DE2040849B2

DE2040849B2 - Vorrichtung zum giessen von polymerisierbarem material

Info

Publication number: DE2040849B2
Application number: DE19702040849
Authority: DE
Inventors: Carlo Geneve-Acacias Rossetti (Schweiz)
Original assignee: Rostero SA, Genf (Schweiz)
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1977-11-17
Also published as: CH518168A; US3551541A; AU454436B2; ATA770370A; AU1881770A; FR2094754A5; AT330447B; DE2065162C2; NL168161C; NL168161B; DE2065162A1; GB1313939A; BE755306A; NL7012224A; DE2040849A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung i>emäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt (DT-AS 1208 869), Polymethylmethacrylat-Platten dadurch zu gießen, daß man monomeres oder teilweise polymerisiertes Methylmetha- -,-> crylal in Gießformen für Platten polymerisiert. Diese Plattengießformen sind im wesentlichen aus zwei parallelen hitzebeständigen Glasplatten aufgebaut, die durch eine kompressible Abdichtung zur E£rmöglichiing einer Schrumpfung getrennt sind. Das mono- _w) mere Material, das einem Voi polymer, nämlich einem teilweise polymerisieren Monomer zugegeben werden kann, wird in die Gießform eines viskosen Gießsirups eingeführt. Die Polymerisation zwischen den Glasplatten wird danach dadurch bewirkt, daß man _h-, die Form Wärme aussetzt, wobei die Glasplatten miteinander verklammert sind.

Es ist bekannt, daß eine sorgfältige Steuerung der Polymerisation notwendig ist, um ein blasenfreies Produkt mit guter optischer Reinheit zu erhalten. Bei der Durchführung der Polymerisation muß man eine beachtliche Volumenabnahme, die über 2<Kfc liegen kann zulassen. Dei Schi umpfwei t nimmt gewöhnlieh in dem Maße ab, wie der Alkoholteil des Esters ansteigt Des ferneren muß die Polymei isation so durchgeführt weiden, daß geloste Gase entlernt weiden, mi· 1 die hochexotherme Polymerisationsreaktion muß sorgfältig gesteuert weiden (siehe »Polymere und Harze« von Brage Golding, Van Nostrand (Ompanv. 1950, Seiten 457 und 458).

Abhängig von der Dicke der herzustellenden Platten wird der Abstand zwischen den zwei Glasplatten ^a- Form durch die Dicke der kompressiblen Abdichtung, die Menge da: monomeren Materials, das zwischen die Platten einzuführen ist. und den Klammerdruck, der ilie Gicßplaltten gegeneinander drückt, bestimm!.

Zu Beginn der Polymerisation weiden die Formen entweder in einen Ofen eingegeben, der durch umgewälzte Heißluft erwärmt wird, oder sie weiden in ein Heißwasserbad gegeben. Um bei der Polymerisation die gelösten Gase zu entfernen ist es aus der US-PS 1941421) bereits bekannt, die waagerecht aufgestapelten Formplatte!! mittels eines Wagens in eine Vakuumkammer zu fahren und dort das zwischen den Formplatten befindliche Material unter Vakuum polymerisieren bzw. vulkanisieren zu lassen.

Aus der DT-PS 659469 ist eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Gießen von Platten aus polymerisierbarem Material bekanntgeworden mit mindestens einer vertikal angeordneten, oben offenen, das zu polymerisierende Material aufnehmenden Polymerisationskammer, an deren beiden durch Glasplatten gebildeten Seitenflächen je eine Wärmetauscherkamme r horizontal verschiebbar vorgesehen ist, wobei Polymerisations- und Wärmctauscherkammein eine Einheit bilden, die in horizontaler Richtung zusammenpreßbar ist und der Abstand zwischen den Glasplatten an deren Rändern mittels Abstandshalter einstellbar ist. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es möglich, Platten der angegebenen Art »in situ« herzustellen, d. h. ohne Transport an veischiedene Bearbeitungsstellen. Über das Medium der Wärmeaustauscherkammern ist die Polymerisation thermisch ausgezeichnet beherrschbar.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Polymerisationskammer durch einen gleichzeitig den Abstandshalter darstellenden festen Rahmen gebildet, an dessen Seitenflächen die Glasplatten angeordnet sind, und zwar so, daß die Kammer auseinandernehmbar ist. Die bekannte Kammer ist inkompressibel und kann daher dem Volumenschwund während der Polymerisation keine Rechnung tragen. Die vorstehende DT-PS lehrt daher, Gießmasse unter Druck nachzupressen, jedoch ist diese Lehre nicht praktikabel, weil der Volumenschwund erst eintritt, wenn der Kammerinhalt bereits gelatinös geworden ist, somit also mit Nachteil jinmal ein inhomogenes Gebilde entstehen und zum anderen die nachgepreßte Charge nicht mehr an alle Stellen gelangen würde.

Darüber hinaus ist die Handhabung der Polymerisationskammern beim Auseinanderfahren der Wärmetauschei kammern und das Auseinandernehmen der Polymerisationskammern, insbesondere was die Glasplatten anbelangt, problematisch. Die bekannte Vorrichtung trägt zudem nicht dem Problem der Ent-

ι ,,- i>₀|^meiisalionsHussigkeit Rechnung, die \o ist um die Materialeigenschaften del /u "^l"^dcn I'lallen ζ·» vcibessern.
- . Entlüftung untei allemigei Anweiulung von ^tilK eicht in den meisten Fallen mehl ai ν Im be-WaWW ij- ^^ ^ Dl-PS wuddahei voi 'ein Einlullen ^kan!r^L'-ßilüssigkeit diese im Vakuum entgast. Dies ist ^llCI V."n nachteilig-als beim Einlullen dei entgasten '^{I1S C}"kcit indie Kammei η wieder eine Gasaufnahn.c

■ ruii»·'»"^ ''Cgt ^{liic Aul}ß^abc ^HgI linde, ausgei von der Vorrichtung nach der deutschen Palent^hC ·ίΓ6594Λ^ι> diese so auszubilden, daß dem Problci f!'Schrumpfung und der Entgasung der G.eßmav ,Ltik-ibler Weise Rechnung getragen wnd. in Γη η von hoher Qualität zu erhalten, und daß d

jin

lasse .1, um

Phtteii von noiiei wu.. --·· - - ^{l lc}

Vibungdci Polymeiisalionskammem veibessei l ^Hal besondere daß die Glasplatten sicher gchal- *'i werden. Die Losung dieser Aufgabe _bdmgl ge- '%,, _dt., Erfindimg dadurch,

"T _daLUiie Glasplatten an den Wärmetauscher kam-' niL-rn mittels Haken oder Federklammern lösbar

befestigt sind und

M in vertikaler Richtung durch am Boden der War-,netauschei kammern angebrachte überstehende : Auflager gehaltert werden,

, jaß in an sich bekannter Weise kompressible Abdichtungen zwischen jedem gegenüberliegenden Paar von Glasplatten an deren Rand vornesehen sind, und

_d) daß in an sich bekannter Weise die Einheit m Miiem eine abdichtbare Kammer bildenden Gehäuse (1) untergebracht ist, die über Anschlüsse (7 5) wahlweise mit einer Vakuumquelle und einer Druckquelle verbindbar ist. Durch die Halterung der Glasplatten an den Wa.-,Jauschei kammern ist die Handhabung der Glas-Satten beim Zusammen- und Ause.nandertah.cn der ^PWa metauscherkammern, d.h. der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Polymer.sat.ons-Smmcm sehr vereinfacht und sicherer gemacht wo,-„_Es treten keine Hebe- und Transportprobleme sowie Probleme hinsichtlich des sicheren Auseinandernchmensder Polymerisationskammern wie im Fall der DT-PS 1 208 869 auf. Glasbruch-Schaden werden weiteehend vermieden. .

Durch die kompressiblen Abdichtungen /wischen gegenüberliegenden Glasplatten wird in an sich bekannter Weise der Schrumpfung wahrend der Polymerisation Rechnung getragen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nukt zudem die Entlüftung im eingefüllten Zustand statt; sie ist daher wirksame, als im bekannten Fall.

Sc mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegossenen Platten haben ausgezeichnete physikalische Einschalten, sind ansonsten gleichmäßig und ho- ^inder Zusammensetzung und Abmessung Du: Oberfläche ist glatt und eben. Sogar bei der Heistcl- Zg von dünntn Platten kann die Dicken-ToIe, an/ innerhalb + 5% gehalten werden.

An Hand von in der Zeichnung dargeste Ilen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung naher erlau^tCriif leinen Vertikalschnitt durch eine Platten-

gieüvorrichtung, . - ,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 d.i

^FlFii:i einen Schritt entlang der Linie 3-3 der Ιιμ. 1.

l'ig.·) eine Seitenansicht dei Von iclvuing. Die \ oi richtung/um Gießen von Kunststoff platte a >M allgemein mit 100 bezeichnet und weist ein Gehäuse 1 ai:|. Dieses Gehäuse 1 ist aus Stahl oder ähnlichem Maienal aufgebaut, ist druck- und vakuumbeständig und weist, wie am besten aus Fig. 4 zu sehen ist. eine 1 in 2 auf, welche einen Zugang /um Inneni;:um oder Kammer 3 des Gehäuses 1 schafft. Die I ui 2 ist in vcischlosscncm Zusiand gegen die (ichüusewaiul abgedichtet. Zu diesem Zweck ist eine kompressible Dichtung 4 oder ein ahnliches Dichtmittel /wischen dem Randhereich der Tui 2 und dem Gehäuse 1 vorgesehen. Eine ahnliehe, nicht dargestellte I ui 2 kann au! der gegenüberliegenden Seilenwand des Gehäuses 1 angeoidnei sein. Das Gehäuse 1 weist auch ventilgesleueite Anschlüsse 5 und 7 zur seiektiven Verbindung der Kammei 3 mit Diuck- bzw. Vakuumquellen auf.

' Eine Schiene 8 laut! quer durch ilen oberen Teil der Kammei 1 und ist mit der Gehäusewand fest verbunden. Mehreie Wärmetauscherkammern 9 hängen von der Schiene 8 herab. Zu diesem Zweck ist jede Kammer 9 mit einer Stange 10 versehen, von der ein '■ Ende bei 11 an der Kammer 9 angebracht ist. während das andere Ende eine Rolle 12 trägt, die auf der Schiene 8 läuft. In der speziellen Ausführungsform nach Fig. 1 sind vier Wärmetauseherkammern 9 gezeigt, jedoch kann in der Praxis eine erheblich größere in Anzahl verwendet werden: FIs können z. B. 20 bis Wärmetauschei kammei η 9 von der Schiene 8 herabhängen. Durch die Rollenaufhängung können die Wärmetauseherkamme,η 9 seitlich bewegt werden. Jede Kammer 9 weist ein überstehendes Auflager i, 13 auf. auf dem eine Glasplatte 15 abgestützt wird. Diese Auflager 13 weisen vorzugsweise eine glatte oder polierte obere Fläche auf, die auch mit Rollen oder Kugeln versehen sein kann, um eine Gleitbewegung der Glasplatten 15 auf den Auflagern 13 zu er-

Ki möglichen.

Die Wärmetauschei kammern 9 sind hohl und weisen jeweils einen inneren Raum 16 auf, der in verschiedene Abteilungen vermittels Leitwänden oder Teilern 17 aufgeteilt ist, um einen gekrümmten Ströi) mungsweg für das Wärmetauschermedium zu bilden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird Flüssigkeit in den Raum 16 durch eine Leitung 18 mit mehreren öffnungen oder Auslässen 20 eingeführt. Die Flüssigkeil, gewöhnlich Wasser, fließt durch den gekrümmten -,η Strömungsweg, der durch die Leitwände 17 gebildet wird, hindurch und tritt durch die Leitung 21 aus. um durch einen Wärmetauscher zu laufen, der vorzugsweise aus zumindest zwei Wärmetauschern 22 und bestehen sollte, einer für die Erwärmung und einer -,-, für die Kühlung, wonach die Flüssigkeit wieder in die Leitung 18 eintritt. Die Zirkulation der Flüssigkeit durch die Kammern 9 und die Leitung 21 wird durch eine Pumpe 26 bewirkt« wobei Ventile 27 an geeigneten Stellen in dem Strömungskieis angeordnet sind. „ο Mittels dieser Wärmetauscherkammem 9 ist eine Temperatursteuerung des Polymerisationsvoiganges in bekannter Weise möglich.

Die Glasplatten 15 stehen mit ihren unteren Kanten auf den Auflagern 13 und werden im Obcrfläehen-,,-. kontakt und in lösbarer Weise an den benachbarten Seitenflächen der entsprechende·η Wärmetauscherkammem 9 mittels Federklammern 22(i oder derglei eben gehalten, .!ede Wärmetauschei kammer 9 weist

Abstandshalter 24 auf, um in geeigneter Weise den Abstand zwischen benachbarten Wärmelauscherkammern 9 und somit zwischen den Glasplatten 15 einzustellen. Zwischen zwei Glasplatten 15 befindet sich jeweils eine kompressible Abdichtung 33; zwei Glasplatten 15 mit dazugehöriger Dichtung 33 bilden daher jeweils eine Polymerisationskammer.

Die Vorrichtung weist ferner Schiebe- und Klemmvorrichtungen auf, welche die Wärmetauscher-Polymerisationskammeranordnung zu einer kompakten Einheit zusammenschiebt. Diese Vorrichtungen werden durch Stangen 46 gebildet, die gleitend durch die Wand des Gehäuses 1 hindurchlaufen und mit Endscheioengliedern 28 versehen sind, welche sich gegen die äußere Oberfläche der End-Wärmetauscherkammern 9 erstrecken. Die Stangen 46 weisen Betätigungshandgriffc 87 außen am Gehäuse 1 auf. Durch Drehen der Handgriffe 87 kann die Wärmetauscher-Polymerisationskammeranordnung auseinandergeschoben werden.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Zunächst bringt die Bedienungsperson im Inneren der Kammer 3 die einzelnen Glasplatten 15 auf den Auflagern 13 der entsprechenden Wärmetauscherkammern 9 in Stellung. Sie stellt dann die Federklammcrn 22a ein, um die Glasplatten 15 gegen die entsprechende äußere Seitenfläche der Wärmetauscherkammcrn 9 zu haltern. Die Abstandshalter 24 werden gesetzt und die Dichteinrichtungen 33, in der Form kompressibler Abdichtungen oder einer Dichtschnur, werden zwischen benachbarte Glasplatten 15 in Abhängigkeit von der Dicke der zu gießenden Platten eingelegt. In der hier dargestellten Ausführungsform haben die Glasplatten 15 Randnuten 35, um das Einführen der Abdichtung oder Dichtschnüre 33 zu ermöglichen, in der Praxis ist dies jedoch generell nicht notwendig, da die Anordnung und das Einsetzen der Abdichtungen kein Problem darstellt. Monomer oder zu Vorpolymer zugegebenes Monomer in der Form der Gießflüssigkeit wird dann von oben in die Gießräume zwischen jeweils zwei benachbarten Glasplatten 15 eingefüllt, wie dies unter der Position 36 in der linken Kammer in Fig. 1 gezeigt ist.

Nachdem alle Gießräume zwischen benachbarten Glasplatten 15 mit der Gießflüssigkeit gefüllt worden sind, werden die Stangeneinrichtungen 46, 87, 28 gedreht, bis alle Kammern im gewünschten Maße zusammengeschoben sind, wobei die Bewegung der einzelnen Kammer durch die Rollen 12 ermöglicht wird.

Die Bedienungsperson schließt dann die Tür 2 dichtend.

Zunächst wird die Entgasung des monomeren Materials bei einer relativ niedrigen Temperatur durchgeführt. Zu diesem Zweck wird die Kammer 3 schnell auf einen Unterdruck evakuiert, bei dem bei der entsprechenden Polymerisationstemperatur eine ruhige Entgasung des monomeren Materials stattfindet. Zur selben Zeit läßt man Wasser durch die Wärmetauscherkammern 9 zirkulieren. Die gewählte Tempera tür des Wassers hängt von dem entsprechenden Monomer ab und ist eine Funktion des Verhältnisses zwischen Unterdruck und Temperatur, so daß eine ruhige Entgasung des Monomers ohne beachtliche Turbulenzen stattfinden kann. Die Entgasung ist wichtig. um Gaseinschlüsse zu verhindern, die Blasen im Endprodukt bilden könnten.

Das Verhältnis Unterdruck zu Temperatur ist vorzugsweise so gewählt, daß das System für die gegebenen Druck- und Temperaturwerte gerade unter dem Siedepunkt des Materials ist. Der beschriebene Entgasungsvorgang ist von der Art eines ruhigen Siedens und wird je nach den zu erzeugenden Platten zwischen fünf Minuten und etwa einer Stunde dauern. Die Polymerisation tritt während der Entgasungsperiode ein. und am Ende derselben ist die Polymerisation schon so weit fortgeschritten, daß die Viskosität des Monomers beachtlich angestiegen ist.

Nach dem Entgasen setzt sich die Polymerisation fort. Während dieser Polymerisationsperiode bleibt die Temperatur bei einem solchen Wert, daß eine schnelle Polymerisation stattfindet, ohne daß jedoch ein Temperaturanstieg zu einem solchen Wert gestattet wird, daß die thermische Steuerung verlorengeht.

Der Druck in dem System steigt während der PoIymerisation an. Der Druckanstieg sollte so gewählt weiden, daß er nicht zum Sieden der monomeren Substanz infolge des Druck-Temperaturvcrhältnisses führt.

Die Vorrichtung ermöglicht auch eine Massenproduktion mit hoher Ausbeute, da die Wärmetauscherkammern 9 und die Glasplatten 15 unmittelbar wieder benutzt werden können, nachdem der Schieber oder die Klemmeinrichtung 46,87, 28 freigegeben worden sind und die einzelnen gegossenen Platten von dem Ofen entfernt worden sind. Dies wird vn der Bedienungsperson nach Öffnen der Türen 2 bewirkt. Wenn die nächste Füllung Platten dünner oder dicker sein soll, werden die Abstandshalter 24 in einfacher Weise entsprechend eingestellt oder Metallfolien oder dcrgleichen können zwischen die Metallplatten 9 und dk anstoßenden Glasplatten 15 eingegeben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Gießen von Platten aus |>olymcrisicrharcm Material mit minclesi -iner vertikal angeordneten, oben offenen, da .■ polymerisierendc Material aurnehmenden l'olymeiisationskammer, an deren beiden durch Glasplatten gebildeten Seitenflächen je eine Waimctausehei kammer horizontal verschiebbar vorgesehen ist, wobei Polymerisations- und Warmetauschei kammern eine Einheit bilden, die in horizontaler Richtung zusammenpreßbar ist, und der Alistand zwischen den Glasplatten an tieren Rändern mittels Abstandshalter einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Glasplatten (15) an den Wärmetauschei kammern (9) mittels Haken oder Federklammern (22«) lösbar befestigt sind und

b) in vertikaler Richtung durch am Boden der Wärmctauschei kammern (9) angebrachte überstehende Auflager (13) gehaltert werden,

c) daß in an sich bekannter Weise kompressible Abdichtungen (33) zwischen jedem gegenüberliegenden Paar von Glasplatten (15) an deren Rand vorgesehen sind, und

d) daß in an sich bekannter Weise die Einheit in einem eine abdichtbare Kammer bildenden Gehäuse (1) untergebracht ist, die über Anschlüsse (7, 5) wahlweise mit einer Vakuumquelle und einer Druckquelle verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagjr(13) jeweils an der der Glasplatte (15) zugewandten Seite eine besonders glatte, insbesondere polierte Oberfläche zui leichteren Verschiebbarkeit der Glasplatte 15 aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflager (13) jeweils an der der Glasplatte (15) zugewandten Seite Rollen oder Kugeln zur leichteren Verschiebbarkeit der Glasplatten (15) aufweisen.