reproduzierbarkeit des Prozesses stark abnimmt.