DE10117979A1 - Formwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Ein Formwerkzeug mit einem Formraum zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff unter Wärmezufuhr mittels durch das Formwerkzeug eingekoppelter Mikrowellenenergie zeichnet sich dadurch aus, daß es überwiegend aus einem duroplastischen Kunststoff auf der Basis von Cyanatharzen und/oder Triazin-Polymeren besteht. Ein solches Formwerkzeug weist einerseits eine hohe Temperaturstabilität auf, andererseits ist aufgrund der niedrigen Dielektrizitätskonstanten der erfindungsgemäßen Harze sichergestellt, daß sich das Formwerkzeug während der Mikrowellenbehandlung nicht unkontrolliert aufheizt. Weiterhin ist es mikrowellendurchlässig und auf einfache und kostengünstige Weise durch Gießen herstellbar. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formwerkzeugs vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug mit einem Formraum zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff unter Wärme­ zufuhr mittels durch das Formwerkzeug eingekoppelter Mikro­ wellenenergie und ein Verfahren zur Herstellung eines sol­ chen Formwerkzeugs.

Derartige Formwerkzeuge finden auf dem Gebiet der Kunst­ stofftechnik verbreitet Verwendung. Ein Haupteinsatzgebiet liegt in der Herstellung von Formteilen aus Partikelschaum, indem geschäumte oder vorgeschäumte Partikel aus thermopla­ stischen oder thermoelastischen Polymeren mit einem Mikro­ wellen absorbierenden Medium benetzt oder beschichtet in das Formwerkzeug eingebracht, dieses verschlossen und die Partikel mittels Mikrowellenstrahlung verschmolzen und/oder unter Freisetzung eines Treibmittels zusätzlich expandiert werden (US 3,010,157, US 3,193,874, US 3,253,064, US 4,298,324, DE 196 48 525, DE 196 48 526, DE 196 48 093, DE 196 48 094, DE 196 54 860, DE 198 60 611, EP 0 886 590).

Bei diesen Verfahren wird das die Partikel benetzende Medi­ um unter hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung, de­ ren Frequenz etwa der Resonanzfrequenz der Moleküle des Me­ diums entspricht, erhitzt und die Wärme an die Polymerpar­ tikel abgegeben. Durch die Wärme verschmelzen die Partikel und expandieren gegebenenfalls unter Freisetzung eines Treibmittels. Die Polymerpartikel können ihrerseits die Strahlung absorbieren oder auch bezüglich der Strahlung durchlässig sein.

Wird ein flüssiges strahlungsabsorbierendes Medium einge­ setzt, so wird es in der Regel verdampft und gleichmäßig in dem Formwerkzeug verteilt. Die WO 90/08642 beschreibt ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus ex­ pandierbaren Kunststoffpartikeln in einem für Mikrowellen durchlässigen Formwerkzeug, das in einem Mikrowellenfeld rotierbar ist.

Weiterhin sind Formwerkzeuge auch zur kontinuierlichen Her­ stellung von ihm wesentlichen strangförmigen Formteilen aus thermoplastischen oder thermoelastischen Polymeren bekannt. Die DE 196 48 093 beschreibt ein kontinuierliches Verfahren zum thermischen Verbinden von Polymerschaumpartikeln mit­ tels Mikrowellenenergie, indem die Partikel in Gegenwart eines Mikrowellen absorbierenden Mediums komprimiert, einem Formwerkzeug nach Art eines Schneckenextruders aufgegeben und durch ein Mikrowellenfeld einer das Extrudiergehäuse umgebenden Mikrowellen-Energiequelle unter Verschmelzen der Partikel geführt werden. Der EP 0 229 708 ist ein Extruder mit einer Mikrowellenheizeinrichtung zum Plastifizieren des aufgegebenen Materials entnehmbar, wobei eine Wandung des Gehäuses der Mikrowellenheizeinrichtung aus einem druckfe­ sten dielektrischen Material zum Einkoppeln der Mikrowel­ lenenergie in das durch die Mikrowellenheizeinrichtung ge­ führte, zu plastifizierende Material besteht.

Ferner sind Formwerkzeuge aus dielektrischen Materialien zum Aushärten von duroplastischen Kunststoffen mittels Mi­ krowellenenergie bekannt (US 4,269,581). Die DE 8 48 567 be­ schreibt ein Formwerkzeug zur Herstellung von Formteilen aus Schwammkautschuk durch Vulkanisieren von verschäumter Kautschukmilch mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung. Das Formwerkzeug besteht aus einem mit Kunstharz imprägnierten geschichteten Material, z. B. aus gewebtem Glastuch. Als Kunstharz wird ein Mischpolymer aus einer ei­ ne Ethylengruppe enthaltenden monomeren Verbindung, einem ungesättigten Alkydharz und einem Glykol vorgeschlagen.

Die bekannten Formwerkzeuge bestehen in der Regel aus Kera­ mik, z. B. Aluminiumoxid-Keramiken, oder Kunststoff. Während keramische Formwerkzeuge aufgrund der schlechten Verarbeit­ barkeit von Keramiken nur aufwendig und teuer herstellbar sind, weisen Formwerkzeuge aus Kunststoff, wie Polytetra­ fluorethen (PTFE) oder langkettigen Silikonen, zumeist eine für hohe Drucke während des Formvorgangs zu geringe Stei­ figkeit auf. Bei Formwerkzeugen aus thermoplastischen Kunststoffen kommt eine in der Regel nicht ausreichende Temperaturstabilität hinzu. Im Falle von Formwerkzeugen aus Kunstharzen, wie Phenol- oder Epoxidharzen, ist wiederum die verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante des Werk­ zeugmaterials nachteilig, die zu einem hohen Verlustfaktor der Mikrowellenstrahlung und zu einem unkontrollierten Auf­ heizen des Formwerkzeugs während der Bestrahlung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach und kostengünstig herstellbares Formwerkzeug der eingangs ge­ nannten Art vorzuschlagen, welches einerseits eine niedri­ gere Dielektrizitätskonstante aufweist, andererseits eine zur Herstellung von Formteilen aus nahezu beliebigen Kunst­ stoffen hinreichende Festigkeit und Temperaturstabilität aufweist. Sie ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Formwerkzeugs gerichtet.

Der erste Teil dieser Aufgabe wird bei einem Formwerkzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Form­ werkzeug überwiegend aus einem duroplastischen Kunststoff auf der Basis von Cyanatharzen und/oder Triazin-Polymeren besteht.

Untersuchungen haben gezeigt, daß ein duroplastischer Kunststoff auf der Basis von Cyanatharzen und/oder Triazin- Polymeren des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs eine außeror­ dentlich niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist. So be­ trägt der dielektrische Verlustfaktor für hochfrequente elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich je nach Zusammensetzung des Kunststoffs etwa 0,01 bis 0,001, so daß eine unkontrollierte Erhitzung des Formwerkzeugs während der Bestrahlung mit Mikrowellenenergie zuverlässig verhin­ dert und ein hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Mikrowel­ lenenergie sichergestellt wird. Der erfindungsgemäß vorge­ sehene duroplastische Kunststoff weist weiterhin eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Temperaturstabilität sowie eine hohe Abriebfestigkeit und Inertheit gegenüber Chemikalien auf, so daß das Formwerkzeug sowohl zur Herstellung von Formteilen aus duroplastischen Kunststoffen durch Aushärten als auch zur Herstellung von Formteilen aus thermoplasti­ schen oder thermoelastischen Formteilen, z. B. aus Partikel­ schaum, mittels Mikrowellenenergie geeignet ist. Das Form­ werkzeug ist ferner auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar, was weiter unten in Verbindung mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren näher erläutert ist.

Besteht das Formwerkzeug aus einem duroplastischen Kunst­ stoff auf der Basis von Cyanatharzen, so ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß der Kunststoff ein Reaktionspro­ dukt aus Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit we­ nigstens zwei Cyanatgruppen (-O-C∼N) mit Formaldehyd und/­ oder mit Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit we­ nigstens zwei Pyrrol-2,5-diongruppen (Maleinimidogruppen) und/oder Epoxygruppen ist. Um eine niedrige Dielektrizi­ tätskonstante sicherzustellen, enthält die Ausgangsmischung des Kunststoffs vorzugsweise wenigstens 50 Mass.-%, insbe­ sondere wenigstens 75 Mass.-% von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit wenigstens zwei Cyanatgruppen. Derartige Verbindungen sind z. B. durch Reaktion von Alkoho­ len mit Salzen der Cyansäure (H-O-C∼N) synthetisierbar, wo­ bei als Alkohole insbesondere Phenole mit einem oder mehre­ ren Benzolringen in Frage kommen.

Besteht das Formwerkzeug aus einem duroplastischen Kunst­ stoff auf der Basis von Triazin-Polymeren, so ist in bevor­ zugter Ausführung vorgesehen, daß der Kunststoff ein Reak­ tionsprodukt aus 1,2,4-Triazin und/oder 1,3,5-Triazin und/­ oder deren Derivate, insbesondere 2,4,6-Triamino-1,3,5- Triazin, mit Formaldehyd und/oder mit Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit wenigstens zwei Pyrrol-2,5-dion­ gruppen (Maleinimidogruppen) und/oder Epoxygruppen ist. Die auf diese Weise z. B. erhaltenen Formaldehydharze von 2,4,6-Triamino-1,3,5-Triazin (Melamin-Formaldehyd-Harze) finden bereits verbreitet Verwendung in Laminaten und Be­ schichtungen elektrischer Bauteile, Küchengeräte etc. Al­ ternativ kann ein solcher Kunststoff auch ein durch Cyclo­ trimerisierung von Nitrilgruppen (-C∼N) enthaltenden Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren erhaltenes Reaktionspro­ dukt sein.

Um die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Druck­ festigkeit, des Formwerkzeugs zu erhöhen, ist in bevorzug­ ter Ausführung vorgesehen, daß der Kunststoff mit faserför­ migen und/oder im wesentlichen sphärischen Partikeln aus im wesentlichen mikrowellendurchlässigen Materialien verstärkt ist. Hierbei kommen vornehmlich Quarz- oder Glaspartikel, insbesondere Siliciumoxid- und/oder Aluminiumoxidpartikel in Frage.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist der Kunststoff des Formwerkzeugs zumindest in seinem den Formraum begrenzenden Bereich porös. Ein solches Formwerkzeug ist insbesondere zur Herstellung von Formteilen aus Partikelschaum vorteil­ haft, da die den Formraum begrenzenden, porösen Formwände des Formwerkzeugs eine Diffusion eines in der Regel in den gasförmigen Zustand überführten Mikrowellen absorbierenden Mediums zum thermischen Verbinden der Polymerpartikel und somit eine einwandfreie Oberfläche des gebildeten Formteils durch oberflächige Dampfzirkulation ermöglichen.

Im Falle eines vollständig porös ausgebildeten Formwerk­ zeugs ist der Kunststoff des Formwerkzeugs mit Vorzug au­ ßenseitig mit einem kompakten mikrowellendurchlässigen Ma­ terial beschichtet, wobei das Beschichtungsmaterial vor­ zugsweise aus der Gruppe der Cyanatharze, Triazin-Polymere und/oder Silikon gewählt ist. Der Kunststoff des Formwerk­ zeugs kann alternativ auch lediglich im Bereich des Form­ raums porös ausgebildet sein, wobei er z. B. in denjenigen Bereichen des Formraums, in denen eine einwandfreie Ober­ fläche des Formteils erwünscht ist, poröse Abschnitte auf­ weisen kann.

Weist das Formwerkzeug wenigstens ein Ober- und wenigstens ein Unterwerkzeug auf, so ist zur Abdichtung derselben aus Gründen der dielektrischen Eigenschaften in bevorzugter Ausführung eine Silikondichtung vorgesehen.

Ein zur Herstellung von Formteilen aus Partikelschaum vor­ gesehenes Formwerkzeug weist in bevorzugter Ausführung we­ nigstens eine mit dem Formraum verbundene Leitung auf, wo­ bei es beispielsweise eine Zuführleitung zum Beaufschlagen des die Partikel aufnehmenden Formraums mit einem Mikrowel­ len absorbierenden Medium und eine Abführleitung zum Ent­ lüften und/oder Ableiten des Mediums nach Überführen des­ selben in die Gasphase aufweisen kann. Jede Leitung steht vorzugsweise über wenigstens einen porösen Werkzeugbereich mit dem Formraum in Verbindung, wobei insbesondere die Ab­ führleitung zum Abführen des Mikrowellen absorbierenden Me­ diums mit Vorzug an mehrere Formwände des Formraums ange­ schlossen ist, um ein gleichmäßiges Abführen des Mikrowel­ len absorbierenden Mediums während der Bestrahlung zu ge­ währleisten und eine homogene Verteilung des Mediums in der Partikelschüttung und folglich eine homogene Temperaturver­ teilung sicherzustellen, die ein homogenes und gleichförmi­ ges thermisches Verbinden der Partikel gewährleistet.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der den Formraum begrenzenden Formwände des Formwerkzeugs mit einer Mikrowellenstrahlung zumindest teilweise absorbierenden Be­ schichtung versehen sein, um eine ausreichende Erhitzung der Polymerpartikel an den Formwänden sicherzustellen und dem Formteil eine einwandfreie Oberfläche zu verleihen. Ebenfalls ist ein in den Formraum einbringbares Inlay aus einem Mikrowellen zumindest teilweise absorbierenden Mate­ rial denkbar.

Um einerseits den Abkühlvorgang des Formteils nach der Mi­ krowellenbestrahlung zu beschleunigen, andererseits den Formraum gegebenenfalls vor Prozeßbeginn aufzuwärmen, ist das Formwerkzeug vorzugsweise mit den Formraum umgebenden Fluid-Kanälen zum Temperieren des Formwerkzeugs und/oder des Formteils ausgestattet. Als Fluid wurden vorzugsweise solche eingesetzt, die mikrowellendurchlässig sind, z. B. Silikonöl.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß dem Formwerkzeug zu­ mindest an seinen einer Mikrowellenstrahlungsquelle abge­ wandten Seiten eine metallische Reflexionseinrichtung zuge­ ordnet ist, welche die Mikrowellenstrahlung auf den Form­ raum des Formwerkzeugs fokussiert.

Die Erfindung betrifft auch ein einfaches und kostengünsti­ ges Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Form­ werkzeugs, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

• - Erstellen eines Negativmodells des Formwerkzeugs und Anordnung desselben in wenigstens einer Gießform für das Formwerkzeug;
• - Abgießen der Gießform mit flüssigen Mischungen von Mo­ no-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren der vorgenannten Art und gegebenenfalls wenigstens einem Härtungskataly­ sator;
• - Aushärten des Gießlings zum Formwerkzeug durch Zuführen von thermischer Energie;
• - Entnehmen des Formwerkzeugs aus der Gießform.

Das Formwerkzeug oder die es bildenden Teile werden also auf einfache Weise nach Herstellen einer Gießform mittels eines Modells durch Gießen flüssiger Mischungen der vorge­ nannten Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren herge­ stellt, welche durch Zuführen von thermischer Energie, bei­ spielsweise durch Bestrahlen mit Mikrowellen, zu einem ver­ netzten duroplastischen Kunststoff ausgehärtet werden.

Stattdessen können das Formwerkzeug bzw. dessen Teile na­ türlich auch aus Rohlingen, die in entsprechender Weise ge­ gossen werden, durch spanabhebende oder spanlose Umformver­ fahren hergestellt werden.

Zur Erhöhung der Festigkeit des Formwerkzeugs ist vorgese­ hen, daß in zumindest ein Mono-, Di-, Oligo- oder Prepoly­ mer faserförmige und/oder im wesentlichen sphärische Parti­ kel aus im wesentlichen mikrowellendurchlässigen Materia­ lien eindispergiert werden, wobei vornehmlich Quarz- und/oder Glaspartikel, insbesondere Siliciumoxid- und/oder Aluminiumoxidpartikel, in Frage kommen.

Zur Herstellung eines porösen Formwerkzeugs kann wenigstens einem Mono-, Di-, Oligo- oder Prepolymer ein Treibmittel zugesetzt und dieses während des Aushärtens aktiviert wer­ den, oder es wird wenigstens einem Mono-, Di- oder Oligo- oder Prepolymer ein löslicher Feststoff in Partikelform zu­ gesetzt und dieser nach dem Aushärten unter Einsatz von Lö­ sungsmitteln ausgewaschen.

Im Falle eines gänzlich porösen Formwerkzeugs wird dieses vorzugsweise nach dem Aushärten außenseitig mit einem kom­ pakten mikrowellendurchlässigen Material beschichtet, wobei das Beschichtungsmaterial insbesondere aus der Gruppe Cya­ natharze, Triazin-Polymere und/oder Silikon gewählt wird.

Zur Herstellung eines teilporösen Formwerkzeugs, wie eines nur in seinem an den Formraum angrenzenden Bereich porös ausgebildeten oder eines im Bereich des Formraums poröse Abschnitte aufweisenden Formwerkzeugs, kann auch ein Modell des kompakten Bereichs sowie ein bzw. mehrere Modelle des/­ der porösen Bereichs/Bereiche des Formwerkzeugs erstellt, die Bereiche des Formwerkzeugs getrennt voneinander gegos­ sen und ausgehärtet und anschließend die porösen Bereiche in den kompakten Bereich des Formwerkzeugs eingefügt wer­ den. Hierbei werden die porösen Bereiche mit Vorzug in den kompakten Bereich eingeklebt, wobei als Kleber bevorzugt flüssige Mischungen von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepo­ lymeren der vorgenannten Art mit gegebenenfalls wenigstens einem Härtungskatalysator eingesetzt und ausgehärtet wer­ den. Auf diese Weise werden die porösen Bereiche mit dem kompakten Bereich des Werkzeugs durch kovalente Bindungen dauerhaft miteinander verbunden.

Ist ein Formwerkzeug erwünscht, welches mit dem Formraum verbundene Leitungen und/oder den Formraum umgebende Fluid- Kanäle aufweist, so werden in vorteilhafter Weise vor dem Gießen des Formwerkzeugs Kerne solcher Leitungen und/oder Fluidkanäle aus einem Feststoff mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Zersetzungstemperatur des ausgehärte­ ten Kunststoffs des Formwerkzeugs in der Gießform angeord­ net und nach dem Aushärten des Formwerkzeugs ausgeschmol­ zen. Alternativ können die mit dem Formraum des Formwerk­ zeugs verbundenen Leitungen und/oder die den Formraum umge­ benden Fluid-Kanäle separat hergestellt, vor dem Gießen des Formwerkzeugs in der Gießform angeordnet und in das Form­ werkzeug eingegossen werden. Im letztgenannten Fall werden die Leitungen und/oder die Fluid-Kanäle wiederum vorzugs­ weise aus flüssigen Mischungen von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren der vorgenannten Art und gegebenen­ falls wenigstens einem Härtungskatalysator gegossen und ausgehärtet.

Zumindest ein Teil der den Formraum begrenzenden Formwände des Formwerkzeugs können auf an sich bekannte Weise mit ei­ nem Mikrowellen zumindest teilweise absorbierenden Material beschichtet werden.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur: eine schematische Schnittansicht eines Formwerk­ zeugs zur Herstellung von Formteilen mittels Mi­ krowellenenergie.

Das in der Zeichnung dargestellte Formwerkzeug 1 umfaßt ein Unterwerkzeug 2 und ein Oberwerkzeug 3, die einen zur Auf­ nahme einer Schüttung von Polymerschaumpartikeln dienenden Formraum 4 begrenzen. Das Oberwerkzeug 3 ist bezüglich dem Unterwerkzeug 2 zwischen einer Position, die ein Befüllen des Formraums 4 gestattet (nicht gezeigt) und einer Positi­ on, in der es in das Unterwerkzeug 2 eintaucht und den Formraum 4 verschließt, beweglich.

Der Formraum 4 weist eine Zuführleitung 5 zum Beaufschlagen des Formraums 4 mit einem Mikrowellen absorbierenden Medium und eine Abführleitung 6 zum Entlüften und/oder Ableiten des insbesondere während der Bestrahlung in den dampfförmi­ gen Zustand überführten Mediums auf. Für die Leitungen 5, 6 kann z. B. jeweils ein mit einem Ventil ausgestatteter An­ schluß vorgesehen sein, wobei die Ventile vorzugsweise in der Schließstellung gehalten sind und beim Anschließen ei­ nes zugehörigen Anschlußstücks automatisch öffnen (nicht dargestellt).

Die Abführleitung 6 ist über zu einer Ringleitung 7 zusam­ mengeschlossene, um den Formraum 4 verteilt angeordnete Ka­ näle 8 mit dem Formraum 4 verbunden. In der gezeigten Aus­ führung sind die Kanäle 8 an sämtliche, den Formraum 4 be­ grenzende Formwände des Unterwerkzeugs 2 angeschlossen und stehen mit dem Formraum 4 über einen diesen begrenzenden porösen Bereich 9 in Verbindung, der einerseits eine Diffu­ sion eines in den gasförmigen Zustand überführten Mikrowel­ len absorbierende Mediums, andererseits eine einwandfreie Oberfläche eines gebildeten Formteils durch oberflächige Dampfzirkulation ermöglicht. In gleicher Weise steht die Zuführleitung 5 mit einem den Formraum 4 begrenzenden porö­ sen Bereich 10 des Oberwerkzeugs 3 in Verbindung.

Das Formwerkzeug 1 - in der gezeigten Ausführung das Unter­ werkzeug 2 - weist ferner um den Formraum 4 verteilt ange­ ordnete Fluid-Kanäle 11 zum Temperieren des Formwerkzeugs 1 bzw. des erhaltenen Formteils auf, welche über einen Ein­ laßstutzen 12 und einen Auslaßstutzen 13 mit einem gasför­ migen (z. B. Druckluft) oder flüssigen (z. B. Wasser) Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagbar sind.

Zur Abdichtung des Formwerkzeugs 1 ist eine in einer Aus­ nehmung 14 des Unterwerkzeugs 2 angeordnete Silikondich­ tung 15 vorgesehen, die in der Schließstellung am kompakten Bereich des Oberwerkzeugs 3 anliegt.

Das Formwerkzeug 1 besteht z. B. aus einem duroplastischen Kunststoff auf der Basis von Cyanatharzen, welcher durch Reaktion von etwa 5 Mass.-% eines Epoxidharzes, etwa 15 Mass.-% eines Maleimidharzes und etwa 80 Mass.-% eines Cyanatgruppen enthaltenden Monomers erhalten ist. Als Mono­ mer wurde im vorliegenden Fall Bisphenol-A eingesetzt, des­ sen Hydroxygruppen durch Cyanatgruppen, z. B. durch Reaktion von Bisphenol-A mit Halogencyanaten, substituiert wurden.

Zur Herstellung des Formwerkzeugs 1 werden zunächst Nega­ tivmodelle der kompakten Bereiche sowie der porösen Berei­ che 9, 10, des Ober- 3 und des Unterwerkzeugs 2 erstellt und anhand der Modelle Gießformen gefertigt. Sodann werden die porösen Bereiche 9, 10 unter Einsatz einer mit ther­ misch aktivierten Treibmitteln versetzten sowie gegebenen­ falls Zusatzstoffe, wie Katalysatoren, Härtungsbeschleuni­ ger, Benetzungsmittel, Dispergatoren, Farbstoffe etc., ent­ haltenden Harzmischung der oben genannten Zusammensetzung gegossen und unter Aktivierung des Treibmittels thermisch ausgehärtet. Zur Erhöhung der Festigkeit können der Harzmi­ schung z. B. Quarzpartikel beigemischt werden. Die Herstel­ lung der kompakten Bereiche des Formwerkzeugs 1 erfolgt auf entsprechende Weise ohne Zusatz von Treibmitteln, wobei die Leitungen 5, 6, 7, 8 bzw. die Kanäle 11 entweder separat hergestellt und in das Formwerkzeug 1 eingegossen werden, oder es werden Modelle solcher Leistungen aus einem Fest­ stoff mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Zerset­ zungstemperatur des ausgehärteten Kunststoffs in der Gieß­ form angeordnet und nach Aushärten des Formwerkzeugs ausge­ schmolzen.

Anschließend werden die porösen Bereiche 9, 10 in die kom­ pakten Werkzeugbereiche eingeklebt, wobei als Kleber zweck­ mäßig Harzmischungen mit einer der Harzmischung des Form­ werkzeugs 1 etwa entsprechenden Zusammensetzung zum Einsatz kommen. Schließlich werden die Stutzen 12, 13 am Unterwerk­ zeug 2 angeordnet, was auf beliebige bekannte Weise erfol­ gen kann. Als Material der Stutzen 12, 13 kommen im Prinzip beliebige mikrowellenbeständige Kunststoffe in Frage.

Claims (33)

1. Formwerkzeug (1) mit einem Formraum (4) zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff unter Wärmezufuhr mittels durch das Formwerkzeug (1) eingekoppelter Mikrowellen­ energie, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerk­ zeug (1) überwiegend aus einem duroplastischen Kunst­ stoff auf der Basis von Cyanatharzen und/oder Triazin- Polymeren besteht.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Reaktionsprodukt aus Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit wenigstens zwei Cya­ natgruppen (-O-C∼N) mit Formaldehyd und/oder mit Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren mit wenigstens zwei Pyrrol-2,5-diongruppen (Maleinimidogruppen) und/oder Epoxygruppen ist.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Reaktionsprodukt aus 1,2,4- Triazin und/oder 1,3,5-Triazin und/oder deren Derivate, insbesondere 2,4,6-Triamino-1,3,5-triazin, mit Formal­ dehyd und/oder mit Mono-, Di-, Oligo- und/oder Pre­ polymeren mit wenigstens zwei Pyrrol-2,5-diongruppen (Maleinimidogruppen) und/oder Epoxygruppen ist.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein durch Cyclotrimerisierung von Nitrilgruppen (-C∼N) enthaltenden Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren erhaltenes Reaktionsprodukt ist.

5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit faserförmigen und/oder im wesentlichen sphärischen Partikeln aus im wesentlichen mikrowellendurchlässigen Mineralien ver­ stärkt ist.

6. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit Quarz- oder Glaspartikeln, ins­ besondere Siliziumoxid- und/oder Aluminiumoxidparti­ keln, verstärkt ist.

7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff zumindest in seinem den Formraum (4) begrenzenden Bereich (9, 10) porös ist.

8. Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff im wesentlichen vollständig porös ausgebildet ist.

9. Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Kunststoff außenseitig mit einem kompak­ ten mikrowellendurchlässigen Material beschichtet ist.

10. Formwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial aus der Gruppe der Cyanatharze, Triazin-Polymere und/oder Silikon gewählt ist.

11. Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff im Bereich des Formraums (4) poröse Abschnitte aufweist.

12. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) wenigstens ein Ober- (3) und wenigstens ein Unterwerkzeug (2) auf­ weist, die mittels einer Silikondichtung (15) gegenein­ ander abgedichtet sind.

13. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) wenigstens ei­ ne mit dem Formraum (4) verbundene Leitung (5, 6, 7, 8) aufweist.

14. Formwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5, 6, 7, 8) über wenigstens einen po­ rösen Werkzeugbereich (9, 10) mit dem Formraum (4) in Verbindung steht.

15. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der den Form­ raum (4) begrenzenden Formwände mit einer Mikrowellen­ strahlung zumindest teilweise absorbierenden Beschich­ tung versehen ist.

16. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) den Form­ raum (4) umgebende Fluidkanäle (11) zum Temperieren des Formwerkzeugs (1) aufweist.

17. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkanäle (11) mit einem mi­ krowellendurchlässigen Fluid gespeist sind.

18. Formwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mikrowellendurchlässige Fluid Silikonöl ist.

19. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formwerkzeug (1) zumindest an seinen einer Mikrowellenstrahlungsquelle abgewandten Seiten eine metallische Reflexionseinrichtung zugeord­ net ist, welche die Mikrowellenstrahlung auf den Form­ raum (4) des Formwerkzeugs (1) fokussiert.

20. Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:

• - Erstellen eines Negativmodells des Formwerkzeugs (1) und Anordnung desselben in einer Gießform für das Formwerkzeug (1);
• - Abgießen der Gießform mit flüssigen Mischungen von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und gegebenenfalls wenigstens einem Härtungskatalysator;
• - Aushärten des Gießlings zum Formwerkzeug (1) durch Zuführen von thermischer Energie;
• - Entnehmen des Formwerkzeugs (1) aus der Gießform.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest ein Mono-, Di-, Oligo- oder Prepolymer fa­ serförmige und/oder im wesentlichen sphärische Partikel aus im wesentlichen mikrowellendurchlässigen Materia­ lien eindispergiert werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Quarz- und/oder Glaspartikel, insbesondere Silizium­ oxid- und/oder Aluminiumoxidpartikel, eindispergiert werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Mono-, Di-, Oligo- oder Prepolymer ein Treibmittel zugesetzt und dieses während des Aushärtens unter Bildung eines porösen Formwerkzeugs (1) aktiviert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Mono-, Di-, Oligo- oder Prepolymer ein löslicher Feststoff in Partikelform zugesetzt und dieser nach dem Aushärten unter Einsatz von Lösungsmitteln unter Bildung eines porösen Form­ werkzeugs (1) ausgewaschen wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Formwerkzeug (1) nach dem Aushärten außenseitig mit einem kompakten mikrowellendurchlässi­ gen Material beschichtet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial aus der Gruppe Cyanatharze, Triazin-Polymere und/oder Silikon gewählt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines teilporösen Formwerkzeugs (1) ein Modell des kompakten Bereichs so­ wie ein bzw. mehrere Modelle des/der porösen Bereichs/­ Bereiche (9, 10) des Formwerkzeugs (1) erstellt, die Bereiche des Formwerkzeugs (1) getrennt voneinander ge­ gossen und ausgehärtet und anschließend die porösen Be­ reiche in den kompakten Bereich des Formwerkzeugs eingefügt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Bereiche (9, 10) in den kompakten Bereich eingeklebt werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber flüssige Mischungen von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit gegebenenfalls wenigstens einem Härtungskatalysator eingesetzt und ausgehärtet werden.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von mit dem Form­ raum (4) des Formwerkzeugs (1) verbundenen Leitun­ gen (5, 6, 7, 8) und/oder den Formraum (4) umgebenden Fluidkanälen (11) vor dem Gießen des Formwerkzeugs (1) Kerne solcher Leitungen (5, 6, 7, 8) und/oder Fluidka­ näle (11) aus einem Feststoff mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Zersetzungstemperatur des ausge­ härteten Kunststoffs des Formwerkzeugs (1) in der Gieß­ form angeordnet und nach dem Aushärten des Formwerk­ zeugs (1) ausgeschmolzen werden.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von mit dem Form­ raum (4) des Formwerkzeugs (1) verbundenen Leitun­ gen (5, 6, 7, 8) und/oder den Formraum (4) umgebenden Fluidkanälen (11) die Leitungen (5, 6, 7, 8) und/oder Fluidkanäle (11) separat hergestellt, vor dem Gießen des Formwerkzeugs (1) in der Gießform angeordnet und in das Formwerkzeug (1) eingegossen werden.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (5, 6, 7, 8) und/oder Fluidkanäle (11) aus flüssigen Mischungen von Mono-, Di-, Oligo- und/oder Prepolymeren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und gegebenenfalls wenigstens einem Härtungskatalysator gegossen und ausgehärtet werden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der den Form­ raums (4) begrenzenden Formwände des Formwerkzeugs (1) mit einem Mikrowellen zumindest teilweise absorbieren­ den Material beschichtet wird.