DE102005036437B3

DE102005036437B3 - Verfahren zum Temperieren von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen

Info

Publication number: DE102005036437B3
Application number: DE200510036437
Authority: DE
Inventors: Hubert Peick; Andreas Kulke; Christiane Wagner
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-08-04

Abstract

Verfahren zum Temperieren der Formhälften (12, 14) von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen (10), insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte (12, 14) und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen (26, 28) mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften (12, 14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise (26, 28) mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften (12, 14) wahlweise und synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass durch die Einstellung des Temperaturniveaus der beiden Temperiermittelkreise die Zykluszeit und durch die jeweils eingestellten Durchströmungszeiten in den beiden Formhälften (12, 14) der Temperiermittelkreise (26, 28) die Produktionsqualität des Artikels hinsichtlich der Fertigungskriterien Abformtiefe der Informationsstruktur und radiale und tangentiale Verformung gesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren der Formhälften von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen, insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften verbindbar sind.
Die Erfindung betrifft im übrigen eine Vorrichtung zum Temperieren der Formhälften von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Bei der Herstellung von optischen Datenträgern der genannten Art im Kunststoff-Spritzgießverfahren werden Spritzgießwerkzeuge eingesetzt, deren Werkzeughälften von einem Temperiermittel durchströmt und auf ein bestimmtes Temperatur-Niveau temperiert werden. Zum Stand der Technik wird auf die DE 103 19 243 B3 und die DE 103 29 494 B3 der Anmelderin Bezug genommen. Die genaue Temperierung ist von großer Bedeutung, da durch die Temperierung die Qualität des Produkts in Bezug auf die Bewertungskriterien "radiale Verformung", "tangentiale Verformung", "Abformqualität der Informationsstruktur" und "optische Doppelbrechung im Substrat (Materialspannung)" wesentlich beeinflußt wird.

Der Fertigungsprozeß wird so eingestellt, dass eine hinreichend genaue Substratqualität bei möglichst kurzer Zykluszeit erzielt wird. Da eine gute Abformqualität der Informationsstruktur von optischen Datenträgern eine hohe Werkzeugtemperatur erfordert und eine kurze Zykluszeit eine niedrige Werkzeugtemperatur zur schnelleren Erstarrung der eingespritzten Kunststoffschmelze zur Bedingung hat, ist eine genaue Temperaturführung offensichtlich von größter Bedeutung. Heute sind Zykluszeiten von 2,0 – 2,3 Sek. für DVDs erreicht worden.

Heute wird bei der Temperatureinstellung vor allem die radiale Verformung des Formlings berücksichtigt.

Im Fertigungsprozeß muß die Temperatur der Werkzeuge je nach Disk-Format in einem Temperaturbereich von ca. 40° bis 145°C – z. B. 120°C beim DVD-Spritzgießprozeß – gehalten werden. Bereits Abweichungen von nur 0,5 bis 1,0° C können schon dazu führen, dass die entstehenden Produkte nicht brauchbar sind. Die genaue Temperatursteuerung ist daher entscheidende Voraussetzung für eine effektive Produktion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, mit denen die Zykluszeit im Spritzgießprozeß von optischen Datenträgern verkürzt und eine zielsichere Prozeßführung mittels reproduzierbaren Parametern in der Wirkungsweise der Temperiervorrichtung zur Steuerung der Produktqualität ermöglicht wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass durch die Einstellung des Temperaturniveaus der beiden Temperiermittelkreise die Zykluszeit und durch die jeweils eingestellten Durchströmungszeiten in den beiden Formhälften der Temperiermittelkreise die Produktionsqualität des Artikels hinsichtlich der Fertigungskriterien Abformtiefe der Informationsstruktur und radiale und tangentiale Verformung gesteuert wird.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Auswahl des Temperiermittelkreises, dessen Temperaturnivau und die Durchströmungszeit durch den jeweiligen Temperiermittelkanal synchron zum Spritzzyklus regelt.

Vorzugsweise sind Vorlauf und Rücklauf der Temperiermittelkreise mit Einlaß und Auslaß der Temperiermittelkanäle der Formhälften verbunden.

Die Auswahl des jeweils angeschlossenen Temperiermittelkreises erfolgt über die Steuerung von Ventilen, die die jeweils gewünschte Vorlaufleitung öffnen und die nicht gewünschte Vorlaufleitung schließen, so dass beide Temperiermittelkreise, die sich auf unterschiedlichem Temperatur-Niveau befinden, wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften verbunden werden können.

Die Erfindung ermöglicht eine Leistungssteigerung hinsichtlich Produktionsausstoß und Qualität im Fertigungsprozeß für optische Datenträger.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Temperatur innerhalb der Temperiermittelkreise zu variieren, indem beispielsweise eine im Kreis enthaltene Heizeinrichtung eingeschaltet oder kühleres Temperiermittel zugeleitet wird. Als Temperiermittel kommt in der Regel Wasser in Betracht.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt an einem Schaltschema eine Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung ist im oberen Bereich ein Spritzgießwerkzeug 10 gezeigt. Das Spritzgießwerkzeug 10 umfaßt zwei Formhälften 12 und 14, von denen eine feststehend ist und die andere beweglich. In der Formhälfte 12 ist ein Auswerfer 16 gezeigt. Der Anguß erfolgt von rechts in der Zeichnung. Einzelheiten dieser Art sind hier nicht von Bedeutung. Die Formhälften 12 und 14 werden von jeweils wenigstens einem Temperiermittelkanal durchströmt. Dieser wird in der Zeichnung nur durch seine Einlässe 18,20 und Auslässe 22,24 verkörpert.
Im übrigen sind zwei Temperiermittelkreise 26 und 28 vorgesehen, die mit den Formhälften 12 und 14 in Verbindung stehen. Der Temperiermittelkreis 26 weist einen Vorlauf 30 auf, der sich zu einem zweiten Vorlauf 32 verzweigt. Diese beiden Vorlaufleitungen 30 und 32 stehen mit den Einlässen 18 und 20 der Formhälften in Verbindung.
In den Vorlaufleitungen 30 und 32 sind Ventile 34 und 36 angeordnet, durch deren Stellung bestimmt wird, inwieweit Temperiermittel aus dem Temperiermittelkreis 26 in die Formhälften 12,14 einströmt.
Stromaufwärts des Ventils 34 befindet sich im Vorlauf 30 zunächst ein Temperatursensor 38 und sodann eine Förderpumpe 40. Der Auslaß 22 der linken Formhälfte 12 ist über eine Auslaßleitung 42, die mit einer Auslaßleitung 44 zusammengefaßt wird, mit einem Rücklauf 46 verbunden.
Der erste Temperiermittelkreis 26 wird geschlossen durch eine Verbindungsleitung 48 zwischen dem Vorlauf 30 und dem Rücklauf 46, in dem sich ein Ventil 50 befindet. Zwischen dem Rücklauf 46 und dem Vorlauf 30 befindet sich ferner eine Verbindungsleitung 52, die eine Heizeinrichtung 54 enthält. Mit Hilfe dieser Heizeinrichtung 54 kann die Temperatur des Temperiermittels im Temperiermittelkreis 26 angehoben werden. Eine Abkühlung des Temperiermittels erfolgt dadurch, dass über ein Ventil 56 kühleres Temperiermittel in den Temperiermittelkreis 26 eingelassen und über eine Leitung 58 in entsprechender Menge das wärmere Temperiermittel im Temperiermittelkreis 26 zurückgeführt wird.
Wenn die beiden Ventile 34, 36 im Vorlauf zum Werkzeug geschlossen sind, wird durch die Verbindungsleitung 48, die die Funktion einer Bypass-Leitung hat und in der sich das Ventil 50 befindet, der Temperiermittel-Zirkulationskreis durch die Leitungen 30,48,46,52 geschlossen. Das Ventil 50 öffnet gegenläufig zu den im Werkzeugvorlauf befindlichen Ventilen 34,36.
Der zweite Temperiermittelkreis 28 ist vollständig identisch, so dass eine Beschreibung in allen Einzelheiten nicht notwendig ist. Zwei Vorlaufleitungen 60 und 62, die den Vorlaufleitungen 30 und 32 des ersten Temperiermittelkreises entsprechen, sind mit diesen verbunden.
Die Auslaßleitungen 42 und 44 der beiden Formhälften 12 und 14 sind in einer Sammelleitung 64 zusammengefaßt. Die Sammelleitung 64 ist gleichermaßen mit dem Rücklauf 46 des ersten Temperiermittelkreises 26 als auch mit dem Rücklauf 66 des zweiten Temperiermittelkreises 28 verbunden.
Das Temperiermittel strömt in denjenigen Temperiermittelkreis 26 oder 28 zurück, in dem andererseits über die Ventile 34,36 oder die nicht bezeichneten Ventile eines anderen Temperiermittelkreises Temperiermittel entnommen wird.
Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, die beiden Formhälften individuell mit Hilfe von zwei verfügbaren Temperiermittelströmen auf unterschiedlichem Temperatur-Niveau zu regeln und zugleich in Abhängigkeit zu dem jeweiligen Spritzzyklus Temperaturänderungen durchzuführen. Es kann sowohl das Temperatur-Niveau in den Temperiermittelkreisen 26 und 28 variiert werden als auch die Durchströmungszeit in den Temperiermittelkanälen im Werkzeug.
Es ist daher möglich, das Spritzgießwerkzeug zu Beginn eines Spritzzyklus auf ein erhöhtes Temperatur-Niveau zu bringen und hierdurch eine gute Abformqualität der Informationsstruktur zu gewährleisten und andererseits während der Abkühlphase das Temperatur-Niveau zu verringern und so den Zyklus zu verkürzen. Vor allem ist es wesentlich, die Temperatur in den beiden Temperiermittelkreisen so einzustellen, dass einerseits eine rasche und den Bedürfnissen angepaßte Erwärmung des Spritzgießwerkzeugs als auch andererseits eine rasche Abkühlung während der Kühlphase und damit ein kurzer Spritzzyklus erreicht werden können.

Claims

Verfahren zum Temperieren der Formhälften (12, 14) von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen (10), insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs, Blue Rays und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte (12, 14) und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen (26, 28) mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften (12, 14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise (26, 28) mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzzyklus verbindbar sind und dass durch die Einstellung des Temperaturniveaus der beiden Temperiermittelkreise die Zykluszeit und durch die jeweils eingestellten Durchströmungszeiten in den beiden Formhälften (12, 14) der Temperiermittelkreise (26, 28) die Produktionsqualität des Artikels hinsichtlich der Fertigungskriterien Abformtiefe der Informationsstruktur und radiale und tangentiale Verformung gesteuert werden.
Vorrichtung zum Temperieren der Formhälften (12, 14) von Kunststoff-Spritzgießwerkzeugen (10), insbesondere für die Herstellung von CDs, DVDs, HD-DVDs und entsprechenden optischen Datenträgern, mit wenigstens einem Temperiermittelkanal in jeder Formhälfte und wenigstens zwei temperatur-regelbaren Temperiermittelkreisen (26, 28) mit unterschiedlichem Temperatur-Niveau, die wahlweise mit den Temperiermittelkanälen der Formhälften (12, 14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiermittelkreise mit den Temperiermittelkanälen der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzgießprozeß verbindbar sind und dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Auswahl des Temperiermittelkreises (26, 28), dessen Temperaturniveau und die jeweilige Durchströmungszeit durch den jeweiligen Temperiermittelkanal der beiden Formhälften (12, 14) synchron zum Spritzzyklus regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlauf und Rücklauf (30, 32, 60, 62, 46, 66) der Temperiermittelkreise (26, 28) mit Einlaß und Auslaß (18, 20, 22, 24) der Formhälften (12, 14) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf (30) der beiden Temperiermittelkreise (26, 28) Förderpumpen (40) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Temperiermittelkreisen (26, 28) Heizeinrichtungen (54) zur Erwärmung des Temperiermittels vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiermittelkreise (26, 28) Anschlüsse für kühles Temperiermittel aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorlauf und Rücklauf (30, 32, 60, 62, 46, 66) der Temperiermittelkreise (26, 28) steuerbare Ventile (34, 36, 52) vorgesehen sind.