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.
Method for pressing objects made from a thermoplastic, in particular records
The invention relates to a method for pressing objects, e.g. B. of records, made of a thermoplastic material, on a device for carrying out the method and on a record produced by this method.
In the known pressing of objects from a thermoplastic plastic, the plastic is placed in an open mold, the mold is closed and subjected to pressure, the mold is cooled and, after cooling, opened and the pressed object is removed. A high pressure of about 200 kg per cm2 is applied and the temperature is kept as low as possible, as far as this is possible in connection with the pressure applied and the flow time of the material.
Despite this low temperature, the whole process is very inefficient for thermal reasons, since most of the heat supplied for heating is lost when the blocks carrying the press mold, which are very heavy due to the high pressure, are cooled. Measurements have shown that a form for pressing records required about 300,000 calories to reach the desired temperature; this amount of heat must therefore also be dissipated again. Of these 300,000 calories, only about 10,000 were obviously necessary for the actual pressing process.
This means that about 290,000 calories of the supplied amount of heat are removed again without having any useful effect and only served to heat the heavy blocks.
It has now been found, surprisingly, that it is absolutely not necessary to proceed in this uneconomical manner as has been indicated above. According to the invention, in a method mentioned at the beginning, the plastic is brought into an open compression mold, which is closed when heated, subjected to pressure and cooled and, after this cooling, is opened, whereupon the object is removed.
This method is characterized in that a pressure is applied which is just sufficient to distribute the plastic over the entire mold and the temperature of the mold is set so high that the surface layer of the plastic softens quickly enough to allow the plastic to be in the mold to fill this completely up to the finest bumps.
Embodiments of the invention are discussed below:
The desired large plasticity of the plastic during the pressing process can be achieved by heating the plastic outside the mold. However, the heating can also take place in the form of the price while the hot mold is being closed. The pressing process is so fast that the temperature of the plastic, except for a very thin layer that is in direct contact with the mold, never equals the temperature of the mold, while the surface layer of the plastic softens so quickly and so far that it adapts to the inner surface of the mold without tension at low pressure.
The level of the temperature of the mold is limited by the fact that no decomposition of the plastic may occur during the pressing process, whereby it should be noted that the decomposition of a plastic is generally not only dependent on the temperature, but also on the time depends on; is during which the plastic has this temperature.
Preferably, the temperature of the press mold is increased so high that no decomposition of the press material occurs during the pressing process, whereby it should be taken into account that the temperature of the material is generally always lower than the temperature of the mold during the heating period.
In a further embodiment of the invention, the economy is further promoted by the fact that cooling of the press blocks is started while the material is flowing in the press mold. This increases the heat economy of the pressing process even more, especially if the mold is quickly brought back to the high temperature after opening.
The press blocks can thus be constructed more easily. This enables the molds to be heated electrically, so that a steam boiler for generating steam for heating the blocks is not necessary. Since electricity is available almost everywhere in the world, while fuel stotfzufuhr sometimes causes difficulties, there is a much more freer choice of location for setting up a record pressing factory.
In addition, there is no need for the elastic supply means for the steam to the press blocks, which means often have leaks and require a great deal of effort for maintenance.
In one embodiment of the invention, the mold can be cooled by means of water. As a result of the light press forms, however, there is the possibility of cooling the press blocks by air, for which purpose they are provided with thin cooling fins, which are preferably thinner than 1 mm, and between which there are gaps which are preferably less than 2 mm wide.
Electrical heating has other advantages as well. A temperature of 2200 C can only be reached by steam heating if the steam has a relatively high pressure. What was gained in the light weight of the press blocks as a result of the low pressing pressure would be lost again as a result of the high pressure of the heating device. Thus, in the case of high temperature steam under high pressure, it is difficult to perform air cooling. Since water at a sufficiently low temperature in many places in the world is not available in sufficient quantities and is not always available or is also expensive, air cooling is to be preferred, but electrical heating is also to be preferred.
Executions! Examples of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing in which
Fig. 1 shows diagrammatically a preformed mass of thermoplastic synthetic material, and
Fig. 2 is a side view of a hydraulic press.
The preformed thermoplastic material 1 of FIG. 1 is produced by baking or gluing powdered or granular polyvinyl chloride acetate together, although other thermoplastic plastics known for pressing records can also be used. As FIG. 2 shows, the preformed mass 1 is placed in an open press mold of a hydraulic press which has a base 15 which carries a hydraulic piston 6 on which a press block 5 and a die 3 are attached. A pressing block 4 similar to the block 5 is supported by the base 15 and carries a die 2. The pressing blocks 4 and 5 are provided with suitable electrical heating elements 9 and 10, respectively, which are connected to a suitable supply source (not shown) for heating the dies 2 and 3 be placed.
The blocks 4 and 5 are also provided with thin radial cooling fins 7 and 8, respectively, which are thinner than about 1 mm and are separated from one another by narrow gaps with a width of preferably less than 2 mm.
The preformed mass 1 is placed on the die 2, which is heated to a temperature of about 900 ° C., this heating by suitable electrical heating means (not shown) either before the mass 1 is brought into the mold, or while it lies in the mold. Heating elements 9 and 10 are turned on in order to heat the dies 2 and 3 forming the mold to a suitable pressing temperature, which is about 2200 ° C. for the polyvinyl chloride acetate.
Then the piston 6 is actuated so that the mold closes and a pressure of about 10 to 20 kg / cm2 is exerted on the mass 1, whereby it is distributed over the entire mold space, the flow time being about 15 seconds. During the pressing process, the hot dies 2 and 3 heat the adjacent surface layer of the mass 1, so that it softens sufficiently quickly, which results in a more precise impression, i.e. during the distribution of the plastic in the mold, it becomes completely uneven to the finest filled out.
It should be noted that during the pressing process the temperature of the thermoplastic material is always lower than that of the dies. In general, the heating elements 9 and 10 are switched off and air cooling of the dies is initiated when the thermoplastic material completely fills the mold, but it is often preferable to start cooling the dies earlier, e.g. B. when they come into contact with the mass 1, because the stored heat is generally sufficient to liquefy the surface portion of the thermoplastic material.
In the case described above, the thermal efficiency was very high because only about 30,000 calories had to be supplied, 10,000 of which were used in pressing, while only 20,000 had to be removed and lost.