WO2000034024A1 - Verfahren zum spritzgiessen von scheibenförmigen informationsträgern - Google Patents

Verfahren zum spritzgiessen von scheibenförmigen informationsträgern Download PDF

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WO2000034024A1
WO2000034024A1 PCT/EP1999/009425 EP9909425W WO0034024A1 WO 2000034024 A1 WO2000034024 A1 WO 2000034024A1 EP 9909425 W EP9909425 W EP 9909425W WO 0034024 A1 WO0034024 A1 WO 0034024A1
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negative pressure
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Martin Eichlseder
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Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh
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    • B29C45/43—Removing or ejecting moulded articles using fluid under pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for injection molding disk-shaped information carriers according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for performing the method.
  • the die surface also known as a stamper, generally consists of a nickel electroplating layer containing the pit geometries, with which one of the two disk-shaped mold surfaces of the injection mold is coated.
  • the information area of the finished information carrier therefore contains areas with deepening and areas without deepening, one also speaks of pits and land. Since a reading pulse from the reading laser occurs during the transition from a pit to a country, it is important for an exact scanning of the information side of the information carrier that the side walls of the pits are formed precisely and remain intact during the demolding process.
  • the pit geometry of the die surface acts like a toothing which engages in the information side of the information carrier and makes it difficult to demould it.
  • This also has the disadvantage that when the material of the information carrier shrinks, one-sided tensions can arise in the toothing.
  • compressed air is blown in between the mold surface and the associated surface of the information carrier on one or both sides of the information carrier in order to facilitate removal from the mold when the tool is opened. It can happen that due to different adhesion conditions in some surface areas on both sides of the information carrier, the demolding does not take place uniformly and excessive toothing stresses occur in the undetached areas.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding damage to the side walls of the pits of the information carrier during the demolding process.
  • the invention is based on the knowledge that with the definitive application of negative pressure to only one mold surface, it is already ensured in the cooling phase that the shrinkage of the information carrier within the mold cavity enclosed by the mold surfaces only lifts the information carrier from the side that is not subjected to negative pressure .
  • the mold surface carrying the die surface is preferably subjected to negative pressure.
  • the complete detachment of the opposite side due to the shrinkage of the material can be supported by compressed air introduction.
  • the information carrier detached on the one side, preferably the mirror side, and held on the information side by full pressure by means of negative pressure is detached from the mold surface (die surface) subjected to negative pressure by a force acting in its edge region, in such a way that it becomes detached sets a controlled progressive transfer line. This ensures that no sub-areas come off uncontrollably.
  • the force is advantageously applied via a form ring which engages on the outer contour of the disk-shaped information carrier, as a result of which a uniformly acting detachment can be achieved along a ring line which progresses radially inward from the circumference until the information carrier is completely detached.
  • the method according to the invention preferably takes place in the production of disk-shaped information carriers which have a mirror side on one side and the information surface on the other side.
  • the application of vacuum is preferably carried out on the information page.
  • the method according to the invention can also be used in the production of disc-shaped information carriers in which both sides have information areas.
  • Such information carriers can be glued, for example, to two disk-shaped information carriers, the mirror sides of which are on the outside, so that a disk-shaped information carrier with four internal information surfaces can be produced overall. Basically, more than four information areas can then be accommodated on a disc-shaped information carrier.
  • Fig. 4 shows the injection mold according to Fig. 3 with information carrier in detachment
  • Fig. 5 shows the opened injection mold with the molded and partially demolded information carrier.
  • the partial section shown in FIG. 1 shows a first mold half 1 of mold 2 of an injection molding machine.
  • the mold surface 3 of this mold half 1 is provided with a polish and represents the mirror side.
  • the mold half 1 is opposite the mold half 4, which shows a die surface 5 consisting of a galvano layer, the surface of which is designed according to the pit geometry.
  • the mold half 4 is held by two sleeve parts 6 and 7, between which there is a channel 8 which is connected to a vacuum unit (not shown).
  • the mold cavity 9 enclosed by the two mold halves 1 and 4 is filled by an information carrier 10.
  • the information carrier 10 is in the lower region in a state in which the melt mass has barely cooled down and in which the still less solidified melt mass of the information carrier 10 lies on the mold surface 3, the mirror side.
  • the melt mass of the information carrier 10 has largely cooled and solidified and has detached from the mold surface 3 due to the shrinkage S of the melt material.
  • the detached surface of the information carrier 10 represents its mirror side 1 1.
  • the opposite side is the information side 12 of the information carrier 10 on which the pit geometry of the die surface 5 has emerged as a negative form.
  • the depressions, the pits 13, are shown in extreme magnification for the purpose of clearer illustration.
  • the areas of the information page 12 that are not occupied by pits 13 are designated by country 14.
  • the transition point from a pit 13 to the land 14 is registered as an information unit. So that the transition point can be clearly detected by the reading laser, it is important that the side surfaces 15 of the pits 13 are shaped precisely and are not damaged by the die surface 5 during the subsequent demolding process.
  • FIGS. 2 to 5 illustrate the sequence of the demolding process for the disk-shaped information carrier 10 using partial areas of an injection mold shown in half section.
  • FIG. 2 shows a closed injection mold, the mold cavity of which is enclosed by the first mold half 1, the second mold half 4 and by a mold ring 16.
  • the mold ring 16 is arranged displaceably in the first mold half 1.
  • the mold cavity is completely filled with melt via the sprue bushing 17.
  • the second mold half 4 carries the die surface 5 (stamper) and is itself arranged on the sleeve parts 6 and 7, between which the channel 8 connected to a vacuum unit is located.
  • An ejector pin 20 is located within the sleeve part 7.
  • the first mold half 1 is retracted, whereas the mold ring 16 remains in the stop on the second mold half 4 and, with its undercut 19, encloses the outer contour of the information carrier 10 solidified from the melt.
  • 3 has been preceded by a detachment process of the information carrier 10 from the mold surface 3, the information side 12 of the information carrier 10 being held on the die surface 5 by means of negative pressure and the detachment of the information carrier 10 from the Mold surface 3 was achieved by shrinking the melt volume for the information carrier 10 and pressing compressed air between the mold surface and the information carrier 10 via the compressed air duct 18.
  • the compressed air present via the compressed air duct 18 is switched off and the shaped ring 16 is retracted, the negative pressure remaining effective.
  • the disc-shaped information carrier 10 held in the undercut 19 on its outer contour is bent and therefore progressively separates from the outside of the die surface 5 from the inside. The negative pressure remains effective until the information carrier 10 is completely detached from the die surface 5.
  • the information carrier 10 is completely detached from the second mold half 4 and can be removed from the mold after the central sprue part (not shown) has been removed.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Informationsträgers (10) in einer Spritzgießmaschine, bei dem der in einem Formhohlraum (9) gespritzte Informationsträger (10) mindestens bereits während des Teils der Abkühlzeit, in der ein Schwinden (S) des weitgehend verfestigten Informationsträgers (10) stattfindet, in den zu einer Formoberfläche einer Formhälfte (4) führenden Kanälen (8) ein Unterdruck aufrechterhalten wird.

Description

Verfahren zum Spritzgießen von scheibenförmigen Informationsträgern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen von scheibenförmigen Informationsträgern gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung von scheibenförmigen Informationsträgern, die sich unter der Bezeichnung CD- oder DVD-Platten im Handel befinden, werden auf einer Seite des Informationsträgers kleine Vertiefungen (Pits) oder Rillen oder eine Kombination aus Vertiefungen und Rillen, die die Information beinhalten, mittels einer Matrizenfläche ausgeformt. Die Matrizenfläche, auch Stamper genannt, besteht in der Regel aus einer die Pitgeometrien enthaltenden Nickelgalvanoschicht, mit der eine der beiden scheibenförmigen Formoberflächen der Spritzgießform belegt ist.
Die Informationsfläche des fertigen Informationsträgers enthält daher Bereiche mit Vertiefungen und Bereiche ohne Vertiefungen, man spricht hier auch von Pits und Land. Da ein Leseimpuls des Leselasers beim Übergang von einem Pit auf ein Land erfolgt, ist es für ein exaktes Abtasten der Informationsseite des Informationsträgers wichtig, daß die Seitenwände der Pits genau ausgeformt werden und auch beim Entformungsvorgang unversehrt bleiben.
Die Pitgeometrie der Matrizenfläche wirkt allerdings wie eine Verzahnung, die in die Informationsseite des Informationsträgers eingreift und dessen Entformung erschwert. Dabei wirkt sich auch nachteilig aus, daß beim Schwinden des Materials des Informationsträgers einseitige Spannungen in der Verzahnung entstehen können. Wie beispielsweise aus der DE - 38 39 536 A1 bekannt, wird zur Erleichterung der Entformung beim Werkzeugöffnen auf einer oder auf beiden Seiten des Informationsträgers Druckluft zwischen die Formoberfläche und die zugehörige Fläche des Informationsträgers eingeblasen. Dabei kann es vorkommen, daß aufgrund unterschiedlicher Haftungsverhältnisse in manchen Flächenbereichen auf beiden Seiten des Informationsträgers die Entformung nicht gleichförmig abläuft und in den nicht abgelösten Bereichen übergroße Verzahnungsspannungen entstehen. Beim Ablösen dieser restlichen Flächenbereiche kann es dann zu einer Schädigung sämtlicher oder eines großen Teils der Seitenwände der Pits kommen, die dann als sogenannte Wolken auf dem Informationsträger in Erscheinung treten. In gleicher Weise kann durch die Schädigung der Seitenwände der Pits auch die Informationsqualität des Informationsträgers beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim Entformungsvorgang Beschädigungen der Seitenwandungen der Pits des Informationsträgers zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst, die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß mit der definitiven Unterdruckbeaufschlagung lediglich einer Formoberfläche bereits in der Abkühlphase sichergestellt ist, daß durch die Schwindung des Informationsträgers innerhalb des von den Formoberflächen eingeschlossenen Formhohlraumes der Informationsträger erst von der Seite abhebt die nicht mit Unterdruck beaufschlagt ist.
Vorzugsweise wird dabei die die Matrizenfläche tragende Formoberfläche mit Unterdruck beaufschlagt. Die vollständige Ablösung der gegenüberliegenden Seite aufgrund der Schwindung des Materials kann durch Drucklufteinleitung noch unterstützt werden. In einer bevorzugten Verfahrensweise der Erfindung wird der auf der einen Seite, vorzugsweise der Spiegelseite, abgelöste und auf der Informationsseite durch Unterdruck vollflächig festgehaltene Informationsträger durch eine in dessen Randbereich wirkende Kraft nach der Maßgabe von der mit Unterdruck beaufschlagten Formoberfläche (Matrizenfläche) abgelöst, daß sich eine kontrolliert fortschreitende Ablöselinie einstellt. Es wird damit sichergestellt, daß sich keine Teilflächen unkontrolliert ablösen.
Die Kraft wird vorteilhafterweise über einen an der Außenkontur des scheibenförmigen Informationsträgers angreifenden Formring angebracht, wodurch eine gleichförmig wirkende Ablösung entlang einer Ringlinie bewerkstelligt werden kann, die vom Umfang radial nach innen bis zur vollständigen Ablösung des Informationsträgers fortschreitet.
Vorzugsweise findet das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von scheibenförmigen Informationsträgern statt, die auf der einen Seite eine Spiegelseite und auf der anderen Seite die Informationsfläche aufweisen. Die Unterdruckbeaufschlagung erfolgt dabei vorzugsweise auf der Informationsseite.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch bei der Herstellung von scheibenförmigen Informationsträgern anwendbar, bei denen beide Seiten Informationsflächen aufweisen. Derartige Informationsträger können beispielsweise mit zwei scheibenförmigen Informationsträgern verklebt werden, deren Spiegelseiten außen liegen, so daß insgesamt ein scheibenförmiger Informationsträger mit vier innenliegenden Informationsflächen hergestellt werden kann. Grundsätzlich können danach auch mehr als vier Informationsflächen auf einem scheibenförmigen Informationsträger untergebracht werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Teildarstellung einer geschlossenen Spritzgießform mit einer Darstellung des zu spritzenden Informationsträgers in abgekühlter und in nichtabgekühlter Form,
Fig. 2 die Teildarstellung einer geschlossenen, mit Schmelze gefüllten Spritzgießform,
Fig. 3 die Spritzgießform nach Fig. 2 in teilweise geöffneter Stellung und einen von einer Formoberfläche abgelösten scheibenförmigen Informationsträger,
Fig. 4 die Spritzgießform nach Fig. 3 mit in Ablösung befindlichem Informationsträger und
Fig. 5 die geöffnete Spritzgießform mit fertig gespritztem und teilentformtem Informationsträger.
Der in Fig. 1 dargestellte Teilausschnitt zeigt eine erste Formhälfte 1 der Form 2 einer Spritzgießmaschine. Die Formoberfläche 3 dieser Formhälfte 1 ist mit einer Politur versehen und stellt die Spiegelseite dar. Der Formhälfte 1 liegt die Formhälfte 4 gegenüber, die eine aus einer Galvanoschicht bestehende Matrizenfläche 5 zeigt, deren Oberfläche entsprechend der Pitgeometrie gestaltet ist. Die Formhälfte 4 wird von zwei Hülsenteilen 6 und 7 gehalten, zwischen denen sich ein Kanal 8 befindet, der an ein Unterdruckaggregat (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Der von den beiden Formhälften 1 und 4 eingeschlossene Formhohlraum 9 ist von einem Informationsträger 1 0 ausgefüllt.
Der Informationsträger 10 ist in der Darstellung nach Fig. 1 im unteren Bereich in einem Zustand in dem die Schmelzemasse noch kaum abgekühlt ist und in dem die noch wenig verfestigte Schmelzemasse des Informationsträgers 1 0 auf der Formoberfläche 3, der Spiegelseite anliegt. Im oberen Bereich der Darstellung nach Fig. 1 ist die Schmelzemasse des Informationsträgers 10 weitgehend abgekühlt und verfestigt und hat sich aufgrund der Schwindung S des Schmelzematerials von der Formoberfläche 3 abgelöst. Die abgelöste Fläche des Informationsträgers 10 stellt dessen Spiegelseite 1 1 dar. Die gegenüberliegende Seite ist die Informationsseite 12 des Informationsträgers 10 auf der sich die Pitgeometrie der Matrizenfläche 5 als Negativform ausgeprägt hat. Die Vertiefungen, die Pits 13, sind zu Zwecken einer deutlicheren Darstellung in extremer Vergrößerung gezeigt. Die Flächenbereiche der Informationsseite 12, die nicht von Pits 13 eingenommen werden, werden mit Land 14 bezeichnet. Beim Abtasten der Informationsseite 12 eines komplett fertiggestellten Informationsträgers 10 mit dem Leselaser (nicht dargestellt) wird die Übergangsstelle von einem Pit 13 auf das Land 14 als Informationseinheit registriert. Damit die Übergangsstelle vom Leselaser eindeutig erfaßt werden kann, ist es wichtig, daß die Seitenflächen 15 der Pits 13 präzise ausgeformt werden und beim anschließenden Entformungsvorgang von der Matrizenfläche 5 nicht beschädigt werden.
Die Figuren 2 bis 5 stellen anhand von Teilbereichen einer im Halbschnitt dargestellten Spritzgießform den Ablauf des Entformungvorgangs für den scheibenförmigen Informationsträger 10 dar.
Die Fig. 2 zeigt eine geschlossene Spritzgießform, deren Formhohlraum von der ersten Formhälfte 1 , der zweiten Formhälfte 4 sowie von einem Formring 16 umschlossen wird. Der Formring 16 ist in der ersten Formhälfte 1 verschiebbar angeordnet. Der Formhohlraum ist über die Angußbuchse 17 vollständig mit Schmelze befüllt. Zwischen Angußbuchse 17 und erster Formhälfte 1 befindet sich ein Druckluftkanal 18. Die zweite Formhälfte 4 trägt die Matrizenfläche 5 (Stamper) und ist selbst an den Hülsenteilen 6 und 7 angeordnet, zwischen denen sich der an ein Unterdruckaggregat angeschlossene Kanal 8 befindet. Innerhalb des Hülsenteils 7 befindet sich ein Auswerferstift 20. Im Verfahrensschritt nach Fig. 3 ist die erste Formhälfte 1 zurückgefahren, wohingegen der Formring 16 im Anschlag auf der zweiten Formhälfte 4 verbleibt und mit seiner Hinterschneidung 19 die Außenkontur des aus der Schmelze erstarrten Informationsträgers 10 umschließt. Dem Zurückfahren der Formhälfte 1 nach Fig. 3 ist ein Ablösevorgang des Informationsträgers 10 von der Formoberfläche 3 vorausgegangen, wobei zum einen die Informationsseite 12 des Informationsträgers 10 durch Unterdruckbeaufschlagung über den Kanal 8 auf der Matrizenfläche 5 gehalten wurde und die Ablösung des Informationsträgers 10 von der Formoberfläche 3 dadurch erfolgte, daß das Schmelzevolumen für den Informationsträger 10 geschrumpft ist und über den Druckluftkanal 18 Druckluft zwischen die Formoberfläche und den Informationsträger 10 gepreßt wurde.
Im anschließenden Verfahrensschritt nach Fig. 4 wird die über den Druckluftkanal 18 anstehende Druckluft abgeschaltet und der Formring 16 wird zurückgefahren, wobei der Unterdruck wirksam bleibt. Der in der Hinterschneidung 19 an seiner Außenkontur festgehaltene scheibenförmige Informationsträger 10 wird verbogen und löst sich daher fortschreitend von außen nach innen von der Matrizenfläche 5 ab. Der Unterdruck bleibt bis zur vollständigen Ablösung des Informationsträgers 10 von der Matrizenfläche 5 wirksam.
Im Verfahrensschritt nach Fig. 5 ist der Informationsträger 10 vollkommen von der zweiten Formhälfte 4 abgelöst und kann nach der Entfernung des zentralen Angußteils (nicht dargestellt) aus der Form entnommen werden.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Spritzgießen von scheibenförmigen Informationsträgern mit einer Spiegel- und einer Informationsseite oder mit zwei Informationsseiten bei dem mittels eines Spritzgießaggregates Schmelze in einen von zwei Formhälften einer Form eingeschlossenem Formhohlraum eingespritzt und nach einer an den Einspritzvorgang anschließenden Abkühlzeit die Form geöffnet wird und bei dem zum Trennen des Informationsträgers von den die Spiegel- und die Informationsseite oder die beiden Informationsseiten bildenden Formoberflächen über durch die Formhälften zu den Formoberflächen führende Kanäle Druckluft eigebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bereits während des Teils der Abkühlzeit, in der ein Schwinden des weitgehend verfestigten Informationsträgers (10) stattfindet in den Kanälen (8) einer Formhälfte (4) ein Unterdruck aufrechterhalten wird. "
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des Informationsträgers (10), die der Seite gegenüberliegt, die mit Unterdruck beaufschlagt wird, der Informationsträger (10) ganzflächig durch Überdruckbeaufschlagung von der Formoberfläche (3) der Formhälfte (19) abgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem eine Spiegel- und eine Informationsseite aufweisenden Informationsträger (10) der Unterdruck auf der die Informationsseite (12) des Informationsträgers (10) bildenden Formoberfläche (Matrizenfläche (5)) aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Informationsträger (10) an seinem äußeren Rand von einem in Öffnungsrichtung der Form bewegbaren Formring (16) gehalten wird, der den Informationsträger (10) nach dessen vollständiger Ablösung auf der Seite, die der mit Unterdruck beaufschlagten Seite gegenüberliegt, von der mit Unterdruck beaufschlagten Seite radial von außen nach innen fortschreitend ablöst.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zu einer Formoberfläche einer Formhälfte (4) führenden Kanäle (8) an ein Unterdruckaggregat angeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) radial innerhalb der Matrizenoberfläche (5) zur Ausbildung der Informationsseite (12) des Informationsträgers (10) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkavität im Randbereich von einem in einer Formhälfte (1 ) verschiebbar angeordneten Formring (16) begrenzt wird, in dem eine die Außenkontur des Informationsträgers (10) bildende Hinterschneidung (19) ausgeformt ist.
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