EP0713444A1

EP0713444A1 - Vorrichtung zur herstellung von formkörpern, und verfahren zur herstellung dieser vorrichtung

Info

Publication number: EP0713444A1
Application number: EP94924283A
Authority: EP
Inventors: Klaus Schmetz
Original assignee: Innova Zug AG
Current assignee: Innova Zug AG
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1994-07-23
Publication date: 1996-05-29
Also published as: KR960703716A; CA2168267A1; JPH09500838A; DE4325481A1; DE4325481C2; SK12996A3; WO1995003928A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Kunststofformkörpern, mit einem wenigstens zwei Formeinsatzelemente (1) und Temperiermittelräume (2) aufweisenden Werkzeugkörper, wobei die Formeinsatzelemente (1) den Formkörperhohlraum umschließen, und einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung wird durch kürzere Zykluszeiten die Produktivität erhöht, in dem vorrichtungsmäßig zwischen den Temperiermittelräumen (2) und dem Formkörperhohlraum eine Wärmeausgleichsschicht (4) mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist und wobei diese Vorrichtung durch die folgenden Schritte hergestellt wird: Herstellen eines Hohlraumes in den Formeinsatzelementen (1) im Bereich des aufnehmenden Temperiermittelräume (2), Fertigen eines Wärmeausgleichselementes, Einsetzen des Wärmeausgleichselementes und des Temperiermittelraums (2) und Fügen von Formeinsatzelement (1) und Wärmeausgleichselement.

Description

VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON FORMKÖRPERN , UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DIESER VORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Kunststofformkörpern, mit einem wenigstens zwei Formeinsatzelemente und Temperiermittelräume aufweisenden Werkzeugkörper, wobei die Formeinsatzelemente den Formkörperhohlraum umschließen, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.

Bei der Herstellung von Formkörpern, insbesondere Kunststoff- Formkörpern werden - je nach Geometrie des herzustellenden Formkörpers - mehrteilige, meist zweiteilige Formen benutzt, welche einerseits den Formkörperhohlraum umschließen und andererseits zur Entnahme des ausgehärteten Formkörpers voneinander getrennt werden müssen. Je nach Art der herzustellenden Formkörper müssen diese bestimmte Bedingungen hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit erfüllen. Dies gilt insbesondere für solche Formkörper, welche später-als Datenträger dienen, wie beispielsweise CDs.

Die vorliegende Erfindung sei daher am Beispiel der Herstellung von CD-Rohlingen näher erläutert, auch wenn die Erfindung sich nicht auf die Herstellung lediglich flacher Formkörper beschränkt. Durch die rasche Verbreitung von CDs im HiFi-Bereich und auch die sprunghaft angestiegene Verbreitung als CD-ROM im EDV-Bereich haben dazu geführt, daß der Artikel CD ein Massenartikel geworden ist. Dies bedeutet für die Herstellung von entsprechenden Formkörpern, daß letztlich die Länge der Zykluszeiten den Herstellungspreis und somit die Stellung des Herstellers auf dem Markt bestimmt . Bei bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von (CD-) Formkörpern werden zwei symmetrische Formeinsatzelemente verwendet, welche jeweils einen spiralförmig angeordneten Temperierkanal zur Aufnahme des Temperiermittels aufweisen. Dazu wird jedes Formeinsatzelement in Längsrichtung aufgetrennt, die entsprechenden Temperierkanäle in beide Hälften eingefräst und anschließend vakuumverlötet. In der Vergangenheit hat man nun versucht, die Zykluszeiten dadurch zu verkürzen, indem man die Temperiermittelräume möglichst dicht an den Formkörperhohlraum verlegt hat. Hierbei war es jedoch nicht möglich, die Formeinsatzelemente zur Verringerung der Zykluszeit sehr kalt zu fahren, da eine absolut gleichmäßige Temperatur in der Wandung des Formkörperhohlraums nicht gewährleistet werden konnte. Vielmehr entstanden durch Temperierfehler Oberflächenbeeinflussungen auf der hergestellten Kunststoffscheibe, die zu Spannungen und Ungleichmäßigkeiten und damit zur völligen Unbrauchbarkeit der so hergestellten CD-Scheiben geführt haben. Folglich mußten die Temperiermittelräume in einem gewissen Mindes abstand von der Wand des Formkörperhohlraums angeordnet werden, damit die Wanddicke eine Vergleichmäßigung der Temperatur bei der Kühlung bewirken konnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern und ein Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper zu schaffen, wobei durch kürzere Zykluszeiten die Produktivität der Vorrichtung bzw. des entsprechenden Herstellungsverfahrens erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch l dadurch gelöst, daß zwischen den Temperiermittelräumen und dem Formkörperhohlraum eine Wärmeausgleichsschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist. Verfahrensmäßig besteht die Lösung der Aufgabe durch die folgenden Schritte: - Herstellen eines Hohlraumes in den Formeinsatzelementen im Bereich der aufzunehmenden Temperierkanäle,

- Fertigen eines Wärmeausgleichselementes,

- Einsetzen des Wärmeausgleichselementes und des Temperiermittelraums stems und

- Fügen von Formeinsatzelement und Wärmeausgleichselement.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Methode, Temperierfehler, die entstehen würden, wenn sehr nah an der Formkörperhohlraumwand temperiert wird, auszugleichen. Dieser Ausgleich des Temperierfehlers geschieht über eine Wärmeausgleichsschicht, deren Wärmeleitfähigkeit erheblich über der des Formenstahls liegt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit werden die Isothermen, die sich üblicherweise konzentrisch um einen Temperiermittelraum anordnen, "verwischt". Erste Versuche haben erwiesen, daß die Wärme in der Wärmelei Schicht mit etwa der siebenfachen Geschwindigkeit abgeführt wird. Dies sorgt für eine homogene Temperatur an der Formkörperhohlraumwand und führt letztlich zur Verringerung der Zykluszeiten aufgrund der erheblich besseren Kühlwirkung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Wärmeausgleichsschicht aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen und Kraftübertragungselementen. Die Kraftübertragungselemente sind deshalb notwendig, damit der beim Pressvorgang auftretende Druck, welcher normalerweise durch den Formenstahl aufgefangen wird, auch durch die "weichere" Wärmeausgleichsschicht aufgefangen bzw. an die andere Seite der Wärmeausgleichsschicht weitergegeben werden kann. Als Kraftübertragungselemente können dabei Stahlkugeln dienen. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist es jedoch auch möglich, als Kraftübertragungselemente "honeycomb"- Strukturelemente vorzusehen.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß als Wärmeausgleichsschicht ein vorgefertigtes

Wärmeausgleichselement hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird. Die Herstellung eines vorgefertigten Wärmeausgleichselement ist deshalb zweckmäßig, da das unmittelbare Eingießen flüssigen Kupfers oder einer flüssigen Kupferlegierung in das Formeinsatzelement zu Spannungen und Fehlern der Formeinsatzelemente führen kann.

Bei der Herstellung der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern wird also zunächst ein Hohlraum in den Formeinsatzelementen geschaffen, welcher einerseits das Wärmeausgleichselement und andererseits das Temperiermittelraumsystem aufnimmt. Zweckmäßigerweise wird das Wärmeausgleichselement und auch das die Temperiermittelräume aufweisende Element mit dem Formeinsatzelement durch Hochtemperatur-Hartverlöten miteinander verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der einzigen Figur ist lediglich ein einziges^' Formeinsatzelement dargestellt, wie es beispielsweise in Verbindung mit einem weiteren spiegelsymmetrischen Formeinsatzelement bei der Herstellung von CDs verwendet wird.

Dabei weist das Formeinsatzelement 1 Temperiermittelräume 2 und eine Wand 3 zur Begrenzung des nicht dargestellten Formkörperhohlraums auf. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wand 3 des Formeinsatzelementes 1 als ebene Fläche ausgebildet. Damit nun die Temperiermittelräume 2 relativ nahe an die Wand 3 herangebracht werden können, ist erfindungsgemäß zwischen Temperiermittelräume 2 und Wand 3 eine Wärmeausgleichsschicht 4 vorgesehen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Wärmeausgleichsschicht 4 als vorgefertigtes Wärmeausgleichselement ausgebildet, welches in einen im Formeinsatzelement 1 hergestellten Hohlraum 5 eingelegt und anschließend mit dem Formeinsatzelement 1, vorzugsweise durch Hochtemperatur-Hartverlöten, verbunden wird. Dabei ist das Wärmeausgleichselement durch eingearbeitete, nicht dargestellte, Kraftübertragungselemente verstärkt. Auf die Wärmeausgleichsschicht kommt dann zur "Füllung" des Hohlraumes 5 ein Temperiermittelraumelement 6, welches, ebenfalls vorzugsweise durch Hochtemperatur-Hartverlöten, mit dem Formeinsatzelement 1 verbunden wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl das Wärmeausgleichselement 4 als auch das Temperiermittelraumelement 6 als Hohlzylinderscheiben ausgebildet. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei Vorrichtungen zur Herstellung nicht symmetrischer Formkörper verwirklichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Kunststofformkorpern, mit einem wenigstens zwei Formeinsatzelemente (1) und Temperiermittelräume (2) aufweisenden Werkzeugkörper, wobei die Formeinsatzelemente (l) den Formkörperhohlraum umschließen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Temperiermittelräume (2) und dem Formkörperhohlraum eine Warmeausgleichsschicht (4) mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Warmeausgleichsschicht (4) aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen und Kraftübertragungselementen besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kraftübertragungselemente Stahlkugeln vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kraftübertragungselemente "honeycomb"-Strukturelemente vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Warmeausgleichsschicht (4) ein vorgefertigtes Wärmeausgleichselement hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Schritte:

- Herstellen eines Hohlraumes in den Formeinsatzelementen im Bereich der aufzunehmenden Temperiermittelräume,

- Fertigen eines Wärmeausgleichselementeε,

- Einsetzen des Wärmeausgleichselementeε und des Tempe iermittelraums und

- Fügen von Formeinsatzelement und Wärmeausgleichselement.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fügen von Formeinsatzelement und Wärmeausgleichselement durch Hochtemperatur-Hartverlöten geschieht.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindung von Formeinsatzelement und Temperiermittelräume durch Hochtemperatur-Hartverlöten erfolg .