CN1272159C - 用于制造盘形信息载体的注塑工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注塑工具(10)，用以制造盘形的成型件，特别是如CD和/或DVD那样的信息载体形式的成型件，该注塑工具(10)包括一个第一和一个第二镜面板(11和12)用以构成一个注塑模(25)，它们相互对置并且为了打开和关闭模具它们可以彼此相对移动，该注塑工具还包括一个模具环(20)，该模具环(20)同心地包围第一镜面板(11)并沿外边缘封闭注塑模(25)而且可相对于第一镜面板(11)移动，其中在投产时可达到更好的加工稳定性、更好的成型件质量和较短的停工时间，其方式是设有用于对模具环(20)进行主动调温的的装置(26)。

Description

用于制造盘形信息载体的注塑工具

技术领域

本发明涉及注塑技术领域。它涉及一种注塑工具用以制造盘形的成型件，特别是以如CD和/或DVD那样的信息载体形式之成型件，该注塑工具包括第一和第二镜面板用以构成注塑模，它们相互对置并且为了打开和关闭模具可以彼此相对移动，还包括一模具环，该模具环同心地包围第一镜面板并向外边缘封闭注塑模而且可相对于第一镜面板移动。

这样的注塑工具例如由公开文本WO-A1-99/37471是已知的。

背景技术

为了制造可光学读取的信息载体如音频CD、CD-ROM、视频CD或DVD，使用一些注塑工具，这些工具借助于两个对置的、可彼此相对移动的(圆柱形)镜面板模构成一注塑模。在两镜面板之一上通常可拆式固定一薄的盘形压模，在对成形的信息载体进行注塑的过程中，所述压模将含有信息的轨迹模压上。注塑模在外边缘通常由一模具环限定，该模具环同心地包围一镜面板。

模具环突出于由其包围的镜面板的平面模具表面并可相对于该镜面板沿轴向方向移动。如果通过两镜面板的轴向移动将注塑模关闭，则由于突出模具环靠在对面的镜面板上并封闭注塑模，同时由其同心地包围的镜面板离对面的镜面板具有一预定的距离。然后在这样构成的盘形空腔内，在高压下注射热塑料。在填满注塑模的空腔以后，为了得到高质量的信息载体，在必要时将由模具环包围的镜面板单件再向对面的镜面板移动，而模具环由于触到对面的镜面板仍保持固定(参见开头所述的WO-A1-99/37471中的图2和3)。

在制造过程的这个阶段进行的镜面板与包围它的模具环之间的相对移动由于以下原因产生困难即为了模具环在相对移动时可以自由地沿镜面板滑动，需要一种规定的配合。如果该配合松，注射时塑料可能渗入间隙内而在成型的信息载体盘上形成不符要求的凸脊。相反，如果配合过紧，特别是如果镜面板和模具环处于不同的温度时，则可能产生过高的摩擦力，其阻碍相对移动并且因为两个部件通常均由钢制成，可能导致模具环咬在或卡在镜面板上。

为了在较紧的配合时确保镜面板与模具环间的微小的滑动摩擦，在开头所述的WO-A1-99/37471中已建议，镜面板和模具环的相互滑动表面设有降低摩擦的特殊的涂层。然而此时不利的是，部件的涂层关系到高的费用。并且一个涂层一般影响从注塑模中的散热。

在EP-A1-0899075中，为了确保一个镜面板与一个同心包围它的环之间的良好的相对移动性，在两部件之间设置一直线式球轴承(见该文件中图5)。然而其中所述环不是构成注塑模的一个部件的模具环，而是一个导向环，其支持两个镜面板的相互对中。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于制造盘形信息载体的注塑工具，该注塑工具避免了已知的注塑工具的缺点并且特别是其特征不只在于在投产时更好的加工稳定性、更好的成型件质量和较短的停工时间。具体地说其中涉及对用于制造盘形成型件，特别是如CD和/或DVD那样的信息载体形式的成型件的注塑工具的改进，该注塑工具包括一个第一和一个第二镜面板以构成一个注塑模，它们相互对置并且为了打开和关闭模具它们可以彼此相对移动，该注塑工具还包括一个模具环，该模具环同心地包围第一镜面板并沿外边缘封闭注塑模而且可相对于第一镜面板移动。

这个目的按照本发明这样来达到，即设有用于对模具环进行主动调温的装置。所谓调温应理解为模具环的一种规定的温度的调准，即例如可以关系到模具环的一种主动的冷却或主动的加热。因此本发明的核心在于，模具环的温度不是简单地由包围它的部件的温度或空气决定并对其中产生的热传导进行影响，而是主动地使模具环处于或保持在要求的温度。

模具环温度的这种主动的影响包括许多改进，这样借此可以达到镜面板和模具环的温度对称的分布并且可以有针对性地避免这两个直接靠近的部件的不同的热膨胀。借此降低了配合中的磨损。此外，中断后可以不变地保持热平衡，例如象在更换压模时出现的情况那样。

此外还得到这样的优点，即通过镜面板与模具环之间的均匀的温度分布的可能的调准，特别是在冷却过程中可以创造受控的条件，从而提高成型件的质量。

此外，可以大大缩短这样的注塑工具的预热阶段，因为通常必须等待到镜面板和模具环处于要求的温度。按照现有技术这是这样实现的，即借助于相应的装置使镜面板处于要求的温度，并且紧接着等待直到该温度也已传到模具环上为止。通过模具环的主动调温，在这种情况下主动的加热因此可以显著地缩短预热阶段。这样，可以防止由于过快的投产而损坏工具。

此外，调温的优点是，可以调准模具环与镜面板之间的配合。虽然通常对于不同的加工温度，由于模具环和镜面板的不同的热膨胀，根据要求的加工温度必须采用不同的模具环，但通过模具环及与其相关的可特别调准的该元件的热膨胀的主动调温，可以调准配合的要求，亦即与格式、过程和生产温度无关地调整。借此，45至130℃的温度范围利用同样的工具配置将是可能的，并且甚至在达200至300℃的温度下也是可能的。此外工具配置也与塑料类型(PC、PMMA等)无关。

不对称的温度对配合的影响也可以用于补偿制造误差。这样可以避免完全形成过大的配合间隙或还可以避免模具环卡在镜面板上。镜面板与模具环之间的10℃的温差在120毫米直径的镜面板时，可使配合间隙约为0.015mm(对于钢的膨胀系数)，亦即可以很有效地保护主要的区域。不对称温度分布的主动的调准也可以用于有针对性地加热用于配合的模具环，借此它可容易地通过镜面板进行安装。由此防止组装时损伤边缘。

在这种情况下主动的调温可以从外边进行，但按照第一优选的实施形式，用于调温的装置设置于模具环的内部。其中该装置可以涉及一些电加热线圈，但可以优选借助于调温介质实现调温。作为调温介质考虑常用的热介质或冷介质。优选采用调温的空气、调温的蒸气或调温的液体介质，特别优选以水和/或有机液体为基础的介质，该介质在必要时加有添加剂。

按照另一优选的实施形式，模具环中设有至少一个似环绕的通道，借其引导调温介质。似环绕的在这方面意味着基本上在一个位置输入介质，一次或多次在模具环中循环，并且紧接着在另一位置输出。换言之可以设置一单独的似环绕的通道，但也可以设置多个线圈式或一条螺线式的通道。在这种情况下特别是这样的调温介质通过一输入管由径向方向导入通道内，在模具环中通道内环流，并紧接着通过一输出管沿径向方向排出通道，而且在设置一单独的通道时特别优选将输入和输出基本上并列地设置在模具环上，从而其中的调温介质基本上一次就可环绕地流过整个的模具环。

另一优选的实施形式的特征在于，设有第二装置，其在打开模具后能够沿完成的成型件的周边区域向其进行受控的吹风。但其中该第二装置也可以不与一调温的模具环组合使用，并且只就其本身来自看具有许多优点。这样，通过第二装置的设置可以缩短取出时间，不产生多少取出阻碍，并且可很有效地克服成型件在镜面板上的粘着。

按照另一优选的实施形式第二装置在模具环中构成为至少一个基本上环绕的通道形式，一种用于吹风的介质输入该通道内，并且该通道具有许多在打开模具后向成型件方向敞开的吹风孔。其中优选将吹风通道在调温通道的径向内侧设置在模具环中，并还优选更接近镜面板，以便于设置吹风孔。优选在4与30个之间并特别在12与16个之间的吹风孔以基本上均匀的分布绕模具环的圆周延伸。

在这种情况下，在打开模具后这些吹风孔使得可优选在成型件的径向外边缘的区域沿轴向的或锥形的方向向成型件吹风，其中特别是在关闭模具和移回模具环时通过注塑工具的前部自动封闭各吹风孔并且各吹风孔只在打开模具时才被敞开。

本发明的其他的一些优选的实施形式描述于诸从属权利要求中。

本发明还涉及一种制造盘形成型件的方法，特别是如CD和/或DVD那样的信息载体形式的成型件，其中采用上述的注塑工具，其特征在于，在制造过程中，借助于装置使模具环保持到一确定的加工温度，或以有针对性的方式经过处理根据确定的曲线进行调节或操纵。换言之可以将调温用于不变地调准一预定的温度，但也可能根据过程来调节模具环的温度，即调节温度分布，这例如在成型件的冷却阶段可能是有利的。

按照方法的第一优选的实施方案，或将模具环的温度调准成使其基本上相当于注塑工具、特别是第一镜面板的其他的成型的元件的温度，或将模具环的温度相对于第一镜面板的温度调准成使模具环与镜面板之间的间隙符合一要求的值(有针对性地调准温度)。

按照方法的另一优选的实施方案，在设有第二装置时在打开模具后将成型件借助于许多吹风孔，在成型件经冷却已达到要求的温度以后，通过至少一次风冲击从模具中脱开。

本发明的方法的其他的一些实施形式由诸从属权利要求给出。

附图说明

以下要借助于结合附图的实施例更详细地说明本发明。其中：

图1以简化图示出注塑工具的一个优选的实施例的纵剖面，其中包括按照本发明的调温的模具环；

图2示出按照一个优选的实施例的模具环区域的详细的局部纵剖面。

具体实施方式

图1中示出按照本发明的注塑工具的一个优选的实施例的纵剖面。其中该图在以下方面经过简化，即省略了图上必要的螺钉连接、弹簧、密封和操作元件。该以关闭状态示出的注塑工具10包括作为中心构件的第一(左边)镜面板11、第二(右边)镜面板12和同心地包围第一镜面板11的模具环(通气环)20，它们共同构成注塑模25。镜面板11、12分别配合在同心地包围它们的定心环13或14中，信息在注塑过程中借助于一压模19模压到注塑件(数据载体，即盘)中，压模19作为薄盘贴紧第二镜面板12的模表面并在中心由一套筒形压模保持件18固定。为了将注塑工具10连接到注塑机的喷嘴(未示出)上，设有一通过第二镜面板12的中心延伸到注塑模25的注射套17，其向外成圆锥形开口。

在注射套17的对面设有相互同心地(由双箭头表示的)可彼此相对移动的推出套16、穿孔器15和注射料推出器23。利用注射料推出器23可推出留在注射套17的内孔中的注射料22。利用穿孔器15在注塑成的数据载体中穿出中心孔。最后利用推出套16可以在打开注塑模25后将成品数据载体推出。

模具环20可移动地支承于定心环13中并且借助于(未示出的)弹簧压向第二镜面板12的方向。必要时可以借助于气动驱动的操作元件24将模具环20撤回。其中模具环20通常不以其内面直接贴紧第一镜面板11的外面，而是通过一滑环21与其分开，滑环21同心地安装在第一镜面板11上为其设置的一台阶上。滑环21基本上具有空心圆筒的形状并且优选由铜、铜合金如青铜或也由塑料如聚四氟乙烯(PTFE，特氟隆)制成。因此对于钢制的模具环20和钢制的第一镜面板11，该滑环形成一良好导热的滑动轴承。后者在注塑模25的边缘区域提供改进的散热并从而在数据载体即盘的外部区域提供改善的光、电值。由于良好的滑动性能在滑环21与第一镜面板11可以选择较紧的配合，从而明显地减小镜面板11与模具环20之间的凸脊形成。但在如图1中所示的滑环的位置也可以采用具有球30(球保持架，球格架)的轴承，如其在图2中所示。采用具有球的轴承的优点是，使可能存在的间隙较好地分布在圆周上。

模具环具有形成光数据载体基质的外部边缘的功能。它同时用于型腔排气，后者沿一规定的排气间隙(未示出)形成。为了实施注射模压过程通风环必须对于每一注射过程(循环)进行轴向移动，以便关闭绕模间隙未关闭的工具的型腔。在注射后或在注射过程中工具由注塑机的关闭力关闭并进到其确定的终端位置。此时模具环移回模间隙的距离。在取出基质后和在关闭过程中，为了开始新的注射过程时模具环例如通过弹簧力向前移动。

目前通用的方法的作用带来困难。镜面板与模具环之间的微小温差导致不同的热膨胀。其结果一方面产生大的导向间隙和从而产生基质上凸脊形成的倾向而另一方面导致微小的间隙以致通风环卡住到镜面板上而造成基质的过量注射。

不同的塑料(COC、PMMA、PC等)、格式如CD-A-ROM、CD-R(W)、DVD、DVD-R(W)、蓝瑞利(Blue Ray)等或不同的压模供应要求的生产温度为约45℃至130℃。甚至可能要求温度达300℃。目前常常是，镜面板与模具环之间的配合在微米范围内根据(温度的)要求来不同地制造，缺点是每一具体的配对件只能在一确定的过程中运行。因此，为了可以生产例如全部的格式，没有一种单独的工具符合所有要求的使用性。

由于按现有技术的从调温的镜面板到非主动调温的模具环的被动的热传导，加热过程是很关键的并且由于不同的热膨胀必须很缓慢地进行加热、否则将因卡住而产生功能障碍。

配合直径的制造必须格外精密。如果配合过紧，通风环易于咬住到镜面板上并导致过早的磨损并从而导致构件的生产失灵，包括高的修理费用。

按照本发明，模具环20(特别是参见图2)现在另外包括一环绕的通道26，一种冷却介质32经由导管31由径向方向输入该通道26内并且经由第二导管31同样沿径向方向排出，其中冷却介质32在通道26内流动并这样主动地调温，而且冷却介质在一未示出的装置内调节到一规定的温度。

模具环20还包括另一通道27，供给其增压空气。在成型件的推出时刻可以经由该通道27借助于压力冲击推出成型件，其中通道27至少在打开模具时经由吹风孔28向成型件的方向开放。由于孔28以许多个环绕地设置，由此得到在成型件的周边区域可受控地推出成型件。

关于模具环20的制造建议分两步地制造，其中设有下半部，在下半部中铣出通道26。在另一步中将上半部加工成使其制有通道27和各个孔28。随后将上半部和下半部相互接合，并且在接缝29中通过熔焊、钎焊和HIP(热等压挤压)(heiss-isostatisches Pressen)等方法连结。

通过模具环的主动调温(可以通过调温介质或电装置)现在可以得到许多优点。

这样可以很迅速地达到要求的生产温度，而可以不由于热膨胀差的损伤采用昂贵的构件。由此可很快地建立起生产过程。

在生产中断时，如压模更换、修理等时，如果主动地调节模具环的温度而不会因没有由塑料物质的供热使通风环的温度降低。

通过模具环的调温基本上在成型件的外部区域特别是冷却时期将是较热的。因此避免了边缘区域内的过快的冷却，这导致凹点或沟纹的成型的增长并且防止成型件变形。

镜面板-模具环配对件的制造配合对全部的生产温度(即45℃到最大300℃)始终是精确相同的，而与塑料或格式无关，只要采用模具环调温以使在镜面板与模具环之间主动调准一不对称的温度分布即可。

通过提高通风环的温度易于组装通风环。通过附加的热膨胀可易于安装模具环而不损坏高度敏感的镜面板外边缘。

借助于在模具环内制出的一体的主动的吹风通道27，通过各孔28沿成型件的全圆周向其均匀地吹风。这导致较短的取出时间并且避免因取出故障而中断生产。

通过在镜面板与通风环之间采用的滑环可以大大降低在昂贵的构件上的磨损费用和修正费用。作为滑环可以采用传导性的金属或金属合金但也可以采用球轴承(球保持架，球格架)等。

                附图标记清单

10注塑工具

11第一镜面板(镜面块)

12第二镜面板(镜面块)

13、14定心环(对中环)

15穿孔器(冲孔器)

16推出套(推顶套)

17注射套(浇注套)

18压模保持件(压模固定件)

19压模

20模具环(模具或通风环)

21滑环/轴承环

22注射料

23注射料推出器

24操作元件(模具环用)

25注塑模(空腔)

26调温介质通道

27吹风通道

28吹风用吹风孔

29熔焊缝/钎焊缝

30球

31调温介质用输入导管

32调温介质的输入/输出管

Claims (18)

1.一种注塑工具(10)，用以制造盘形的成型件，该注塑工具(10)包括一个第一和一个第二镜面板(11和12)用以构成一个注塑模(25)，它们相互对置并且为了打开和关闭模具它们可以彼此相对移动，该注塑工具还包括一个模具环(20)，该模具环(20)同心地包围第一镜面板(11)并沿外边缘封闭注塑模(25)而且可相对于第一镜面板(11)移动；其中设有用于对模具环(20)进行主动调温的装置(26)，其特征在于，设有第二装置，所述第二装置在打开模具后能够沿成品成型件的周边区域向其进行受控的吹风，并且所述第二装置以至少一个环绕的通道(27)的形式设置在模具环(20)中，一种用于吹风的介质输入该通道(27)内，并且该通道(27)具有许多在打开模具后向成型件方向敞开的吹风孔(28)。

2.按照权利要求1所述的注塑工具(10)，其特征在于，所述装置(26)设置在模具环(20)的内部。

3.按照上述权利要求之一项所述的注塑工具(10)，其特征在于，所述装置(26)用电和/或借助一种调温介质(32)实现调温。

4.按照权利要求3所述的注塑工具(10)，其特征在于，所述调温介质(32)采用调温的空气、调温的蒸汽或调温的液体介质。

5.按照权利要求4所述的注塑工具(10)，其特征在于，所述调温液体介质是以水和/或有机液体为基础的和/或以加有添加剂的水和/或加有添加剂的有机液体为基础的介质。

6.按照权利要求4所述的注塑工具(10)，其特征在于，所述模具环(20)中设有至少一个似环绕的通道(26)，借其引导调温介质(32)。

7.按照权利要求6所述的注塑工具(10)，其特征在于，该调温介质(32)通过一输入管(31)由径向和/或轴向方向导入通道(26)中，在模具环(20)中通道(26)内环流，并紧接着通过一输出管(31)沿径向和/或轴向方向排出通道(26)。

8.按照权利要求7所述的注塑工具(10)，其特征在于，将输入管和输出管(31)并列地设置在模具环(20)上，从而其中的调温介质(32)流过整个的模具环(20)。

9.按照权利要求1所述的注塑工具(10)，其特征在于，该注塑工具用于制造选自CD和/或DVD群组的信息载体形式的盘形成型件。

10.按照权利要求1所述的注塑工具(10)，其特征在于，在4与30个之间的吹风孔(28)以均匀的分布绕模具环(20)的圆周设置。

11.按照权利要求1所述的注塑工具(10)，其特征在于，在12与16个之间的吹风孔(28)以均匀的分布绕模具环(20)的圆周设置。

12.按照权利要求10或11所述的注塑工具(10)，其特征在于，在打开模具后，各吹风孔(28)可在成型件的径向外边缘区域沿轴向的或锥形的方向向成型件吹风。

13.按照权利要求12所述的注塑工具(10)，其特征在于，在关闭模具和移回模具环(20)时，通过注塑工具的前部自动关闭各吹风孔(28)并且各吹风孔(28)只在打开模具时才被敞开。

14.按照权利要求1所述的注塑工具(10)，其特征在于，该工具包括一个在第一镜面板(11)与包围它的模具环(20)之间同心地设置的滑环或滑动轴承(21)。

15.一种采用按照上述权利要求之一项所述的注塑工具(10)制造盘形的成型件的方法，其特征在于，在制造过程中，借助于装置(26)将模具环(20)保持到一确定的加工温度，或以有针对性的方式经过处理根据确定的曲线进行调节或操纵，其中第二装置在打开模具后沿成品成型件的周边区域向其进行受控的吹风。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法用于制造选自CD和/或DVD群组的信息载体形式的盘形成型件。

17.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，或者将模具环(20)的温度调准成使其相当于注塑工具(10)的其他的成型的元件的温度，或将模具环(20)的温度相对于第一镜面板(11)的温度调准成使模具环(20)与镜面板(11)之间的间隙对应于一个要求的值。

18.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，在打开模具后，借助于许多吹风孔(28)，在成型件经冷却已达到要求的温度以后，成型件将通过至少一次风冲击从模具中脱开。

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