ES2203110T3 - Estructura y procedimiento para moldear discos opticos. - Google Patents

Estructura y procedimiento para moldear discos opticos.

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ES2203110T3 ES99915336T ES99915336T ES2203110T3 ES 2203110 T3 ES2203110 T3 ES 2203110T3 ES 99915336 T ES99915336 T ES 99915336T ES 99915336 T ES99915336 T ES 99915336T ES 2203110 T3 ES2203110 T3 ES 2203110T3
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Thomas Paul Feist
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Richard Joseph Saia
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Abstract

Un procedimiento para moldear un disco óptico que comprende: aplicación de un promotor (119) de adherencia sobre una forma (17, 19 ó 20) de molde térmicamente conductora; revestir una pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante sobre el promotor de adherencia y la forma de molde térmicamente conductora, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde; colocar la forma de molde revestida en un aparato (10) de moldeo térmicamente conductor con la pieza insertada de molde colocada entre la forma de molde y el aparato de moldeo; inyectar un material (44) termoplástico fundido en el aparato de moldeo; retener el material termoplástico fundido en el aparato de moldeo durante un tiempo suficiente para que el material termoplástico fundido se enfríe por debajo de su temperatura de transición de vidrio para formar el disco óptico; y expulsar el disco óptico del aparato de moldeo.

Description

Estructura y procedimiento para moldear discos ópticos.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a una estructura y a un procedimiento para moldear por inyección discos ópticos y compactos.
El moldeo por inyección implica inyectar resina termoplástica fundida en un aparato de moldeo. Los moldes para el moldeo por inyección de resina termoplástica se fabrican normalmente a partir de materiales metálicos tales como, hierro, acero, acero inoxidable, aluminio o latón pues estos materiales tienen una elevada conductividad térmica y permiten de este modo que la colada de resina termoplástica se enfríe rápidamente y acorte el tiempo del ciclo de moldeo. Un inconveniente para enfriar rápido en estos moldes, es que la resina inyectada se congela instantáneamente en la superficie del molde, ocasionando una delgada capa sólida. El rápido enfriamiento de la colada en la superficie del molde crea una superficie rugosa (en lugar de una superficie óptica de alta calidad) lo cual puede impactar en el comportamiento del disco. La solidificación rápida de la colada combinado con la capacidad variable de fluir en dirección radial de los materiales hace el flujo de colada uniforme y la duplicación de la superficie uniforme requerida para un disco óptico sea difícil de conseguir. El flujo no uniforme y las imperfecciones superficiales pueden originar zonas sobre un disco óptico con muchísimos errores de bits.
En el moldeo por inyección de discos compactos para audio, vídeo o para almacenar y recuperar datos informáticos, la transferencia de calor a través del molde tiene, de este modo, un fuerte efecto sobre el tiempo de moldeo y los atributos de disco, tales como birrefringencia, planicidad y precisión de la característica de duplicación. Para que un procedimiento sea económico, se debe mantener un cuidadoso equilibrio entre bajo tiempo de duración de ciclo y los parámetros del procedimiento necesarios para cumplir los
requisitos de calidad.
Un procedimiento para influir en la transferencia de calor y mejorar el tiempo de duración de ciclo durante el moldeo por inyección incorporando aislamiento dentro del molde ha sido descrito en la patente de los Estados Unidos n.º 5.458.818, en trámite junto con la presente, de Kim y colaboradores. En Kim y colaboradores, se usa un molde multicapa en el cual un macho metálico tiene una capa de aislamiento unida al mismo para frenar el enfriamiento inicial de la resina durante la operación de moldeo. La capa aislante comprende material que tiene tanto baja difusividad y conductividad térmica, frenando de este modo el enfriamiento de la resina moldeada, como buena resistencia a la degradación por alta temperatura, permitiendo el uso en un molde mantenido a altas temperaturas. Una o más capas de piel de material duro, típicamente metal, pueden ser unidas a la capa
\hbox{aislante.}
Otro procedimiento para influir en la transferencia de calor se describe en el Boletín n.º 88-71325 de descripción de solicitud de patente japonesa sin examinar de Nakamura y colaboradores. En Nakamura y colaboradores, una capa de resina sintética se forma sobre un troquel revistiendo o laminando antes de que el troquel se sitúe sobre la superficie de moldeo del macho del molde metálico.
El uso de una capa de aislamiento es deseable a fin de causar un cambio mínimo en el tamaño y la forma de la herramienta y del equipo de moldeo. Para discos compactos, los rigurosos requisitos de claridad óptica, morfología de superficie y duplicación de características superficiales de dimensiones de un orden inferior al micrómetro obvian el uso de materiales aislantes habituales, los cuales no proporcionan una superficie bastante suave, no son estables para largos periodos a la temperatura de moldeo, o no pueden soportar la aplicación repetida de alta presión durante el procedimiento de moldeo.
Para que una hoja o película sea útil para gestionar la transferencia de calor para un molde debe tener una superficie muy suave (rugosidad superficial <0,1 micrómetro) sobre una gran superficie de tal modo que no introduzca errores de duplicación de la característica o imperfecciones de superficie en el disco fabricado. También se prefiere que la superficie sea dócil para atenuar las imperfecciones menores en la herramienta de moldeo mientras mantiene la integridad mecánica y dimensional durante el procedimiento de moldeo.
Sumario de la invención
Se ve, por todo ello, que es deseable proveer una estructura y un procedimiento para moldear discos ópticos que tengan duplicación superficial mejorada y características de moldeo mejoradas.
Brevemente, de acuerdo con una realización de la presente invención, un procedimiento para moldear un disco óptico comprende: aplicar un revestimiento térmicamente aislante de pieza insertada a al menos una pieza insertada de molde térmicamente aislante para proveer al menos una pieza insertada de molde térmicamente aislante que tenga una rugosidad superficial reducida; colocar la al menos una pieza insertada revestida de molde entre una forma de molde térmicamente conductora y una parte de un aparato de moldeo térmicamente conductor; inyectar un material termoplástico fundido en el aparato de moldeo; retener el material en el aparato de moldeo durante un tiempo suficiente para que el material termoplástico fundido se enfríe por debajo de la temperatura de transición del vidrio para formar un disco óptico; y expulsar el disco óptico del aparato de moldeo.
En una realización relacionada, la pieza insertada de molde térmicamente aislante está revestida sobre la forma de molde térmicamente conductora teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma del molde. Se puede aplicar un promotor de adherencia a la forma de molde antes del revestimiento de la pieza insertada de molde.
En otra realización relacionada, la pieza insertada de molde térmicamente aislante está laminada sobre la forma de molde térmicamente conductora usando un adhesivo teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde y comprendiendo el adhesivo un material que no se contraiga significativamente, el cual tenga un coeficiente de expansión térmica compatible con los coeficientes de expansión térmica de la forma de molde y de la pieza insertada de molde.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, una pieza insertada de molde para ser colocada en un aparato de moldeo entre el aparato de moldeo y una forma de molde comprende una capa de material térmicamente aislante de pieza insertada de molde y un revestimiento de pieza insertada aplicado sobre al menos una superficie del material de la pieza insertada de molde para proveer una rugosidad superficial reducida.
En una realización relacionada, una forma de molde y una pieza insertada de molde para estar colocadas en un aparato de moldeo comprende un promotor de adherencia que solapa una forma de molde térmicamente conductora y una pieza insertada de molde térmicamente aislante revestida sobre el promotor de adherencia y sobre la forma de molde térmicamente conductora, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de
\hbox{molde.}
En otra realización relacionada, una forma de molde y una pieza insertada de molde para ser colocadas en un aparato de moldeo comprenden: un adhesivo entre una forma de molde térmicamente conductora y una pieza insertada de molde térmicamente aislante, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde, comprendiendo el adhesivo un material que no se contrae significativamente y el cual tiene un coeficiente de expansión térmica compatible con los coeficientes de expansión térmica de la forma de molde y de la pieza insertada de molde.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, un aparato de moldeo de disco óptico comprende: al menos una pieza insertada de molde revestida que comprende un revestimiento de pieza insertada térmicamente aislante aplicado a al menos una pieza insertada de molde térmicamente aislante para proveer al menos una pieza insertada de molde revestida que tiene una rugosidad superficial reducida; una forma de molde térmicamente conductora; y un aparato de moldeo térmicamente conductor. Estando colocada la al menos una pieza insertada de molde revestida entre la forma de molde térmicamente conductora y una parte del aparato de moldeo térmicamente conductor.
En una realización relacionada, el aparato de moldeo de disco óptico incluye un promotor de adherencia o un adhesivo que solapa una forma de molde térmicamente conductora y una pieza insertada de molde térmicamente aislante revestida sobre el promotor de adherencia o adhesivo y la forma de molde térmicamente conductora, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la
forma de molde.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, un procedimiento para fabricar un procedimiento para fabricar una pieza insertada de molde para usar en el moldeo de un disco óptico comprende: aplicar una capa de desprendimiento a un sustrato; revestir una disolución de material líquido aislante de pieza insertada de molde sobre la capa de desprendimiento; curar el material de la pieza insertada de molde para formar la pieza insertada de molde; y retirar la pieza insertada de molde de la capa de desprendimiento y el sustrato.
Breve descripción de los dibujos
Las características de la invención que se creen ser novedosas se exponen con particularidad en las reivindicaciones anejas. Sin embargo, la propia invención tanto como organización como procedimiento de operación, junto con objetivos y ventajas adicionales de la misma, puede ser comprendida haciendo referencia a la siguiente descripción considerada conjuntamente con los dibujos que se acompañan, en los cuales números de referencia iguales indican componentes iguales, en los que:
La figura 1 es una vista lateral de una realización de moldeo por inyección.
La figura 2 es una vista lateral de un revestimiento de pieza insertada sobre una pieza insertada de molde aislante.
La figura 3 es una vista lateral de revestimientos de pieza insertada sobre ambos lados de una pieza insertada de molde aislante.
La figura 4 es una vista lateral de material líquido aislante de pieza insertada de molde sobre un troquel.
La figura 5 es una vista similar a la de la figura 4 con el material de pieza insertada esparcido sobre el troquel.
La figura 6 es una vista de una pieza insertada de molde aislante que está siendo laminada respecto de un troquel con un adhesivo.
La figura 7 es una vista de una pieza insertada de molde aislante que está siendo formado sobre una capa de desprendimiento por encima de un sustrato.
Las figuras 8 y 9 son vistas en perspectiva de material de la pieza insertada de molde aislante antes de aplicarle un revestimiento de pieza insertada.
Descripción detallada de una realización preferida de la invención
Una delgada y suave hoja de polímero que comprende una película homogénea o estructura compuesta estratificada se usa para controlar el flujo de calor durante el moldeo por inyección de un disco compacto, y para proveer de este modo una mejora en la calidad de disco y/o una duración de ciclo reducida. La hoja se sitúa detrás del lado que lleva la información y/o del lado espejo del molde, gestionando de este modo la transferencia de calor a través de las paredes de molde y permitiendo la duplicación mejorada de las características de molde y/o temperatura de molde reducida. La presente invención describe varias realizaciones para formar la película aislante. En cada una de las realizaciones, las etapas del procedimiento son realizadas en un entorno que es tan limpio como factible.
La figura 1 es una vista lateral en sección de un molde 10 de inyección que incluye una pieza insertada 12 de molde térmicamente aislante y un par de semi-moldes 14 de material térmicamente muy conductor que forman una cavidad 16 de molde. Térmicamente aislante significa que incluye materiales que tienen coeficientes de conductividad térmica inferiores a o iguales a unos 50 W/m·K. Térmicamente aislante significa que incluye materiales que tienen coeficientes de conductividad térmica superiores a o iguales a unos 100 W/m·K.
Las líneas 18 de refrigeración, tales como tubos de cobre, se proveen en cada semi-molde 14 para recibir un fluido de refrigeración que reduzca la duración del ciclo. Al menos una forma 20 de molde de troquel de disco compacto o de disco óptico está situada en la cavidad 16 de molde, tal y como se muestra, y está afirmada en su interior de forma conocida. El troquel 20 tiene una superficie 22 ranurada o punteada la cual lleva información.
Si se desea, una segunda forma 23 de molde puede estar colocada adicionalmente en la cavidad 16 de molde. Con la finalidad de servir de ejemplo, una forma de molde de superficie suave está representada por la parte 19, y una segunda forma de molde de troquel que tiene una superficie ranurada o punteada para llevar información está representada por la parte 17. De esta forma, una forma 20 de molde de troquel puede ser la única forma de molde, puede ser usada con una forma de molde suave, o puede ser usada con una segunda forma de molde de troquel. A partir de ahora se hace referencia en conjunto a las formas de molde de troquel y suave, como formas de molde. Típicamente las formas de molde comprenden níquel electrochapado y los semi-moldes comprenden acero.
Cada semi-molde 14 puede tener una superficie 21 para soportar la pieza insertada 12 de molde. La pieza insertada 12 puede estar en forma de una única capa delgada aislante o ser una estructura aislada multiestrato la cual puede ser fabricada a partir de materiales de baja conductividad térmica, tales como materiales termoplásticos de alta temperatura, materiales termoestables, compuestos de plástico, metales porosos, materiales cerámicos aleaciones metálicas de baja conductividad. Preferentemente, la pieza insertada puede ser una película flexible tal como una película de poliimida de un espesor de aproximadamente 10 micrómetros hasta aproximadamente 500 micrómetros. Como alternativa, la pieza insertada puede comprender una película de poliamidaimida, poliéter sulfona o poliéter cetona, o cualquier otro material con una conductividad térmica adecuadamente baja.
La resina termoplástica caliente puede ser inyectada en la cavidad de molde vía el casquillo de canal de colada y el canal de colada 38. El calor procedente de la resina se absorbe a través del troquel 20 (y de la forma 19 de molde suave o segundo troquel 17, si fuera de aplicación) estando regulada la transferencia de calor por la al menos una pieza insertada 12 de molde la cual impide el rápido enfriamiento de la resina 44 y hace que el troquel se recaliente. Esto se traduce en una superficie de plástico caliente en la interfaz entre el troquel y la resina 44 durante un breve período de tiempo.
En la práctica, es más útil para las piezas insertadas de molde estar colocadas a cada lado del molde como se muestra en la figura 1. La presente invención también es útil si se usa una pieza insertada de molde con una o con ambos semi-moldes.
La figura 2 es una vista lateral de un revestimiento 112 de pieza insertada sobre la pieza insertada 12 de molde aislante que ilustra una realización de la presente invención en la cual la pieza insertada de molde está suavizada por aplicación del revestimiento de pieza insertada.
Debido a las condiciones de elevada temperatura y presión en el procedimiento de moldeado , las piezas insertadas 12 de molde requieren elevada estabilidad térmica y dimensional. La rugosidad superficial de la película de un cierto número potenciales materiales de pieza insertada de molde se caracterizaba por usar perfilometría superficial con contacto y sin contacto. Varios grados de película de poliimida KAPTON® (KAPTON es una marca comercial de DuPont Co.), que incluye FN, HN y E, con espesores de 12,7 micrómetros hasta 127 micrómetros estaban caracterizados. La película de poliimida KAPTON E se descubrió que tenía unas características superficiales de rugosidad mínima de 0,2 micrómetros. Otros potenciales materiales de pieza insertada incluyen aquellos tratados en lo que antecede con relación a la figura 1.
En la presente invención, la rugosidad superficial se ve reducida, además, por aplicación del revestimiento 112 de pieza insertada. Preferentemente, el revestimiento de pieza insertada es colado a partir de un disolvente. El material usado para el revestimiento de la pieza insertada posee varias características que incluyen buena adherencia a la pieza insertada, estabilidad durante el procedimiento de moldeo, suavidad superficial, conformidad, y propiedades de aislamiento térmico aceptables. Los materiales adecuados incluyen poliimidas, poliimidas modificadas, poliéter imidas, poliéter imidas modificadas, poliéterimidas modificadas con siloxano, u otros polímeros
\hbox{térmicamente}
estables.
La estabilidad y la conformidad de estos revestimientos puede ser optimizado, además, mezclándolos con resinas de epoxi compatibles para proveer una película termoestable. La cantidad de resina de epoxi añadida puede ser ajustada para proveer películas con densidades de curado variables. El uso de una estructura de compuesto que comprende revestimientos superficiales personalizados proveerá características útiles para la barrera térmica. En la patente de los Estados Unidos n.º 5.169.911 Lupinski y colaboradores, describen combinaciones termoestables que comprenden, por ejemplo, poliimida y resinas de epoxi.
En otra realización, la pieza insertada 12 está montada sobre un bastidor 110 que usa un adhesivo 111. El bastidor puede comprender, por ejemplo, un bastidor circular de aleación INVAR^{TM} (INVAR es una marca comercial de Carpenter Technology Corp, para una aleación que incluye Ni 36, acero al 64% con un contenido de carbono del 0, 2%). Una vez que una poliimida está montada en un bastidor de aleación INVAR y cocida, durante el enfriamiento la poliimida se contrae más que el bastidor y se forma una superficie rígida.
Alternativamente, como se muestra en las figuras 8 y 9, la pieza insertada 12 puede ser montada presionándola en dentro de dos anillos 810 y 812 de presión. Se puede medir entonces la tenacidad y la uniformidad de la pieza insertada antes de continuar el procedimiento de revestimiento.
La superficie de la pieza insertada puede estar preparada para aplicar el revestimiento de la pieza insertada por RIE (Reactive Ion Etching, Grabado por iones reactivos) para realzar la adherencia. A continuación, una forma líquida del material de revestimiento de la pieza insertada se aplica sobre la superficie de la pieza insertada. En un procedimiento preferido, se usa el revestimiento por centrifugación con una herramienta 113 rotativa. En una realización, la herramienta 113 rotativa incluye una parte 117 oquedad en la cual puede estar situado el bastidor 110 para dejar una superficie plana y de herramienta sustentada sobre la cual descansa la pieza insertada de molde. Como alternativas al revestimiento por centrifugación, otras técnicas apropiadas de revestimiento incluyen, por ejemplo, revestimiento por inmersión, revestimiento por menisco y revestimiento por
pulverización.
La pieza insertada y el revestimiento de pieza insertada son entonces cocidos en una unidad 120 de calentamiento para eliminar el disolvente y curar el revestimiento de la pieza insertada. En una realización en la cual la pieza insertada 12 comprende poliimida KAPTON E se revistió con una capa de una película colada de poliéter imida ULTEM®; (ULTEM es una marca comercial General Electric Co.) de un espesor de 12 micrómetros a partir de disolventes acetofenona/anisol, siendo la rugosidad de la superficie resultante inferior a 0,1 micrómetros.
Si la zona del bastidor 110 es lo suficientemente grande, la superficie de la pieza insertada de molde revestida resultante puede ser examinada, y la pieza insertada revestida puede ser perforada de tal forma que la parte perforada (usada) incluye la parte más suave de la pieza insertada de molde revestida y se evitan cualesquiera superficies inesperadamente rugosas.
La figura 3 es una vista lateral de revestimientos 112 y 116 de pieza insertada sobre ambos lados de una pieza insertada 12 de molde aislante. El revestimiento de ambos lados de la pieza insertada es posible y equilibrará tensiones en la pieza insertada con origen en cualquier mal emparejado entre la pieza insertada y el revestimiento aplicado a la pieza insertada. Si únicamente se va a revestir un lado de la pieza insertada de molde, es preferible colocar el lado revestido contiguo a la forma de molde.
En esta realización, un lado puede ser revestido con un revestimiento 112 de pieza insertada como muestra la figura 2, y el bastidor y la pieza insertada de molde pueden ser entonces volteadas para aplicar el segundo revestimiento 116 de pieza insertada. Preferentemente, antes de voltear la pieza insertada de molde se realiza al menos un cocido suave del primer revestimiento 112 de pieza insertada. Un cocido total (curado) del primer revestimiento de pieza insertada puede ocurrir bien antes de voltear la pieza insertada de molde o simultáneamente con un cocido completo de la segunda pieza insertada. En una realización, un cocido suave incluye cocer a aproximadamente 60-100ºC durante un intervalo de tiempo de aproximadamente quince minutos hasta aproximadamente tres horas, y un cocido completo incluye cocer en atmósfera de nitrógeno a aproximadamente 200-300ºC durante un intervalo de aproximadamente una hora hasta aproximadamente tres horas.
La herramienta 113 rotativa incluye preferentemente una abertura 115 de tal forma que el primer revestimiento 112 de pieza insertada no entra en contacto directo con la herramienta rotativa. Esta abertura impide el contacto y de este modo se retira de formar el primer revestimiento de pieza insertada.
La figura 4 es una vista lateral de un material 12 líquido de pieza insertada de molde aislante sobre un troquel 20 que ilustra una realización en la cual la pieza insertada se aplica directamente al troquel. Aunque las figuras 4 y 5 se refieren a la aplicación de la pieza insertada sobre un troquel, el procedimiento trabaja de la misma forma para aplicar la pieza insertada sobre una forma 19 de molde de superficie suave (mostrada en la figura 1). La forma de molde puede comprender una forma de molde metálico convencional o una forma de molde que haya sido modificada durante su fabricación.
En la presente invención, el material de la pieza insertada se selecciona para que tenga un coeficiente de expansión térmica compatible con coeficiente de expansión térmica de la forma de molde. Se espera que los coeficientes de expansión térmica del material de la pieza insertada sean iguales o inferiores a múltiplo de tres veces el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde. En una realización preferida, el coeficiente de expansión térmica del material de la pieza insertada es igual o inferior a un múltiplo de dos veces el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde. En una realización, por ejemplo, el material de la pieza insertada comprende poliimida ULTRADEL™ 5106 (ULTRADEL es una marca comercial de Amoco Chemicals de Naperville, IL) que tiene un coeficiente de expansión térmica en el plano de la película de aproximadamente 24 ppm/ºC (partes por millón por grado centígrado), y la forma de molde comprende níquel que tiene un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 13 ppm/ºC.
En otra realización preferida, antes de aplicar el material de la pieza insertada sobre la forma de molde, se aplica un promotor 119 de adherencia a la forma de molde. está es una característica beneficiosa pues la buena adherencia de la pieza insertada de molde a la forma de molde es importante para conseguir una superficie suave de la pieza insertada de molde sobre la forma de molde. Si la pieza insertada de molde fuera para deslaminar o formar burbujas sobre la forma de molde, los discos ópticos moldeados por la forma de molde tendrían baja calidad.
El promotor de adherencia puede ser aplicado mediante revestimiento por centrifugación, inmersión, pulverizado o menisco y secado. El promotor de adherencia comprende un agente de acoplamiento suspendido en un disolvente y tiene un espesor suficiente para revestir la forma de molde. En una realización el promotor de adherencia comprende un organosilano tal como, por ejemplo, \alpha-amino propiltrietoxisilano (el ingrediente activo en organosilanos de DuPont Co., comercializados bajo los números de pedido VM-651 y VM-652).
En la realización de la figura 4, el material 12 de la pieza insertada en forma líquida está colocado en medio de la superficie trasera del troquel el cual está colocado sobre herramienta rotativa. En una realización, el material aislante comprende poliimida. Como alternativa, otros materiales apropiados incluyen poliéterimida, poliamidaimida, poliéter sulfona, poliéter cetona o compuesto termoplástico, termoestable, plástico u otros materiales con una conductividad térmica adecuadamente baja. El volumen del material aislante dependerá del espesor deseado y de la superficie a revestir. En una realización, el volumen va de aproximadamente de tres milímetros a aproximadamente cinco milímetros.
La figura 5 es una vista similar a la de la figura 4 con el material de la pieza insertada esparcido sobre el troquel. El troquel se gira (rota) sobre la herramienta 113 rotativa para distribuir el material de la pieza insertada sobre la superficie del troquel hasta un espesor deseado. En otra realización, el troquel se gira en el intervalo de aproximadamente 1.000 r.p.m. (revoluciones por minuto) hasta aproximadamente 3.000 r.p.m. durante un tiempo que va de aproximadamente 20 segundos hasta aproximadamente 30 segundos, por ejemplo. Al igual que lo tratado en lo que antecede, otras técnicas de revestimiento incluyen por ejemplo, revestimiento por inmersión, revestimiento por menisco y revestimiento por pulverización.
El espesor deseado de la pieza insertada variará de acuerdo con la realización en la cual se usará la pieza insertada, pero generalmente el espesor estará en el intervalo de aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 250 micrómetros. En realizaciones en las cuales la pieza insertada únicamente estará provista en un lado del molde, una capa más delgada en el intervalo de aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 25 micrómetros es más adecuada para una transferencia de calor uniforme. En realizaciones donde las piezas insertadas están presentes en ambos lados del molde, se pueden usar capas más gruesas. Estas realizaciones son deseables para mejorar la calidad de disco pues el aislamiento más grueso permite que el procedimiento de moldeo sea ejecutado a temperaturas de fusión y moldeo más bajas, pero muchas máquinas de moldeo no están adaptadas para incluir una pieza insertada sobre el lado suave del molde.
Una vez que el material de la pieza insertada está aplicado y revestido, el troquel y el material de la pieza insertada son curados. El curado puede ser realizado en un procedimiento de dos etapas, por ejemplo, cociendo a aproximadamente 100ºC durante un intervalo de tiempo de aproximadamente quince minutos a aproximadamente tres horas, seguido por cocción en una atmósfera de nitrógeno a aproximadamente 200-300ºC durante un intervalo de entre una hora a tres horas.
En algunas reivindicaciones, varias capas de material de la pieza insertada pueden tener que ser aplicadas secuencialmente con el fin de formar una pieza insertada del espesor apropiado y/o estructura compuesta. Tras curar, el troquel y la pieza insertada pueden ser perforados y empaquetados para ser transportados y/o moldeados.
La figura 6 es una vista de una pieza insertada 12 de molde que está siendo laminada aislada respecto de un troquel 20 con un adhesivo 124, e ilustra otra realización de la presente invención. En esta realización, una pieza insertada, la cual puede comprender cualesquiera de los materiales tratados en relación con las figuras 2 y 3, por ejemplo, puede ser aplicada a la parte trasera de un troquel o forma de molde superficial revistiendo bien la forma de molde o la pieza insertada con un adhesivo 124 y laminando entre sí las dos estructuras. El adhesivo puede comprender, por ejemplo, un material termoplástico tal como una poliéterimida, acrílico, poliéster u otro polímero de un material termoestable, tal como una resina de epoxi o una combinación termoplástico/resina de epoxi.
Preferentemente, en la presente invención, el material de la pieza insertada se selecciona para que tenga un coeficiente de expansión térmica tan cercano al de la forma de molde como sea posible. En una realización, el material de la pieza insertada comprende poliimida KAPTON™ E que tiene un coeficiente de expansión térmica en el plano de la película de aproximadamente 14-17 ppm/ºC. Adicionalmente, en la realización, el adhesivo comprende un material tal como poliéterimida ULTEM™ el cual no se contrae significativamente durante el curado y tiene un coeficiente de expansión térmica suficientemente cercano a las expansiones térmicas de la pieza insertada de molde y a la forma de molde.
La figura 7 es una vista de otra realización de la presente invención en la cual la pieza insertada 12 de molde aislante está formada sobre una capa 130 capa de desprendimiento por encima de un sustrato 128.
El sustrato suave puede comprender un material suave tal como un disco de vidrio o de silicona, por ejemplo, o cualquier otra superficie muy pulida o suave. La capa de desprendimiento puede comprender un material tal como un nitruro de titanio u oro que tenga un espesor de aproximadamente 0,01 micrómetros, por ejemplo. La capa de liberación se selecciona para que tenga una energía superficial menor que la del sustrato y de este modo no promueva la adherencia. La capa de desprendimiento puede ser aplicada por técnicas de evaporación o de pulverización catódica.
En esta realización, se puede fabricar una pieza insertada suave que permanezca de pie libremente revistiendo por centrifugación una solución de material líquido de pieza insertada de molde aislante tal como cualesquiera de los materiales tratados en relación con la figura 4 sobre el sustrato que ha sido revestido con una capa de desprendimiento. Los materiales preferidos para el material líquido de la pieza insertada de molde aislante incluyen disolución de polímero, tal como poliéterimida ULTEM y poliimida PYRALIN® (PYRALIN es una marca comercial de DuPont Co.). Preferentemente el material de la pieza insertada se gira hasta que tenga un espesor que va de aproximadamente 10 micrón hasta aproximadamente 30 micrómetros.
Una vez que se ha aplicado el material de la pieza insertada, la pieza insertada se cura y se retira del sustrato. Los procedimientos potenciales de retirada incluyen pelar el material de la pieza insertada utilizando tenacillas o pinzas, o, para evitar en contacto con la mano o con instrumentos, sumergiendo el sustrato y la pieza insertada en un líquido, tal como agua, y permitiendo que la pieza insertada flote desprendida del sustrato.
Las realizaciones de las figuras 2-3 y 7 de lo que antecede, se refieren a piezas insertadas independientes, mientras que las realizaciones de las figuras 3-4 y 6 se refieren a piezas insertadas que son fabricadas directamente sobre troqueles o formas de molde de superficie suave. Las piezas insertadas independientes tienen los beneficios de poder ser usadas con troqueles convencionales y de poder ser conmutadas y usadas con un troquel común para diferentes aplicaciones de moldeo. Las piezas insertadas integrales, particularmente cuando se gira directamente sobre un troquel, como en la realización de las figuras 3-4, tienen el beneficio potencial de requerir menos etapas de tratamiento/fabricación.
Además, es posible combinar de forma selectiva algunas realizaciones de lo que antecede. Por ejemplo, las piezas insertadas de molde fabricadas por el procedimiento de la capa de desprendimiento, descritas en relación con la figura 7, pueden ser obtenidas en la forma descrita en relación con las figuras 2 y 3. Adicionalmente, las piezas insertadas de molde fabricadas por las realizaciones de las figuras 2, 3 y 7 pueden ser laminadas en la forma tratada en relación con la figura 6.
Aunque únicamente se han ilustrado y descrito en la memoria descriptiva ciertas características preferidas de la invención, muchas modificaciones y cambios se les ocurrirán a aquellos expertos en la técnica.

Claims (15)

1. Un procedimiento para moldear un disco óptico que comprende:
aplicación de un promotor (119) de adherencia sobre una forma (17, 19 ó 20) de molde térmicamente conductora;
revestir una pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante sobre el promotor de adherencia y la forma de molde térmicamente conductora, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde;
colocar la forma de molde revestida en un aparato (10) de moldeo térmicamente conductor con la pieza insertada de molde colocada entre la forma de molde y el aparato de moldeo;
inyectar un material (44) termoplástico fundido en el aparato de moldeo;
retener el material termoplástico fundido en el aparato de moldeo durante un tiempo suficiente para que el material termoplástico fundido se enfríe por debajo de su temperatura de transición de vidrio para formar el disco óptico; y
expulsar el disco óptico del aparato de moldeo.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la pieza insertada de molde térmicamente aislante comprende al menos dos capas de material pieza insertada de molde térmicamente aislante y en el cual la etapa de revestimiento incluye revestir una primera capa de material de pieza insertada de molde térmicamente aislante sobre la forma de molde, curar, al menos parcialmente, la primera capa de material pieza insertada de molde térmicamente aislante, revestir una segunda capa de material de pieza insertada de molde térmicamente aislante y curar la segunda capa de material de pieza insertada de molde aislante.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el revestimiento de la pieza insertada de molde térmicamente aislante comprende laminar la pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el revestimiento comprende revestimiento por centrifugación.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la pieza insertada de molde comprende una
poliimida.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el revestimiento comprende revestimiento por pulverización, inmersión o menisco de la pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante sobre la forma (17, 19 ó 20) de molde térmicamente conductora.
7. Un procedimiento para moldear un disco óptico según la reivindicación 1, caracterizado por:
la aplicación de una pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante que tiene características de superficie mínima a un bastidor metálico revestido de adhesivo;
el calentamiento de la pieza insertada de molde térmicamente aislante y del bastidor metálico;
la refrigeración de la pieza insertada de molde térmicamente aislante y del bastidor metálico; y a continuación
la aplicación de un revestimiento de pieza insertada (112) térmicamente aislante por girado, pulverizado, inmersión o menisco, revistiendo la pieza insertada térmicamente aislante hasta la pieza insertada de molde térmicamente aislante para proveer al menos una pieza insertada de molde revestida que tiene una rugosidad superficial reducida.
8. Un procedimiento para moldear un disco óptico según la reivindicación 1, caracterizado por:
la fijación de una pieza (12) insertada de molde térmicamente aislante que tiene características de superficie mínima entre dos anillos metálicos para proveer una superficie plana de la pieza insertada de molde térmicamente aislante;
la aplicación de un revestimiento (112) de pieza insertada térmicamente aislante por girado, pulverizado, inmersión o menisco, revistiendo la pieza insertada térmicamente aislante hasta al menos una pieza insertada de molde térmicamente aislante para proveer al menos una pieza insertada de molde revestida que tiene una rugosidad superficial reducida.
9. Una forma (17, 19 ó 20) de molde térmicamente conductora y una pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante para ser colocada en un aparato (10) de moldeo para moldear material (44) termoplástico fundido en discos ópticos acabados, comprendiendo la forma de molde y la pieza insertada de molde:
una capa que comprende un adhesivo (124) o un promotor (119) de adhesión que recubre la forma de molde.
estando situada la pieza insertada de molde sobre la capa y la forma de molde, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de molde.
10. La forma de molde de la reivindicación 9, en la cual la capa comprende un adhesivo (124), comprendiendo el adhesivo un material que no se contrae significativamente y el cual tiene un coeficiente de expansión térmica compatible con los coeficientes de expansión térmica de la forma de molde y de la pieza insertada de molde.
11. Un aparato (10) de moldeo de disco óptico que comprende:
al menos una forma (17, 19 ó 20) de molde térmicamente conductora;
al menos una pieza insertada (12) de molde térmicamente aislante, teniendo la pieza insertada de molde un coeficiente de expansión térmica compatible con el coeficiente de expansión térmica de la forma de
\hbox{molde;}
una capa que comprende un adhesivo (124) o un promotor de adhesión (119) que recubre la forma de molde, la pieza insertada de molde colocada sobre la capa y la forma de molde; y
un aparato (10) de moldeo térmicamente conductor;
la al menos una pieza insertada de molde revestida colocada entre la forma de molde térmicamente conductora y una parte del aparato de moldeo térmicamente conductor.
12. Un procedimiento para fabricar una pieza insertada (12) de molde para usar en el moldeo de un disco óptico que comprende:
la aplicación de una capa (130) de desprendimiento respecto de un sustrato;
el revestimiento con una disolución de material (12) líquido de pieza insertada de molde aislante sobre la capa de desprendimiento;
el curado del material de la pieza insertada de molde para formar la pieza insertada de molde; y
retirar la pieza insertada de molde desde la capa de desprendimiento y el sustrato.
13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el cual la retirada de la pieza insertada de molde de la capa de desprendimiento y del sustrato comprende el pelado de la pieza insertada de molde desde la capa de desprendimiento y desde el sustrato.
14. El procedimiento según la reivindicación 12, en el cual la retirada de la pieza insertada de molde de la capa de desprendimiento y del sustrato comprende la inmersión del sustrato y de la pieza insertada de molde en un líquido.
15. El procedimiento de la reivindicación 12, en el cual la capa de desprendimiento es nitruro de titanio u oro.
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