DE2151337A1

DE2151337A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Pressen thermoplastischer Koerper,insbesondere Schallplatten

Info

Publication number: DE2151337A1
Application number: DE19712151337
Authority: DE
Inventors: Robert Renoux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-20
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1972-04-27
Also published as: NL7114332A; SE374508B; GB1355697A; BE773957A; JPS5227182B1; LU64095A1; FR2110497A5; DK131808B; DK131808C; OA03817A; CA981407A

Description

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · 7300 ESSLINGEN (NECKAR) · HINDENBURGSTRASSE

Polanlonwolt FINK - D7300 Euling«n (Neckar), Hind»nburg»tro8» 44 ·

*». Oktober 1971 Be P 59Ί3

Robert Renoux, Les des de la Foret - 80 avenue F.Lefebvre Poissy (Yvelines), Prankreich

"Verfahren und Vorrichtung zum Pressen thermoplastischer Körper_? insbesondere Schallplatten"

Beanspruchte Priorität der französischen Patentanmeldung 7O.37736 vom 20. Okt. 1970

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen von Körpern aus thermoplastischem Werkstoff, insbesondere Schallplatten, bei welchem der bereits erwärmte Werkstoff gepresst wird.

Man weiß, daß die Herstellung von Präzisionsteilen aus thermoplastischem Werkstoff, z.B. Schallplatten, eine Folge von Arbeitsgängen erfordert, deren den Herstellungsvorgang bildende Elemente sehr empfindlich sind: Behandlung des Werkstoffes, Pressen, Dampf, Kühlwasser, usw..

Trotz den in den letzten Jahren an den Pressen für Spe^ialeinspritzung angebrachten Verbesserungen sind die jeweiligen Bedingungen im Augenblick des Pressens nicht immer gleich. Hieraus ergeben sich Unterschiede in der Produktion und demzufolge ein bedeutender Ausschuß. Insbesondere kann kein genau gesteuerter

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Einfluß auf die Temperatur des Werkstoffes im Augenblick des Pressens ausgeübt werden, so daß man im allgemeinen gezwungen ist, die Dauer des Vorganges unnötigerweise zu verlängern, was die Produktionsfolge erheblich verkürzt.

Die vorliegende Erfindung hat zur wesentlichen Aufgabe, diesen Nachteil zu vermindern und zu diesem Zweck betrifft sie ein Verfahren der vorgenannten Art zum Pressen, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß eine zusätzliche Erwärmung vorgenommen wird, welche von dem unter Druck stehenden Werkstoff mittels Schwingungen hoher Frequenz, insbesondere Ultraschall, während einer dem Endpressvorgang vorhergehenden Phase gesteuert wird.

So kann dank der Benutzung von Ultraschall oder einer andern entsprechenden Schwingungsquelle für hohe Frequenzen eine sehr genaue und sehr schnelle Erwärmung des thermoplastischen Werkstoffes erzielt werden und dies während der Werkstoff unter der Presse ist. Darüber hinaus verstärkt die Wirkung des Ultraschalls die Übernahme des Gepräges, d.h. im Falle von Schallplatten das Eindringen des Werkstoffes in die Rillen der Matrize. Nach dem Beenden der Beschallung wird der Pressvorgang während einiger Augenblicke vorzugsweise unter starkem Pressdruck fortgesetzt, um den Vibrationseffekt zum Verschwinden zu bringen. Man fährt anschließend mit dem "Gelieren" des gepressten Körpers durch rasches Abkühlen fort, wodurch innere Spannungen unterdrückt werden.

Die Erwärmung durch Ultraschall oder andere Schwingungen mit hoher Frequenz weist keine Trägheit auf, im Gegensatz zur Erwärmung mit Dampf, welcher bis jetzt im allgemeinen angewandt wurde. Man erkennt leicht 5, daß mit dem Verfahren nach der Erfindung die Produktionsfolge beträchtlich erhöht, und darüber hinaus, wie die Zufuhr von Wärme mit großer Genauigkeit ge-

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steuert werden kann. Man kann anschließend den Formvorgang unter Berücksichtigung der Eigenschaften des benutzten thermoplastischen Werkstoffes vollenden.

Vorzugsweise wird die Zufuhr der Zusatzwärme mit einem Druck

unterhalb von 5 kg/cm durchgeführt. Der Endpressvorgang findet

2
unter einem Druck von über 5 kg/cm statt.

2 "an hat tatsächlich festgestellt, daß die Drücke über 5 kg/cm die Wirkung der Ultraschallschwingungen und demzufolge die Zufuhr von Wärme aufheben sowie die Vorteile der Übernahme des Gepräges belassen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, welche Vorrichtung zwei einander gegenüberliegende Platten aufweist, von denen jede eine Matrizenhälfte trägt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte zum Verschieben in Richtung der zweiten Platte bewegbar angebracht und der V/irkung eines nachgiebigen Rückführorgans ausgesetzt ist, daß an der ersten Platte mindestens ein Erzeuger hoher Schwingungen befestigt ist, während die zweite Platte, welche Durchflußkanäle für eine Kühlflüssigkeit aufweist, unter der Wirkung eines Druckmittels längs verschiebbar ist, welches zugleich die Ausübung des niederen Druckes zum Ausgleichen der durch das Rückführorgan ausgeübten Kraft während des Betriebs des Schwingungserzeugers und des notwendigen starken Druckes zum Endpressen des Werkstoffes erlaubt.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die erste Platte mit mehreren Erzeugern von Schwingungen hoher Frequenz fest verbunden und weist radiale Nuten auf, welche die verschiedenen Wirkungszonen dieser Erzeuger voneinander trennen.

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Zwei Bauformen der Erfindung werden nachstehend als Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher zeigen

Fig. 1 eine Teilansicht einer Pressvorrichtung nach der

Erfindung im Schnitt,
Fig. 2 eine Teilansicht einer mit mehreren Ultraschallerzeugern ausgerüsteten Variante der Bauform der Erfindung im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Pressvorrichtung dient insbesondere zum Herstellen von harten oder weichen Schallplatten und weist zwei einander gegenüberliegende kreisförmige Platten 1 und 2 auf, welche waagerecht angeordnet sind und von denen jede eine Matrizenhälfte 3 bzw. Ii trägt.

Die untere Platte 1, welche die Matrizenhälfte 3 trägt, ist mit Durchflußkanälen 5 für eine Kühlflüssigkeit versehen und ist auf einem Stütztisch 6 mittels Schrauben befestigt. Diese Platte ist außerdem mit einer Vorrichtung 8 bekannter Art versehen, " welche zum Herstellen des mittleren Loches der Schallplatte während ihres Pressvorganges bestimmt ist.

Der Stütztisch 6 selbst ist mittels Schrauben 9 auf einem Kolben 10 befestigt unter Zwischenlage einer elastischen Scheibe 30, welche Fehler der Ebenheit der Platten 1 und 2 ausgleicht, wobei der Kolben in einer in einem Körper 12 vorgesehenen zylindrischen Bohrung in senkrechter Richtung unter der Wirkung einer Druckflüssigkeit gleiten kann, welche über eine Eintrittsöffnung 13 zugeführt wird und von einer nicht dargestellten Speisequelle stammt. Dieser Kolben 10 ist mit einer wulstförmigen Dichtung 14 versehen, welche durch einen am Körper 12 mittels Schrauben 16 gehaltenen Haltering 15 gehalten ist.

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Die obere Platte 2, welche die andere Matrizenhälfte 4 trägt, ist auf einer waagerechten Stützplatte 17 angebracht, welche mittels Schrauben 18 an der Oberseite von zwei Säulen 19 befestigt ist. Diese sind an ihrer Unterseite auf dem Körper 12 mittels Schrauben 20 befestigt. Auf der Stützplatte 17 ist durch Schweißen eine mittlere Büchse 21 befestigt, in deren Innern entsprechend der Erfindung ein Erzeuger, von Schwingungen hoher Frequenz angeordnet ist, der im vorliegenden Fall durch einen Ultraschall-Erzeuger 22 gebildet ist, dessen unterer Teil 23 die Stützplatte 17 in einer öffnung 24 durchsetzt und mittels eines Gewindes an der Platte 2 befestigt ist.

Der Erzeuger 22 ist mit spitzen Schrauben 25 befestigt, welche sich im Schwingungsknoten auf einem Ring 26 abstützen, der im Innern der Büchse 21 gleiten kann. Weiterhin drückt eine Schraubenrückfuhrfeder 27 diesen Erzeuger und die damit verbundene Platte 2 ständig nach unten. Die Schraubenrückfuhrfeder 27 stützt sich auf einer Seite auf dem gleitbaren Ring 26 ab und auf der andern Seite auf einem Ring 28, welcher in die Oberseite der Büchse 21 eingeschraubt ist. Dieser Ring 28 kann auf diese Weise in seiner Höhe eingestellt werden und erlaubt demzufolge, die durch die Feder 27 ausgeübte Rückführkraft genau einzustellen. Darüber hinaus bildet dieser Ring 28 ein Anschlußstück, das auf einem seiner Enden einen Schlauch 29 aufnehmen kann, der zur Heranführung eines Kühlfluidums, insbesondere Luft, für den Ultra-Schall-Erzeuger 22 bestimmt ist.

Die vorstehend beschriebene Pressvorrichtung arbeitet wie folgt: Der zu formende thermoplastische Werkstoff in Form von Granulat oder dünnem plastischem- Film, der zunächst einem ersten thermischen Vorbereitungsstadium unterworden wurde, wird anschließend durch irgendein an sich bekanntes mechanisches Mittel oder auch durch Einspritzen zwischen die Matrizenhälften 3 und 4 an den Platten 1 und 2 gebracht. Der Ultraschall-Erzeuger 22 wird anschließend durch einen Strom hoher Frequenz erregt, der von

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einem nicht dargestellten Generator stammt, während zugleich die untere Platte 1 mittels des Kolbens 10 in Richtung zur oberen Platte 2 angehoben wird.

Wenn die Matrizenhälften 3 und ¹J unter Zwischenlage des thermoplastischen Werkstoffes miteinander in Berührung kommen, wird die obere Platte 2 entgegen der Wirkung der Rückführfeder 27 nach oben gedrückt und erreicht eine Gleichgewichtslage, bei der die von der Feder 27 ausgeübte Kraft der vom Kolben 10 unter der unteren Platte 1 ausgeübten Kraft entspricht. Der thermoplastisehe Werkstoff wird auf diese Weise einem ersten verhältnismäßig niederen Druck ausgesetzt, der darüber hinaus mittels des Ringes 28 einstellbar ist.

Während dieses ersten Pressvorganges erzeugen die Ultraschallschwingungen des Erzeugers 22 die lokalisierte Erwärmung des Werkstoffes. Es ergibt sich, daß durch Steuerung der Frequenz und der Zeit der Wirkung des Erzeugers eine vom Werkstoff genau gesteuerte Zusatzerwärmung erreicht werden kann und dies mit großer Genauigkeit. Die Bedingungen des Pressens sind auf diese Weise genau bestimmt und man kann das Formen selbst vervollkommnen, indem die Eigenschaften des benutzten Werkstoffes in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus verbessert die Wirkung des Ultraschalls die Übernahme des Gepräges durch Erleichterung des Eindringens des Werkstoffes in den Grund der Rillen der Matrize.

Nach einer vorbestimmten Zeit des Pressens mit niederem Druck wird die Tätigkeit des Erzeugers 22 unterbrochen und der Pressvorgang wird während einiger Augenblicke unter einem sehr viel stärkeren Druck fortgesetzt, um die Schwingungswirkung des Ultraschalles aufzuheben. Im Verlaufe dieses Pressvorganges mit starkem Druck stützt sich natürlich die obere Platte 2 an der Stützplatte 17 unter der Wirkung des Kolbens 10 ab, welcher jetzt auf die untere Platte 1 einen entsprechend starken Druck ausübt.

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Man schickt daraufhin in die Durchflußkanäle 5 der Platte 1 eine Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, um den geformten Körper zu "gelieren", wodurch alle inneren Spannungen unterdrückt werden. Außerdem wird im Verlaufe des Vorganges der Erzeuger 22 durch einen Luftstrom gekühlt, der durch den Luftschlauch 29 herangeführt wird.

Da die Erwärmung durch Ultraschall keine Trägheit aufweist, erkennt man leicht, daß die Herstellungsfolge einer solchen Druckvorrichtung sehr hoch sein kann, ohne hierdurch die Qualität der hergestellten Körper zu beeinträchtigen. Beispielsweise braucht man ungefähr nur einige hundertstel Sekunden, um die Temperatur des thermoplastischen Werkstoffes um über 100° C zu steigern. Die gleiche Zeit reicht aus, um das Ganze auf Umgebungstemperatur zurückzuführen.

Man muß außerdem bemerken, daß Drücke oberhalb von 5 kg/cm die Schwingungswirkung des Ultraschalles aufheben und demzufolge die Zufuhr von Wärme. Aus diesem Grunde werden die die Matrizenhälften tragenden Platten während der ersten Phase des Press-Vorganges einem Druck kleiner als 5 kg/cm ausgesetzt, während welcher Phase der thermoplastische Werkstoff wegen des vom Erzeuger 22 erzeugten Ultraschalls einer gesteuerten Zusatzerwärmung ausgesetzt ist. Nachdem die notwendige Temperatur erreicht ist, wird die Tätigkeit des Erzeugers unterbrochen, während der PressVorgang mit einem starken Druck fortgesetzt

ο
wird, der oberhalb von 5 kg/cm ,z.B. in der Größenordnung von

ρ
50 kg/cm , liegt. Die Mittel für die Zufuhr von Druckmittel zum Kolben 10 werden natürlich derart ausgebildet, daß sie auf diesen Kolben die beiden notwendigen verschiedenen Drücke ausüben können.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis k ist die obere Platte 2 mit mehreren gleichen Erzeugern 22 versehen ( im vorliegenden Beispiel k) _t deren untere Enden 23 auf

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der Peripherie dieser Platte regelmäßig angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispxel sind die vier Erzeuger 22 wie vorher mittels spitzer Schrauben 25 auf einem Ring 26 befestigt, der sich in einer zylindrischen Ausnehmung 32 bewegen kann, die sich unmittelbar an der Stützplatte 17 befindet. Dieser Ring 2β ist mit einem andern Ring 33 fest verbunden, welcher eine mittlere Büchse 3^ trägt, die an einer an der Stützplatte 17 befestigten senkrechten Achse 35 gleitbar angebracht ist. Die Erzeuger werden durch eine Rückführfeder 36 nach unten gedrückt, die hier um die Achse 35 herum angeordnet ist und sich einerseits auf der Büchse 3^ und andererseits auf einer Scheibe 37 abstützt, welche auf dem oberen mit Gewinde versehenen Ende der Achse mittels einer Mutter 38 gehalten ist. Diese Mutter erlaubt die Einstellung der Höhenlage der Scheibe 37 und demzufolge wie zuvor die Einstellung des Kompensationsdruckes, welcher durch die Rückführfeder 36 während der Arbeit des Ultraschalles ausgeübt wird.

Der obere Teil der Vorrichtung ist durch eine Schutzhaube 39 abgedeckt, welche eine seitliche öffnung ^O mit einem Stutzen hat, der an einen Luftschlauch ¹M angeschlossen ist, wodurch die Erzeuger im Verlauf ihrer Tätigkeit gekühlt werden können.

Entsprechend einer Besonderheit der Erfindung ist die obere Platte 2 durch radiale Nuten ^2, wie in den Fig. 3 und k dargestellt, in vier Sektoren unterteilt, um auf diese V/eise die Wirkungszonen der vier Erzeuger 22 wirksam zu unterteilen und dadurch schädliche Interferenzen zu vermeiden.

Es ergibt sich übrigens von selbst, daß an den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen zahlreiche Änderungen im Detail vorgenommen werden können, ohne sich deshalb aus dem Rahmen der Erfindung zu entfernen.

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Claims

IJ.10.1971- Be P 5943 Ansprüche

1. Verfahren zum Pressen von Körpern aus thermoplastischem

-" Werkstoff, insbesondere Schallplatten, bei welchem der bereits erwärmte Werkstoff gepresst wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine zusätzliche Erwärmung vorgenommen wird, welche von dem unter Druck stehenden Werkstoff mittels Schwingungen hoher Frequenz während einer dem Endpressvorgang vorhergehenden Phase gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen hoher Frequenz Ultraschall sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zusatzerwärmung mit einem Druck

2 durchgeführt wird, der unterhalb 5 kg/cm liegt, während der

ρ Druck des EndpressVorganges höher als 5 kg/cm liegt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei einander gegenüberliegenden Platten, von denen jede eine Matrizenhälfte trägt, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Platte (2) zum Verschieben in Richtung der zweiten Platte (1) bewegbar angebracht und der Wirkung eines nachgiebigen Rückführorgans (27) ausgesetzt ist, daß an der ersten Platte mindestens ein Erzeuger (22) von Schwingungen hoher Frequenz befestigt ist, während die zweite Platte, welche Durchflußkanäle (5) für eine - Kühlflüssigkeit aufweist, unter der Wirkung eines Druckmittels längs verschiebbar ist, welches zugleich die Ausübung des niederen Druckes zum Ausgleichen der durch das Rückführorgan (27) ausgeübten Kraft während des Betriebs des Schwingungserzeugers und des notwendigen starken Druckes zum Endpressen des Werkstoffes erlaubt.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Platte mit mehreren Erzeugern (22) von Schwingungen hoher Frequenz fest verbunden ist und radiale Nuten (42) aufweist, welche die verschiedenen Wirkungszonen dieser Erzeuger voneinander trennen."

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