Verfahren zum Pressen von Gegenständen aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere von Schallplatten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Pressen von Gegenständen, z. B. von Schallplatten, aus einem thermoplastischen Kunststoff, auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Schallplatte.
Beim bekannten Pressen von Gegenständen aus einem thermopiastischen Kunststoff wird der Kuns4 stoff in eine offene Pressform gebracht, die Pressform verschlossen, und einem Druck unterworfen, die Form gekühlt und nach Kühlung geöffnet und der ge presst Gegenstand entfernt. Dabei wird d ein hoher Druck von etwa 200 kg pro cm2 angewandt und die Temperatur wird, soweit es im Zusammenhang mit dem angewendeten Druck und der Fliesszeit des Materials möglich ist, möglichst niedrig gehalten.
Trotz dieser niedrigen Temperatur ist der ganze Vorgang aus wärmetechnischen Gründen doch sehr unwirt schaftiich, da der grösste Teil der zum Erhitzen zugeführten Wärme beim Abkühlen der die Pressform tragenden, wegen des hohen Druckes sehr schweren Blöcke verloren wird. Bei Messungen ergab es sich, dass eine Form zum Pressen von Schallplatten etwa 300000 Kalorien erforderte, um die gewünschte Temperatur anzunehmen; diese Wärmemenge muss somit auch wieder abgeführt werden. Von diesen 300000 Kalorien waren offensichtlich nur etwa 10000 Kalorien für den eigentlichen Pressvorgang notwendig.
Dies bedeutet somit, dass etwa 290000 Kalorien der zugeführten Wärmemenge wieder entfernt wird, ohne eine Nutzwirkung zu haben und nur dafür gedient hat, um die schweren Blöcke zu erhitzen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es durchaus nicht erforderlich ist, in dieser unwirtschaftlichen Weise vorzugehen wie vorstehend ange- geben worden ist. Gemäss der Erfindung wird bei einem eingangs genannten Verfahren der Kunststoff in eine offene Pressform gebracht, die erhitzt geschlossen, einem Druck unterworfen und gekühlt wird und nach dieser Kühlung geöffnet wird, worauf der Gegenstand entfernt wird.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck angewendet wird, der gerade genügt, den Kunststoff über die ganze Pressform zu verteilen und die Temperatur der Pressform so hoch bemessen wird, dass die Oberflächenschicht des Kunststoffes genügend schnell erweicht, um während der Verteilung des Kunststoffes in der Pressform diese bis zu den feinsten Uneben- heiten völlig auszufüllen.
Nachstehend werden Ausfiihrungslbeispiele der Erfindung erörtert:
Die gewünschte grosse Plastizität des Kunststoffes während des Pressvorganges ist dadurch erzielbar, dass der Kunststoff ausserhalb der Pressform erwärmt wird. Die Erwärmung kann jedoch auch in der Preis form während des Schliessens der heissen Pressform erfolgen. Der Pressprozess verläuft so schnell, dass die Temperatur des Kunststoffes, ausgenommen für eine sehr dünne Schicht, die in unmittelbarer Berührung mit der Pressform ist, nie gleich der Temperatur der Pressform wird, während die Oberflächenschicht des Kunststoffes sich so schnell und so weit erweicht, dass sie sich bei geringem Druck spannungsfrei der Innenoberfläche der Pressform anpasst.
Die Höhe der Temperatur der Pressform wird durch die Bedingang beschr, änkt, dass während des Pressvorganges gerade noch keine Zersetzung des Kunststoffes auftreten darf, wobei zu beachten ist, dass die Zersetzung eines Kunststoffes im allgemeinen nicht nur von der Temperatur, sondern auch von der Zeit ab hängt; ist, während welcher der Kunststoff diese Temperatur aufweist.
Vorzugsweise wird also die Temperatur der Pressform so hoch gesteigert, dass während des Pressvorganges noch gerade keine Zersetzung des Pressmaterials eintritt, wobei berücksichtigt werden soll, dass die Temperatur des Materials im allgemeinen während der Erhitzungsperiode stets niedriger als die Temperatur der Form ist.
Die Wirtschaftlichkeit wird bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung noch dadurch gefördert, dass bereits während des Fliessens des Materials in der Pressform begonnen wird die Presslblöcke zu kühlen. Hierdurch wird die Wärmewirtschaftlichkeit des Pressprozesses noch mehr gesteigert, insbesondere wenn die Pressform nach dem Öffnen wieder schnell auf die hohe Temperatur gebracht wird.
Die Pressblöcke können dadurch leichter kon- struiert werden. Dies gibt die Möglichkeit die Pressformen elektrisch zu erhitzen, so dass ein Dlampfkessel zum Erzeugen von Dampf für das Erhitzen der Blöcke sich erübrigt. Da nahezu überall in der Welt Elektrizität zur Verfügung steht, während Brenn stotfzufuhr manchmal Schwierigkeiten bereitet, liegt eine bedeutend freiere Wahl der Stelle für das Errichten eines Werkes zum Pressen von Schallplatten vor.
Ausserdem erübrigen sich dabei die elastischen Zuführungsmittel für den Dampf zu den Pressblöcken, welche Mittel oft Undichtheiten aufweisen und einen grossen Aufwand für den Unterhalt erfordern.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann man die Pressform mittels Wasser kühlen. Infolge der leichten Pressformen liegt aber die Möglichkeit vor, die Pressblöcke durch Luft zu kühlen, wozu sie mit dünnen Kühlrippen versehen werden, die vorzugsweise dünner als 1 mm sind, und zwischen denen Spalte vorhanden sind, die vorzugsweise eine kleinere Breite als 2 mm haben.
Die elektrische Erhitzung hat noch weitere Vorteile. Eine Temperatur von 2200 C lässt sich durch Dampferhitzung nur erreichen, wenn der Dampf einen verhältnismässig hohen Druck hat. Was man an leichtem Gewicht der Pressblöcke infolge des niedrigen Pressdrucks gewonnen hat, würde wieder verloren gehen infolge des hohen Druckes des Erhitzungsmfttels. Im Falle von Dampf hoher Temperatur unter hohem Druck, ist es also schwierig Luftkühlung durchzuführen. Da Wasser hinreichend niedriger Temperatur an vielen Orten der Welt nicht in hinreichendem Masse und nicht immer erhältlich oder auch teuer ist, ist Luftkühlung zu bevorzugen, wobei aber auch die elektrische Erhitzung zu bevorzugen ist.
Ausführunlgs ! beispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 schaubildlich eine vorgeformte Masse eines thermoplastischen Kunststoffes zeigt, und
Fig. 2 eine Seitenansicht einer hydraulischen Presse.
Die vorgeformte Thermoplastmasse 1 der Fig. 1 wird dadurch hergestellt, dass pulvriges oder körniges Polyvinylchloridazetat zusammengebacken oder zusammengeklebt wird, obgleich auch andere zum Pressen von Schallplatten bekannte thermoplastische Kunststoffe Verwendung finden können. Wie Fig. 2 zeigt, wird die vorgeformte Masse 1 in eine offene Pressform einer hydraulischen Presse gegeben, die einen Sockel 15 aufweist, der einen hydraulischen Kolben 6 trägt, an dem ein Pressblock 5 und eine Matrize 3 befestigt sind. Ein dem Block 5 ähnlicher Pressblock 4 wird vom Sockel 15 abgestützt und trägt eine Matrize 2. Die Pressblöcke 4 und 5 sind mit geeigneten elektrischen Heizelementen 9 bzw. 10 versehen, die zum Heizen der Matrizen 2 und 3 an eine (nicht dargestellte) geeignete Speisequelle gelegt werden.
Die Blöcke 4 und 5 sind auch mit dünnen radialen Kühlrippen 7 bzw. 8 versehen, die dünner als etwa 1 mm sind und durch enge Spalte mit einer Breite von vorzugsweise weniger als 2 mm voneinander getrennt sind.
Die vorgeformte Masse 1 wird auf der Matrize 2 angeordnet, die auf eine Temperatur von etwa 900 C erhitzt wird, wobei diese Erhitzung durch (nicht dar gestellte) geeignete elektrische Heizmittel entweder erfolgt, bevor die Masse 1 in die Pressform gebracht wird, oder während sie in der Pressform liegt. Heizelemente 9 und 10 werden eingeschaltet, um die Pressform bildenden Matrizen 2 und 3 auf eine geeignete Presstemperatur zu erhitzen, die für das Polyvinylchloridazetat etwa 2200 C beträgt.
Dann wird der Kolben 6 betätigt, so dass die Pressform geschlossen und ein Pressdruck von etwa 10 bis 20 kg/cm2 auf die Masse 1 ausgeübt wird, wodurch sie über den ganzen Pressformraum verteilt wird, wobei die Fliesszeit etwa 15 sec. ist. Während des Pressvorganges erhitzen die heissen Matrizen 2 und 3 die benachbarte Oberflächenschicht der Masse 1, so dass diese genügend schnell weich wird, wodurch sich ein genauer Eindruck ergibt, das heisst während der Verteilung des Kunststoffes in der Pressform wird diese bis zu den feinsten Unebenheiten völlig ausgefüllt.
Es sei bemerkt, dass während des Pressvorganges die Temperatur des thermoplastischen Materials immer niedriger als diejenige der Matrizen ist. Im allgemeinen werden die Heizelemente 9 und 10 ausgeschaltet und die Luftkühlung der Matrizen eingeleitet, wenn das thermoplastische Material die Form völlig ausfüllt, aber häufig ist es vorzuziehen, die Kühlung der Matrizen eher zu beginnen, z. B. wenn sie mit der Masse 1 in Berührung kommen, weil die gespeicherte Wärme im allgemeinen genügt, um den Oberilächenteil des thermoplastischen Materials zu verflüssigen.
Im vorstehend beschriebenen Falle war der Wärmewirkungsgrad sehr hoch, weil nur etwa 30000 Kalorien zugeführt werden mussten, von denen 10 000 beim Pressen benutzt wurden, während nur 20000 abgeleitet werden mussten und verloren gingen.