DE3027588A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststoffinformationstraegers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststoffinformationstraegers

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DE3027588A1
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Arnoldus Adrianus Smeets
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Description

PHN 9523 .. · ^-2>- Ι-Λ-198Ο
"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff informations trägers ". , >
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffinformationsträgers mit einer Schichtstruktur, wobei ein flüssiges Giessharz zentral auf einer flache Substratoberfläche oder auf einer flachen Matrizenoberflache angebracht wird, die mit wenigstens einer Informationsspur versehen ist, wonach eine kugelsymmetrisch gewölbte, biegsame Matrize eingewöbltes biegsames Substrat gegen das Giessharz gepresst wird, so dass dieses Giessharz über' die Substrat bzw. Matrizenoberfläche ausgewaltzt wird und die gewölbte Matrize bzw. das gewölbte Substrat zu einer ebenen Fläche verformt wird, wonach das Giessharz ausgehärtet und das Gefüge aus Substrat mit der damit verbundenen ausgehärteten Harzschicht der Matrize entnommen wird.
Ein Verfahren der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist in der DE-OS 28 09 I61 beschrieben worden.
Bei diesem bekannten Verfahren wird eine flache Unterstützungsplatte verwendet, auf die eine flache Matrize
^ gelegt wird. In der Mitte dieser Matrize wird eine Giessharzmenge angebracht, wonach ein kugelförmig gewölbtes Substrat in Richtung der Matrize bewegt wird.
Der Zweck der kugelförmigen Wölbung der Matrize ist, dass das Auswalzen des Giessharzes aus der Mitte ohne
" Lufteinschluss erfolgt. Es hat sich herausgestellt, dass letzteres mit dem bekannten Verfahren nicht einwandfrei erzielt wird.
Aus der genannten DE-OS 28 09 I61
ist es auch bekannt, Platten mit einem Zentralloch herzustellen. Dies wird mit einer Unterstützungsplatte und einer Matrize gemacht, die mit einem zentralen Nocken versehen sind. Das Giessharz kann dann nicht völlig in der Mitte angebracht werden und auch dabei treten dann Problemen
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mit Lufteinschlussen auf.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von KunststoffInformationsträgern zu schaffen, wobei praktisch keine Luftein-Schlüsse in dem Giessharz mehr auftreten.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem bekannten Verfahren die auf dem Substrat vorhandene statische Ladung beim Bewegen des Substrates in Richtung des Giessharzes dieses Giessharz durch
IQ die statische Ladung zum Substrat hin gezogen wird, bevor, das Substrat die Giessharzoberflache erreicht hat. Dadurch, dass bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung das Giessharz zu einer gross bemessenen Lache um die Mitte· herum ausgeströmt ist, kann es nun passieren, dass nicht das Giessharz in der Mitte zum Substrat hin gezogen wird, sondern dass ein Ring aus Giessharz um die Mitte zum Substrat hin gezogen wird. Ein derartiger Ring schliesst einen Luftblasen ein, der beim darauffolgenden Walzen in dem Giessharz verteilt wird.
Um dies zu vermeiden und einen Kunststoffinformationsträger besserer Qualität zu schaffen, weist das erfindungsgemässe Verfahren das Kennzeichen auf, dass die Mitte der flachen Matrize bzw. des flachen Substrats mit einem gegenüber der Informationsspur gut zentrisch liegenden Hohlraum versehen wird und das Kunststoffsubstrat bzw. die Matrize mit einem dem Hohlraum in der Matrize bzw. dem Substrats entsprechenden Nocken versehen wird.
Auf diese Yeise ist erreicht worden, dass das Giessharz im erster Instanz gut zentriert in dem genannten Hohlraum vorhanden ist, während der zentrale Teil des Substrates bzw. der Matrize, in diesem Fall die obere Fläche des Nockens, sich als erste dem Giessharz nähert. Sollte also infolge der statischen Ladung ein Überspringen des Giessharzes stattfinden, so erfolgt dies in der Mitte, so dass keine Luftblasen eingeschlossen werden können.
Nach einer weiteren günstigen Ausführungsform sind der Hohlraum und der Nocken mit schräg verlaufenden Seiten versehen. Dadurch lässt sich das Fertigerzeugnis
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sehr gut aus der Matrize entfernen.
Das Aushärten des Giessharzes erfolgt bei diesem Verfahren meistens durch Einwirkung von Licht, das durch das transparent ausgebildete Substrat hindurch auf das Giessharz einwirkt. Nach Aushärten kann das Substrat mit der ausgehärteten Giessharzschicht von der Matrize entfernt werden. Eine Schwierigkeit dabei ist, dass sich am Rande oft eine nicht ausgehärtete Zone befindet. Beim Entfernen des Informationsträgers aus der Matrize werden nun oft Tropfen nicht ausgehärteten Harzes zwischen Informa- ■ tionsträger und Matrize gesaugt. Diese Tropfen heften sich an den Informationsträger und ergeben unerwünschte Störungen.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, dass nach dem Anbringen des Substrates auf der Matrize oder umgekehrt der Rand des Substrates bzw. der Matrize abgedeckt wird, wonach Belichtung stattfindet und daraufhin nach Aushärtung die Abdeckung vom Rand weggenommen und das nicht ausgehärtete Harz durch Schleudern mit einem dazu geeigneten Lösungsmittel weggespült wird.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zum Durchführen des obenstehend beschriebenen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mitte der Matrize bzw. des Substrats mit einem gegenüber der Informationsspur gut zentrisch liegenden Hohlraum versehen ist, wobei Mittel vorhanden sind zum Abdecken des Randes des Substrates bzw. der Matrize.
Nach einer weiteren günstigen Ausführungsform sind die Mittel zum Abdecken des Randes des Substrates bzw. der Matrize durch einen biegsamen Ring gebildet, der aus einem ersten biegsamen Ring, der im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Unterstützungsplatte liegt, und einem zweiten biegsamen Ring aufgebaut ist, der mit dem Innenrand des ersten Ringes verbunden ist und sich entlang einer Kegelfläche erstreckt, die mit der Ebene, in der der erste Ring liegt, einen Winkel einschliesst, wobei der
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Aussenrand des ersten Ringes in einem Konstruktionsteil eingeklemmt ist, der ortsfest angeordnet ist und zwar etwa in der Ebene der Matrize und der Aussenrand des zweiten Ringes in einem ringförmigen zweiten Konstruktionsteil eingeklemmt ist, der in einer Richtung quer zur Ebene der Matrize beweglich, ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
In den Fig. 1 , 2 und 3 ist auf schematische Weise eine Vorrichtung zum Herstellen von Informationsträgern im Schnitt und in drei Phasen des durchzuführenden Verfahrens dargestellt.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Unterstützungsplatte bezeichnet für eine aus Nickel bestehende Matrize 2, deren von der Unterstützungsplatte abgewandte Seite mit einer Informationsspur versehen ist. Die Unterstützungsplatte und die Matrize 2 sind beide mit einem Hohlraum 5 versehen, der gegenüber der Informationsspur gut zentrisch angeordnet ist. In dem Hohlraum 5 ist eine Menge 3 eines UV-härtenden G-iessharzes auf Basis eines akrylsauren Esters angebracht. Die Unterstützungsplatte 1 ist auf einer Platte h befestigt, die mit einer Spindel 4' einer nicht näher bezeichneten Schleuder verbunden ist. Ein Tisch 6 ist mit einer Säule 61 mit einem Arm 7 versehen. Ein linearer Motor 8 ist an dem Arm 7 befestigt und ist mit einer Welle 9 versehen, die von dem Motor 8 in den angegebenen Richtungen auf und abbewegt werden kann. Die Welle 9 ist mit einer Halterung 10 für ein biegsames Substrat 11 versehen. Die Halterung 10 trägt einen Kragen mit einer damit ein Ganzes bildenden biegsamen Membran aus einem verformbaren Werkstoff, wie Gummi. Der Kragen ist an der von der Halterung 10 abgewandten Stirnfläche mit einem ringförmigen Saugnapf 13 versehen. Der Kragen und die Halterung 10 sind mit einem Kanal lk versehen, der den Saugnapf 13 mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbindet. Damit kann das biegsame Substrat 11, das aus einem UV-lichtdurchlässigen Werkstoff, wie Plexiglas,
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hergestellt ist, gegen den Kragen 12 und die Membran 12* gesaugt werden. Die Halterung ίο ist mit einem weiteren Kanal 15 versehen, der sich bis in den weiterhin luftdichten Raum 16 erstreckt, der durch die Halterung 10, den Kragen 12 und die Membran 12' begrenzt wird. Über den Kanal 15 kann mit Hilfe einer nicht dargestellten Druckpumpe in dem Raum 16 ein erhöhter Druck bewirkt werden. Das Substrat 11 ist mit einem Nocken 17 derselben Form wie und einer etwas geringeren Bemessung als der Hohlraum 5 in der Matrize versehen.
Das mit der Vorrichtung durchgeführte Verfahren läuft nun wie folgt ab.
■ Infolge des in dem Raum 16 geschaffenen Überdrucks wird das Substrat 11 kugelsymmetrisch gewölbt werden. Das Ganze aus Halterung 10, Kragen 12, Membran 12' Saugnapf 13 und darauf festgesaugtem gewölbten Substrat wird von dem Motor 8 in Richtung der Unterstützungsplatte mit der Matrize 2 und dem Giessharz 3 bewegt. Der Nocken wird nun als erster das Giessharz in dem Hohlraum 5 t>erühren. Wenn infolge der statischen Elektrizität auf dem Substrat das Giessharz überspringt, wenn der Abstand zwischen dem Substrat und der Matrize klein wird, wird dieses Überspringen an der Stelle des Nockens 17 des Hohlraumes 5 erfolgen, also äusserst zentral, was das Einschliessen von Luftblasen fast unmöglich macht. Beim Weiterbewegen der Halterung 10 mit dem Substrat wird das Giessharz durch das gewölbte Substrat über die Matrize 2 ausgewaltzt, wobei sich das Giessharz mit einer kreisförmigen Flüssigkeitsfront über die Matrize verbreitet und wobei gleichzeitig das gewölbte Substrat flach gedrückt wird. Die Situation, in der das Giessharz teilweise
über die Matrizenoberfläche ausgebreitet ist, ist in Fig. dargestellt, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet worden sind wie in Fig. 1.
' Wenn das Substrat 11 nahezu völlig zu einer Fläche geformt ist und die Flüssigkeitsfront praktisch bis an den Rand der Matrize 2 gelangt ist, wird das Substrat 11 von dem Kragen 12 gelöst und zwar dadurch, dass über
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den Kanal 14 Luft in den Saugnapf 13 eingelassen wird. Bei der Lösung wird das Substrat' 11* infolge eigener Entspannung sich völlig flach an die Matrizenoberfläche anlegen und dabei die Flüssigkeitsfront des Harzes 3 hxs an den Rand der Matrize drücken.
Danach wird der Rand des Substrates 11 mit Hilfe eines biegsamen Ringes 20 abgedeckt. Der Ring 20 ist aus einem ersten biegsamen Ring 21, der im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Unterstützungsplatte 1 liegt, und einem zweiten biegsamen Ring 22 aufgebaut, der über die Zunge 23 mit dem ganzen Innenrand des ersten Ringes 21 verbunden ist. Der zweite Ring erstreckt sich dabei entsprechend einer Kegelfläche, die mit dem ersten Ring einen Winkel einschliesst. Der Aussenrand 2k des ersten Ringes ist in einem ortsfest angeordneten Konstruktionsteil 25 eingeklemmt, der etwas höher liegt als der Pegel der Matrize 2. Der Aussenrand 2.6 des zweiten Ringes ist in einem ringförmigen Konstruktionsteil 27 eingeklemmt, der mit Hilfe eines oder mehrerer linearer Motoren 28 auf- und ab— beweglich ist. Der Ring 20 ist durch die obenstehend beschriebene Konstruktion derart gebildet, dass wenn der ringförmige Konstruktionsteil 27 sich in der höchsten Lage befindet (siehe Fig. 1) der Innenrand der Zunge 23' einen derart grossen Durchmesser hat, dass das Substrat 11 an dieser Stelle leicht hindurchgeht um auf die Matrize gebracht zu werden.
Nach Anbringen des Substrates auf der Matrize wird mit Hilfe des Motors 28 der ringförmige Konstruktionsteil 27 heruntergefahren, so dass sich der Innenrand 23' herunter sowie etwas einwärts bewegt und folglich den Rand des Substrates 11 abdeckt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Über das spannungsfrei an dem Giessharz anliegende Substrat 11 wird die Giessharzschicht durch Bestrahlung mit UV-Licht von den Lichtquellen 18, wie beispielsweise UV-Licht von 365 nm von einer 500 ¥ wassergekühlten Hochdurchquecksilberdampfentladungslampe ausgehärtet. Die Beleuchtungszeit ist beispielsweise von der Dicke der
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Giessharzschicht, die zwischen 1 bis 300 /um variieren darf aber vorzugsweise 1-75/um betragt, von der Zusammensetzung des Giessharzes, von der Lichtintensität und von der Dicke des Substrats, die meistens 1-3 mm beträgt, abhängig. Im allgemeinen wird die Beleuchtungszeit zwischen einigen Sekunden bis einigen Minuten schwanken.
Der Aussenrand des Substrates, der durch den
Ring 20 abgedeckt ist, und das darunter befindliche Giessharz werden in erster Instanz nicht beleuchtet. Danach wird der Ring 20 durch Hochfahren des Motors 28 und des Ringes 27 weggenommen und das nicht ausgehärtete Giessharz wird durch Schleudern mit einem geeigneten Lösungsmittel weggespült. Das Beleuchten erfolgt beim Schleudern, wobei das zwischen Substrat und Matrize vorhandene Giessharz nun
^ auch aushärtet.
Durch Spülen und Schleudern weggeschleudertes gelöstes Giessharz wird durch eine Sammelvorrichtung 25 abgeführt.
Daraufhin kann das Substrat mit dem damit ver-
2^ bundenen, durchgehärteten Giessharz der Matrize entnommen werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass noch zurückgebliebenes nicht ausgehärtetes Giessharz zwischen Substrat und Matrize eindringt.
Der nun erhaltene Informationsträger ist mit einem Nocken mit gegenüber der Informationsspur genau definierten Wänden versehen. Diese Wände können als Bezugsfläche beim Ausschneiden des Mittenloches benutzt werden. Der erhaltene Kunststoffinformationsträger wird meistens auf der Seite der die Information enthaltenden Giessharzschicht mit einer 50-100 nm dicken Al-Schicht versehen, die in einer Vakuumglocke durch Aufdampfen angebracht wird. Auf der Al-Schicht wird letzten Endes noch eine Schutzlackschicht angebracht.
In der vorangehenden Figurbeschreibung ist des?
Fall beschrieben in denen die flache Matrize zusammenarbeitet mit einem gewölbten Substrat. Es wird klar sein, dass die Lage der Matrize und des Substrats auch umgekehrt werden können d.h. das Substrat liegt dann auf einem
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flachen Untergrund und 1st mit einem zentralen Hohlraum für das Giessharz versehen, während die Matrize gewölbt und danach gegen das Giessharz auf dem Substrat gedrückt wird. 5
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Claims (2)

  1. PHN 9523 ·· ' jf 1-4-1980
    PATENTANSPRÜCHE:
    Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffinformationsträger mit einer Schichtstruktur, wobei ein flüssi ges Giessharz zentral auf einer flachen Substratoberfläche oder auf einer flachen Matrizenoberfläche angebracht wird, die mit wenigstens einer Informationsspur versehen ist, wonach eine kugelsymmetrisch gewölbte, biegsame Matrize oder ein biegsames gewölbtes Substrat gegen das Giessharz gepresst wird, so dass das Giessharz über die Substrat bzw. Matrizenoberfläche ausgewalzt wird und die gewölbte Matrize bzw. das gewölbte Substrat zu einer ebenen Fläche verformt wird, wonach das Giessharz ausgehärtet und das Gefüge aus Substrat mit der damit verbundenen ausgehärteten Harzschicht aus der Matrize entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte der flachen Matrize bzw. des flachen Substrats mit einem gegenüber der Informationsspur gut zentrisch liegenden Hohlraum versehen wird und das Kunststoffsubstrat bzw. die Matrize mit einem dem Hohlraum in der Matrize bzw. dem Substrat entsprechenden Nocken versehen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum und der Nocken mit schrägen Seiten versehen werden.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat transparent ist und das Aushärten des Giessharzes unter dem Einfluss durch das Substrat hindurchgehenden Lichtes geschieht, dadurch gekennzeichnet, dass nach Anbringen des Substrates auf der Matrize oder umgekehrt der Rand des Substrates bzw. des Matrizes abgedeckt wird, wonach Belichtung stattfindet und daraufhin nach Aushärtung die Abdeckung des Randes weggenommen und das nicht ausge=- härtete Harz durch Schleudern mit einem dazu geeigneten Lösungsmittel weggespült wird.
    h. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
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    PHN 9523 "" , yf'·*%.- 1-4-1980
    einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, welche Vorrichtung eine Halterung für 'das biegsame Substrat bzw. die biegsame Matrize enthält, die in Richtung einer ■Unterstützungsplatte für eine Matrize bzw. ein Substrat beweglieh ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte der Matrize bzw. des Substrats mit einem gegenüber der Informationsspur gut zentrisch liegenden Hohlraum versehen ist und Mittel vorhanden sind zum Abdecken des Randes des Substrates bzw. der Matrize.
    ^ 5· Vorrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abdecken des Randes des Substrates bzw. der Matrize durch einen biegsamen Ring gebildet sind, der auseinem ersten biegsamen Ring, der im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Unterstützungsplatte liegt, und einem zweiten biegsamen Ring aufgebaut ist, der mit dem Innnenrand des ersten Ringes verbunden ist und sich entsprechend einer Kegelfläche erstreckt, die mit der Ebene, in der der erste Ring liegt, einen Winkel ein— schliesst, wobei der Aussenrand des ersten Ringes in einem
    ersten Konstruktionstexl eingeklemmt ist, der ortsfest angeordnet ist und zwar etwa in der Ebene der Matrize und der Aussenrand des zweiten Ringes in einem ringförmige zweiten Konstruktionsteil eingeklemmt ist, der in einer
    Richtung quer zu der Ebene der Matrize beweglich ist. 25
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DE19803027588 1979-08-10 1980-07-21 Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststoffinformationstraegers Withdrawn DE3027588A1 (de)

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