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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Datenträger. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen optischen Datenträger in Form einer Scheibe mit
einem Substrat, das aus einem transparenten Material ausgebildet
ist, und einer Reflektionsschicht, die auf einer Oberfläche des
Substrates aufgebracht ist. Mit einer an der Grenzfläche des
Substrates und der Reflektionsschicht ausgebildeten Struktur können digitale
Daten codiert werden, die von einer optischen Leseeinrichtung gelesen
werden können.
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Derartige
optische Datenträger
sind in unterschiedlichen Formaten, wie zum Beispiel Compact Disc (CD),
Blu-Ray Disc (BD), Digital Versatile Disc (DVD), High Density DVD
(HD DVD), Holographic Versatile Disc (HVD), Laser Disc (LD), etc.
bekannt. All diesen optischen Datenträgern ist gemeinsam, dass sie
ein transparentes Substrat und eine auf dem Substrat aufgebrachte
Reflektionsschicht aufweisen. Eine optische Leseeinrichtung tastet
die Reflektionsschicht durch das Substrat hindurch ab. Da die von
der optischen Leseeinrichtung abzutastenden Strukturen wenige Mikrometer
oder sogar Bruchteile von Mikrometern groß sind, werden an das Substrat
erhebliche Anforderungen bezüglich
der optischen Eigenschaften gestellt.
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Weiterhin
sollte der optische Datenträger
in einem einfachen und kostengünstigen
Verfahren als Massenprodukt herstellbar sein. Diese optischen Datenträger wer den
deshalb fast ausschließlich
mittels Spritzgießen
des Substrates hergestellt, das dann mit der Reflektionsschicht
und einem Schutzlack versehen wird.
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Für die einzelnen
Formate optischer Datenträger
gibt es unterschiedliche Standards und Normen. So ist zum Beispiel
die CD im sogenannten „Red
Book” spezifiziert.
Darin werden neben der Geometrie und dem Aufbau auch die optischen
Anforderungen, die Anforderungen an die Mikrostrukturierungen, sowie
spezielle Informationscodierungsverfahren spezifiziert. Bezüglich des
Substrates sind insbesondere folgende Anforderungen relevant:
| Die
Dicke des transparenten Substrates: | 1,2
+/– 0,1
mm |
| Brechungsindex: | 1,55
+/– 0,1 |
| Maximale
Doppelbrechung: | 100
nm |
| Substrat-Transmission: | > 70% |
| Track-Pitch: | 1,6
Mikrometer |
| Daten-Pits: | 660
ns +/– 40
(3 T) bis 2.570 +/– 60
(11 T) |
| Umgebungstemperatur: | –40 bis
+70°C |
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Das übliche Material,
das all diesen Anforderungen genügt
und mittels Spritzgießen
verarbeitbar ist, ist Polycarbonat (PC). Polycarbonat ist der bevorzugte
Kunststoff für
optische Elemente, wie zum Beispiel Scheiben für Scheinwerfer, Linsen, etc.
Polycarbonat besitzt eine hohe Transparenz und aus Polycarbonat können Körper kostengünstig im
Spritzgussverfahren mit optisch glatten Oberflächen hergestellt werden. Dies ist
aufgrund der Schrumpfung der Körper
beim Abkühlen
nach dem Spritzgießen
keine Selbstverständlichkeit. Bzgl.
Polycarbonat sind Spritzgießprozesse
bekannt, mit welchen Polycarbonatkörper mit optisch glatten Flächen herstellbar
sind.
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Um
die Umweltbelastung zu verringern ist es bekannt, biologisch abbaubare
Polymere anstelle von herkömmlichen
Kunststoffen zu verwenden. So gibt es beispielsweise Kreditkarten,
die aus Polymeren auf Stärke-Basis
hergestellt sind. Dies ist insbesondere bei Massenprodukten zweckmäßig, die
in erheblichem Umfang zum Abfallaufkommen beitragen.
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Von
der Firma Purac Biochem BV, Niederlande, werden unter dem Handelsnamen
PURALACTTM D rechtsdrehende Milchsäuremonomere
angeboten. In einer Veröffentlichung
von Forschungsdaten wird ausgeführt,
dass Polymilchsäure
mit PURALACT D die Temperaturstabilität der Polymilchsäure bei
ausreichender optischer Reinheit verbessert. Hierbei wurde ein Anteil
von 0,5 bis 5 Prozent rechtsdrehender Milchsäurepolymere (D-PLA bzw. PDLA)
an der gesamten Polymilchsäure
eingesetzt. Diese Polymilchsäure
wird zum Herstellen biologisch abbaubarer Folie für Verpackungszwecke
und für
einfache Gegenstände
des täglichen
Bedarfs, wie zum Beispiel Trinkbecher, verwendet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen optischen Datenträger zu schaffen,
der aus einem biologisch abbaubaren Substrat hergestellt ist.
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Weiterhin
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zum Herstellen
von optischen Datenträgern
aus biologisch abbaubarem Substrat zu schaffen.
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Die
Aufgaben werden durch einen optischen Datenträger mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Der
erfindungsgemäße optische
Datenträger
in Form einer Scheibe umfasst
- – ein Substrat,
das aus einem transparenten Material ausgebildet ist, und
- – eine
Reflektionsschicht, die auf einer Oberfläche des Substrates aufgebracht
ist, wobei aufgrund einer Struktur an der Grenzfläche des
Substrates und der Reflektionsschicht codierte digitale Daten von
einer optischen Leseeinrichtung gelesen werden können.
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Dieser
optische Datenträger
zeichnet sich dadurch aus, dass das Substrat aus Polymilchsäure ausgebildet
ist, wobei die Polymilchsäure
mit einem Anteil von zumindest einem Prozent rechtsdrehender Milchsäurebestandteile
(D-PLA bzw. PDLA) ausgebildet ist.
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Durch
die Verwendung von Polymermilchsäure
mit einem Anteil von zumindest einem Prozent rechtsdrehender Milchsäurebestandteile
ist es möglich
die Polymilchsäure
im Spritzgießverfahren
derart zu verarbeiten, dass das spritzgegosse ne Substrat des optischen
Datenträgers
den optischen und mechanischen Anforderungen an derartige optische
Datenträger
vollkommen genügt.
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Das
Substrat eines optischen Datenträgers
muss, wie es eingangs erläutert
worden ist, eine hohe Transparenz besitzen, eine optisch glatte
Oberfläche
aufweisen, so dass Strukturen in der Reflektionsschicht mit einer
Größe von wenigen μm oder kleiner
zuverlässig
detektiert werden können,
und gegebenenfalls auch derart fein räumlich formbar sein. Weiterhin
muss das Substrat stabil sein, um bei den weiteren Herstellungsschritten
(Beschichten mit der Reflektionsschicht und einem Schutzlack) den
dabei auftretenden Spannungen ohne sich hierbei zu verformen widerstehen
zu können
und um den mechanischen und thermischen Belastungen im Betrieb standzuhalten.
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Es
war völlig überraschend,
dass Polymilchsäure
mit einem Anteil von zumindest 0,8% und vorzugsweise zumindest 1%
rechtsdrehender Milchsäurebestandteile,
das zum Herstellen von dünnen
Folien und einfachen Gegenständen
des täglichen
Bedarfs verwendet wird, als Substrat für einen optischen Datenträger geeignet
ist.
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Weiterhin
wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen
optischen Datenträgers geschaffen,
bei dem das Substrat spritzgegossen wird, wobei beim Spritzgießen das
hierbei verwendete Abformwerkzeug auf eine maximale Bearbeitungstemperatur
unterhalb einer vorbestimmten Grenze eingestellt wird, die im Bereich
von 30°C
bis 60°C
liegt und nach dem Formen des Substrates im Abformwerkzeug wird auf
das Substrat eine Reflektionsschicht aufgebracht.
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Bei
diesem Herstellungsverfahren wird das Werkzeug auf einer für das Spritzgießen ungewöhnlich tiefen
Temperatur von 30°C
bis 60°C
gehalten. Die Polymilchsäure
wird mit einer Temperatur von etwa 180°C bis 200°C fließfähig gemacht und in das Werkzeug
eingespritzt. Hierdurch wird ein Substrat mit den gewünschten optischen
Eigenschaften erhalten. Durch die Verwendung derart niedriger Temperaturen
im Abformwerkzeug wird ein annähernd
spannungsfreies Substrat erhalten. Dies ist sehr vorteilhaft, da
Polymilchsäure
im Vergleich zu herkömmlichen
Kunststoffen, insbesondere im Vergleich zu Polycarbonat, eine wesentlich
geringere Festigkeit aufweist. Da jedoch das Substrat annähernd span nungsfrei
ist, erfüllt
es die mechanischen Anforderungen an ein Substrat eines optischen
Datenträgers.
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Die
Anmelderin hat erste Prototypen von CDs hergestellt, die nach kurzer
Optimierung der Prozessparameter des Spritzgießverfahrens in herkömmlichen
CD-Abspielgeräten fehlerfrei
abgespielt werden konnten. Da Polymilchsäure grundsätzlich eine geringere mechanische
Stabilität
als Polycarbonat aufweist, ist es von Vorteil, dass Polymilchsäure auch
einen geringeren Brechungsindex (n = 1,459) als Polycarbonat (n
= 1,58) aufweist. Damit eine herkömmliche Leseeinheit eines Abspielgerätes eines
optischen Datenträgers
mit einem Laserstrahl exakt auf die Reflektionsschicht des optischen
Datenträgers
fokussieren kann, soll das Substrat eine vorbestimmte optische Länge aufweisen.
Die optische Länge
D ist das Produkt aus der Dicke d des Substrates multipliziert mit
dem Brechungsindex n. Dies bedeutet für ein Substrat aus Polymilchsäure, dass
dieses um etwa 8% dicker auszubilden ist als ein Substrat aus Polycarbonat.
Die etwas größere Dicke
des Substrates aus Polymilchsäure
kompensiert zum Teil die geringere materialspezifische mechanische
Festigkeit der Polymilchsäure
gegenüber
Polycarbonat. Das Substrat einer CD aus Polymilchsäure ist
somit mit einer Dicke von 1,3 mm +/– 0,1 mm anstelle von 1,2 mm
auszubilden. Das Substrat ist mit einer Dicke von etwa 5% bis 10% dicker,
insbesondere 7% bis 9% dicker als die in den Normen bzw. Spezifikationen
vorgeschrieben Dicke für ein
entsprechendes Substrat aus Polycarbonat auszubilden.
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Die
Verarbeitung von Polymilchsäure
unterscheidet sich aufgrund der geringeren Glasübergangstemperatur von 60°C im Vergleich
zu Polycarbonat (150°C)
im Spritzgießverfahren
erheblich. Die ersten Prototypen von CDs, die in einem herkömmlichen
CD-Abspielgerät
fehlerfrei abspielbar sind, konnten nach wenigen Tagen Optimierung
des Spritzgießprozesses
hergestellt werden. Es war auch überraschend,
dass die Polymilchsäure
mit dem Spritzgießverfahren
derart verarbeitet werden konnte, dass das hierdurch hergestellte Substrat
eine ausreichende Transparenz besitzt und mechanisch und thermisch
so stabil ist, dass es mit den weiteren Bearbeitungsschritten (Sputterprozess
zum Aufbringen der Reflektionsschicht; Spincoating für den Schutzlack)
verwendbar ist. Der Aufbau des so hergestellten optischen Datenträgers unterscheidet
sich vom herkömmlichen
optischen Datenträger
alleine durch das Material des Substrates und der größeren Dicke
des Substrates.
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Es
hat sich grundsätzlich
gezeigt, dass im Spritzgießprozess
mit Polymilchsäure
geringere Temperaturen und größere Taktzeiten
als in einem vergleichbaren Spritzgießprozess mit Polycarbonat einzustellen sind.
Der grundsätzliche
Ablauf des Spritzgießvorganges
selbst muss bei Verwendung von Polymilchsäure gegenüber Polycarbonat nicht verändert werden.
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Durch
die Erhöhung
des Anteils rechtsdrehender Milchsäurebestandteile kann die mechanische
und thermische Stabilität
des Substrates weiter erhöht
werden. Da optische Datenträger,
insbesondere wenn sie direkt Sonnenlicht ausgesetzt sind, sich erheblich
erhitzen können,
kann es zweckmäßig sein,
das Substrat aus Polymilchsäure
mit einem Anteil von zumindest 1,5% bzw. zumindest 3% rechtsdrehender
Milchsäurebestandteile
und vorzugsweise zumindest 4% rechtsdrehender Milchsäurebestandteile
auszubilden. Als rechtsdrehende Milchsäurebestandteile werden die
einzelnen rechtsdrehenden Milchsäuremonomere
verstanden, die in die Polymilchsäure des Substrates in Form
eines Polymergemisches und/oder in Form eines Co-Polymers eingebaut
sind, wobei deren Anteil bzgl. der gesamten Polymilchsäure beurteilt
wird.
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Diese
derart im Spritzgießverfahren
verarbeitete Polymilchsäure
kann auch zum Herstellen anderer optischer Elemente, wie z. B. optischer
Linsen verwendet werden. Aufgrund seiner überraschend hohen Transparenz
werden optische Elemente geschaffen, die biologisch abbaubar sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Die
Zeichnungen zeigen:
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1 schematisch
einen Bereich einer erfindungsgemäßen CD im Querschnitt, und
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2 schematisch
stark vereinfacht den Aufbau einer Spritzgießvorrichtung zum Herstellen
eines erfindungsgemäßen optischen
Datenträgers.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer CD beschrieben.
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Die
CD ist im Red Book spezifiziert. Für die Ausgestaltung einer CD
wesentliche Parameter sind oben aufgeführt. Eine CD 1 besteht
aus einem transparenten Substrat 2, einer Reflektionsschicht 3,
einem Schutzlack 4. Oftmals ist eine CD mit einem Labeldruck 5 versehen.
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Erfindungsgemäß ist das
Substrat aus Polymilchsäure
mit einem Anteil von zumindest 0,8% und vorzugsweise zumindest 1%
rechtsdrehender Milchsäurebestandteile
ausgebildet. Vorzugsweise weist die Polymilchsäure des Substrates einen Anteil
von zumindest 2% bzw. 3% und insbesondere 4% rechtsdrehender Milchsäurebestandteile
auf.
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Die
CD des vorliegenden Ausführungsbeispieles
ist eine nicht-beschreibbare Audio-CD. Die Grenzschicht zwischen
dem Substrat 2 und der Reflektionsschicht 3 ist
räumlich
strukturiert, wobei bezüglich
der Oberfläche
des Substrates 2 kleine Ausnehmungen, die so genannten
Informations-Pits 6 ausgebildet sind. Die Informations-Pits 6 sind
in der Draufsicht auf die CD entlang einer spiralförmig ausgebildeten
Spur angeordnet. Sie besitzen eine Länge von ca. 0,6 bis 2,4 μm um ein
Bit zu codieren. Der Spurabstand zwischen zwei benachbarten Spuren
beträgt
1,6 μm.
Diese strukturierte Oberfläche
des transparenten Substrates 2 ist derart mit der Reflektionsschicht 3 abgedeckt,
dass diese räumliche
Struktur mittels einer optischen Leseeinrichtung abgetastet werden
kann. Diese Reflektionsschicht ist in der Regel aus einer etwa 100
bis 300 nm dicken Aluminiumschicht ausgebildet. Der Schutzlack 4 auf
der Aluminiumschicht schützt
diese vor Beschädigung.
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Die
CD 1 wird mit einer herkömmlichen Spritzgießvorrichtung 7 (2)
hergestellt. Diese Spritzgießvorrichtung 7 umfasst
einen Polymer-Vorratsbehälter 8,
eine Einspritzvorrichtung 9 mit einer bewegbaren Extruderschnecke 10,
eine Temperiereinrichtung (nicht dargestellt) und eine Spritzdüse 11.
An die Spritzdüse 11 ist
ein Abformwerkzeug 12 gekoppelt, das einen scheibenförmigen Raum 13 begrenzt.
An der der Spritzdüse 11 gegenüberliegenden
Seite des Abformwerkzeuges 12 ist ein mikrostrukturierter
Stempel 14 angeordnet, der beweglich im Abformwerkzeug 12 ausgebildet
ist und von einer Zylinder-/Kolbeneinheit (nicht dargestellt) beaufschlagt
wird.
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Nachfolgend
wird das Herstellen einer erfindungsgemäßen CD mittels eines Spritzgießverfahrens
erläutert:
Zunächst wird
die Polymilchsäure
getrocknet. Die Glasübergangstemperatur
von Polymilchsäure
beträgt
etwa 60°C.
Die beim Trocknen verwendete Temperatur sollte nicht wesentlich über der
Glasübertragungstemperatur liegen.
Eine geeignete Trocknungstemperatur liegt zum Beispiel bei etwa
60°C. Die
Trocknungszeit hängt
vom Feuchtigkeitsgrad der Polymilchsäure ab. Es hat sich gezeigt,
dass bei der üblichen
Qualität
der im Handel erhältlichen
Polymilchsäure
mit einer Trocknungsdauer von 12 Stunden eine für das vorliegende Verfahren ausreichende
trockene Polymilchsäure
erhalten wird. Polymilchsäure
ist stark hygroskopisch. Feuchtigkeit im Polymer führt zu Schlierenbildung
und Lufteinschlüssen
im spritzgegossenen Körper.
Daher hat die Trocknung des Polymers erheblichen Einfluss auf die
optische Qualität
des Spritzgusskörpers.
Es ist daher zweckmäßig die
Polymilchsäure
zumindest acht Stunden, vorzugsweise zumindest 10 Stunden bei einer
Temperatur von 55°C
bis 64°C
zu trocknen.
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Die
getrocknete Polymilchsäure
wird unter Ausschluss eines Kontaktes mit der Umgebungsatmosphäre dem Polymervorratsbehälter 8 zugeführt. Dies
kann beispielsweise durch hermetisch abgeschlossene Leitungen ausgeführt werden,
die ein Trocknungssilo mit dem Polymervorratsbehälter 8 verbinden.
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Die
Polymilchsäure
wird aus dem Polymervorratsbehälter 8 abgezogen
und der Einspritzvorrichtung 9 zugeführt. In dieser wird die Polymilchsäure unter
dem Einfluss der Drehbewegung der Extruderschnecke 10 und
durch Erwärmen
fließfähig gemacht.
Die hierbei eingestellte Temperatur liegt etwa im Bereich von 180°C bis 200°C. Der Schmelzpunkt
von Polymilchsäure
liegt etwa bei 150°C.
Der Temperaturbereich von 180°C
bis 200°C
ist im Vergleich zu Spritzgießverfahren
mit herkömmlichen
Kunststoffen sehr niedrig, in welchen die Einspritzvorrichtungen
in der Regel auf Temperaturen um 300°C erwärmt werden.
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Die
Extruderschnecke 10 ist in Axialrichtung beweglich, so
dass zunächst
die fließfähig gemachte
Polymilchsäure
vor der Spritzdüse 11 gestaut
wird und die Extruderschnecke 10 zurückbewegt wird.
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Ist
eine ausreichende Menge an fließfähiger Polymilchsäure in der
Einspritzvorrichtung 9 angesammelt, so wird die Extruderschnecke 10 in
Richtung zur Spritz düse 11 gedrückt und
wirkt als Einspritzkolben, der die fließfähige Polymilchsäure durch
die Spritzdüse 11 in
das Abformwerkzeug 12 drückt.
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Im
Abformwerkzeug 12 füllt
die Polymilchsäure
den scheibenförmigen
Raum 13 aus, wobei während des
Füllvorganges
mit Polymilchsäure
der mikrostrukturierte Stempel 14 von der Polymilchsäure weg
von der Spritzdüse 11 gedrückt wird.
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Das
Abformwerkzeug 12 ist auf eine vorbestimmte Temperatur
von 30°C
bis 60°C,
insbesondere von 35°C
bis 55°C
und vorzugsweise von 40°C
bis 55°C
und insbesondere von 45°C
bis 52°C
temperiert. Die Temperatur des Abformwerkzeuges 12 beeinflusst
wesentlich die Abformgenauigkeit des Formwerkzeuges auf den Spritzgusskörper, die
interne mechanische Spannungsfreiheit des Spritzgusskörpers und
das vollständige
und gleichmäßige Ausfüllen des
Abformwerkzeuges. Stellt man die Temperatur des Abformwerkzeuges 12 zu
kalt ein, so wird das Fließverhalten
der zuerst eingespritzten Masse von Polymilchsäure gegenüber der später eingespritzten Masse an
Polymilchsäure
beeinträchtigt,
wodurch sich im Substrat der CD erhebliche mechanische Spannungen
aufbauen können.
Andererseits können
auch bei zu hoher Temperatur des Abformwerkzeuges 12 mechanische
Spannungen aufgrund ungleichmäßigen Abkühlen der
Masse verursacht werden. Weiterhin können zu hohe Temperaturen am
Abformwerkzeug 12, insbesondere wenn sie deutlich oberhalb
der Glasübergangstemperatur
von 60°C
liegen, die Eigenschaften der Polymilchsäure verändern. Die Einstellung einer
geeigneten Temperatur am Abformwerkzeug 12 ist somit ein
wesentlicher Prozessparameter zum Erhalten eines spannungsfreien
Substrates. Die Spannungsfreiheit ist wiederum notwendig für die mechanische Stabilität des Substrates
und zur Erzielung der notwendigen Abformgenauigkeit, um optische
Oberflächen
zu erhalten, die zum Detektieren der Mikrostrukturen geeignet sind.
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Ist
das Abformwerkzeug 12 mit der vorbestimmten Menge an Polymilchsäuremasse
gefüllt,
dann wird der mikrostrukturierte Stempel 14 mit einer vorbestimmten
Kraft beaufschlagt und der scheibenförmige Hohlraum 13 des
Abformwerkzeuges 12 wird zusammengedrückt. Der hierbei erzeugte Druck
liegt etwa bei 650 bar. Durch dieses Nachdrücken, das auch als Prägen bezeichnet
wird, wird zum einen sichergestellt, dass der Hohlraum 13 gleichmäßig mit
Polymilchsäure-Masse
ausgefüllt
ist und zum anderen die im mikrostrukturierten Stempel 14 ausgebildete Mikrostrukturierung
exakt auf dem Spritzgusskörper,
das Substrat 2 der CD abgebildet bzw. eingeprägt.
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Die
Menge an eingespritztem Polymilchsäure-Masse bestimmt die Substratdicke.
Da der Brechungsindex von Polymilchsäure (n = 1,459) kleiner als
der Brechungsindex von Polycarbonat (n = 1,58) ist, wird so viel
Masse an Polymilchsäure
eingespritzt, dass eine entsprechend höhere Substratdicke als bei
vergleichbaren optischen Datenträgern
mit einem Substrat aus Polycarbonat erzielt wird.
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Die
eingespritzte Masse an Polymilchsäure wird im Abformwerkzeug 12 abgekühlt, wobei
die Kühlzeit einige
1/10 s beträgt.
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Der
so erhaltene Substratkörper
wird an seiner mikrostrukturierten Oberfläche mittels eines Sputterverfahrens
mit einer ca. 100 nm dicken Reflektionsschicht versehen. Diese Reflektionsschicht
besteht aus Aluminium. Alternativ kann es auch vorgesehen sein,
anstelle von Aluminium Silber zu verwenden. Beim biologischen Abbauprozess
des Substrates wird dadurch unschädliches, wasserunlösliches
und damit leicht trennbares Silbersulfid entstehen, wodurch die
Umweltbelastung weiter vermindert wird.
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Die
Reflektionsschicht wird mittels eines Schutzlackes abgedeckt. Der
Schutzlack wird beispielsweise mittels Spincoating aufgetragen.
Der Schutzlack wird beispielsweise mittels UV-Strahlung gehärtet. Hierbei
unterliegt der optische Datenträger
wiederum einer erheblichen thermischen Belastung.
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Mit
dem oben beschriebenen Spritzprägeverfahren
konnten CDs hergestellt werden, die in herkömmlichen Audio-CD-Playern und
in Computer-CD-Laufwerken problemlos abspielbar sind. Der Anteil
der rechtsdrehenden Milchsäurebestandteile
betrug etwa 1% an der Polymilchsäure.
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Damit
die CD zuverlässig
in einem entsprechenden Abspielgerät verwendbar ist, muss das
Substrat eine hohe optische Transparenz von über 70% besitzen. Üblicherweise
beträgt
die Transparenz etwa 90% oder mehr, um ein sicheres Auslesen der
Mikrostrukturen in allen gängigen
industrieüblichen
CD-Spielern zu gewährleisten.
Diese Transparenz muss gleichmäßig hoch über die
gesamte Fläche
des optischen Datenträgers
sein. Durch den Herstellungsprozess dürfen keine lokalen Verunreinigungen,
lokale Eintrübungen
oder Schlieren entstehen. Denn diese würden das Auslesen der Mikrostrukturen
verhindern.
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Um
das Material spritzprägen
zu können,
muss es thermoplastisch verformbar sein, d. h., es muss bei erhöhter Temperatur
eine hohe Fließfähigkeit
aufweisen, damit es mittels Spritzgießen in ein Abformwerkzeug eingespritzt
werden kann. Die Viskosität
des Materials muss dabei so groß sein,
dass es auch Mikrostrukturen exakt und zuverlässig abbildet.
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Zudem
verlangen die Anforderungen bei den weiteren Herstellungsprozessen
und im Gebrauch der optischen Datenträger eine hohe mechanische und
thermische Beständigkeit.
D. h., dass das Material trotz thermoplastischen Fließverhaltens
einen Temperaturbereich bis 70°C
und vorzugsweise bis 90°C
keiner thermischen Verformung unterliegen darf und muss auch in
diesem Temperaturbereich die mechanische Stabilität aufweisen,
um ein stabiles digitales Signal beim Auslesen zu gewährleisten.
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Die
Erfinder haben überraschend
festgestellt, dass Polymilchsäure
mit einem Anteil von zumindest 0,8% und vorzugsweise zumindest 1%
rechtsdrehender Polymilchsäurebestandteile
all diese Anforderungen erfüllt
und zudem noch biologisch abbaubar ist.
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Die
Erfindung ist oben anhand des Beispieles einer Audio Compact Disc
(CD) mit einer räumlich
strukturierten Grenzfläche
zwischen dem Substrat und der Reflektionsschicht beschrieben. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung für eine solche Compact Disc
beschränkt.
Die Erfindung ist auf jede Art von optischen Datenträgern mit
einem transparenten Substrat und einer Reflektionsschicht anwendbar.
Insbesondere können
optische Datenträger
mit einem transparenten Substrat und einer räumlich mikrostrukturierten
Grenzfläche
zwischen dem Substrat und der Reflektionsschicht erfindungsgemäß ausgebildet
werden. Weitere geeignete optische Datenträger sind zum Beispiel Blu-Ray
Disc (BD), Digital Versatile Disc (DVD), High Density DVD (HD DVD),
Holographic Versatile Disc (HVD), Laser Disc (LD), etc.
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Weiterhin
kann die Erfindung für
optische Datenträger
mit einer beschreibbaren Reflektionsschicht vorgesehen sind, bei
welchen die Strukturierung durch Berei che unterschiedlicher Reflektivität der Reflektionsschicht
dargestellt wird. Beim Beschreiben einer solchen Reflektionsschicht
kann es jedoch noch zu Problemen aufgrund lokaler Temperaturüberhöhungen kommen,
insbesondere, wenn die lokalen Temperaturen größer als die Schmelztemperatur
von etwa 150°C
der Polymilchsäure
sind.
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Die
erfindungsgemäß getrocknete
und verarbeitete Polymilchsäure
kann auch zum Herstellen anderer optischer Elemente, wie z. B. optischer
Linsen, verwendet werden. Hierbei wird das oben beschriebene Herstellungsverfahren
eingesetzt.
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- 1
- CD
- 2
- Transparentes
Substrat
- 3
- Reflektionsschicht
- 4
- Schutzlack
- 5
- Etikett
- 6
- Informations-Bit
- 7
- Spritzgießvorrichtung
- 8
- Polymer-Vorratsbehälter
- 9
- Einspritzvorrichtung
- 10
- Extruderschnecke
- 11
- Spritzdüse
- 12
- Abformwerkzeug
- 13
- Scheibenförmiger Hohlraum
- 14
- Mikrostrukturierter
Stempel