RIM VERFAHREN

Bei den Begriffen Kunststoffspritzguss und Reaktionsspritzguss kommt es selbst unter erfahrenen Ingenieuren des Öfteren zu Missverständnissen. Mit dem Wort Reaktion wird jedoch bereits signalisiert, dass zwischen den beiden Verfahren große und wichtige Unterschiede bestehen. Da es sich beim Reaction Injection Moulding-Verfahren um einen Reaktionsprozess handelt, bei dem eine chemische Reaktion stattfindet, kann man hierbei von einem Herstellungsverfahren sprechen. Unmittelbar vor der Verarbeitung wird der Kunststoff über eine chemische Reaktion erzeugt. Bei der Polyaddition reagieren Polyol und Isocyanat zu Polyurethan. Während der chemischen Reaktionen dehnen sich die Polymere aus und verdicken sich. Erst nachdem die Masse in das erhitzte Werkzeug eingespritzt wird, härtet sie aus. Dadurch wird die Produktion komplizierterer Konstruktionen als beim herkömmlichen Spritzgießen möglich. 

Das Reaction Injection Moulding-Verfahren kann grob in die folgenden drei Schritte gegliedert werden:

• Reaction: Polyol und Isocyanat werden miteinander vermischt und es kommt zu einer chemischen Reaktion zwischen den beiden Materialien

• Injection: Das reaktive Gemisch wird in das Werkzeug beziehungsweise die Form injiziert

• Moulding: Die Masse härtet in der Form aus, wodurch das gewünschte Formteil entsteht

Vermischung

Der erste Schritt bei der Entstehung des mit dem RIM-Verfahren hergestellten Formteils ist die Vermischung der beiden Komponenten Polyol und Isocyanat. In separaten Kreisläufen werden die zwei Bestandteile in der RIM-Anlage durch Dosierzylinder und Pumpen befördert. Ist noch keine Vermischung erfolgt, werden die Komponenten in einem Kreislauf zurück in den Materialbehälter befördert. Soll ein Formteil hergestellt werden, zieht sich der Steuerkolben des Mischkopfs zurück, wodurch die beiden Bestandteile unter großem Druck aufeinander treffen. 

Durch die Vermischung der beiden Komponenten kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der Polyurethan entsteht. Da die beiden, miteinander reagierenden Teile eine sehr hohe Reaktivität aufweisen, werden als RIM-Anlagen vor allem Hochdruck-Dosiermaschinen verwendet. Die beiden Komponenten werden also unter sehr hohem Druck miteinander vermengt. Der enorme Druckaufbau für die Vermischung erfolgt im Mischkopf über eine Kombination aus Düsen und Nadeln, wobei für jede der zwei Komponenten jeweils eine Düse und eine Nadel im Mischkopf vorhanden ist. Der benötigte Druck kann über den Durchmesser der Düsenöffnung und die Stellung der Nadel eingestellt werden. Bei der Justierung müssen zudem die Viskosität und die Fördermenge berücksichtigt werden.

Nach der Vermischung erfolgt die Injektion in das Werkzeug beziehungsweise in die Form.

Injektion in das Werkzeug

Durch den Nachmischer gelangt das entstandene Polyurethan direkt in das Werkzeug beziehungsweise in die Form, wodurch die Eigenschaften der Mischung erhalten bleiben. Das Werkzeug ist dabei in einer Presse verbaut, die das Werkzeug trotz hohem Forminnendruck zuhält. Der Forminnendruck entsteht beim Einspritzen der Masse in das Werkzeug, in dem das Bauteil entsteht. Da die flüssige Masse einen geringeren Druck und eine geringere Temperatur erfordern als beim herkömmlichen Spritzgießen, reichen verhältnismäßig kostengünstige Werkzeuge aus Aluminium oder Polymerbeton vollkommen aus. Die Formen werden mäßig erhitzt, während die exotherme Reaktion dazu führt, dass sich die Masse innerhalb kurzer Zeit auf etwa 325°C erhitzt. Dies wiederum führt zu einer sehr schnellen Aushärtung der Masse.

Aushärtung

Je nach Größe, Wandstärke, Funktion und Geometrie variiert die Zeit für die Aushärtung zwischen unter einer Minute bis zu mehreren Minuten. Ist die Aushärtung abgeschlossen, kann das fertige Bauteil aus dem Werkzeug entnommen werden.