AT410192B - Mold for CD and DVD production by an injection molding process, comprises two halves, fitted with springs which push the halves apart when the closing force of the molding machine is released - Google Patents
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Abstract
Description
AT 410 192 BAT 410 192 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug zum Spritzprägen von insbesondere scheibenförmigen Kunststoffartikeln in einer Spritzgießmaschine mit zwei Formwerkzeughälften, die mindestens eine Formkavität einschließen, wobei in mindestens einer der Formwerkzeughälften Federn angeordnet sind.The invention relates to a mold for injection-molding, in particular, disk-shaped plastic articles in an injection molding machine with two mold halves, which include at least one mold cavity, springs being arranged in at least one of the mold halves.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Formwerkzeug zur Herstellung sowohl von optischen Speicherplatten mit einer Dicke von 0,6 mm, welche später zu einer Diskette (in weiterer Folge als DVD bezeichnet) verklebt werden, als auch zur Herstellung von bespielbaren und bespielten optischen Speicherplatten mit einer Dicke von 1,2 mm (in weiterer Folge als CD bezeichnet).In particular, the invention relates to a mold for the production of both optical storage disks with a thickness of 0.6 mm, which are later glued to a floppy disk (hereinafter referred to as DVD), and for the production of recordable and recorded optical storage disks a thickness of 1.2 mm (hereinafter referred to as CD).
Um die Information, welche in Form von Pits abgebildet wird, auslesen zu können, muß das gespritzte Substrat ausgezeichnete optische Eigenschaften, speziell bezüglich der engen Toleranzen der Doppelbrechung, aufweisen.In order to be able to read out the information which is imaged in the form of pits, the sprayed substrate must have excellent optical properties, especially with regard to the narrow tolerances of birefringence.
Speziell bei DVDs und CD-ROMs mit Laufwerksgeschwindigkeiten von 24 x und mehr ist es absolut notwendig, daß die Speicherplattendicke gleichmäßig ist und die Abweichungen in den vorgegebenen Toleranzen liegen.Especially with DVDs and CD-ROMs with drive speeds of 24 x and more, it is absolutely necessary that the disk thickness is even and the deviations are within the specified tolerances.
Derzeit können Spritzgußformwerkzeuge entweder zur Produktion von DVDs oder nur zur Produktion von CDs verwendet werden, da die Dicke der Kavität durch die Dimension der Werkzeugteile festgelegt ist. Diese Werkzeuge können nur unter sehr hohem Zeitaufwand und sehr hohen Kosten von DVD auf CD und umgekehrt umgebaut werden. DVDs mit einer Kavitätendicke von 0,6 mm erfordern eine Spritzmethode, die Spritzprägen genannt wird. Während des Einspritzens der Kunststoffschmelze in das Formwerkzeug bleiben die Formwerkzeughälften derart positioniert, daß die Formkavität zwar geschlossen ist, jedoch ein Volumen einschließt, das größer ist als das Volumen des herzustellenden Gegenstandes. Nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse wird die bewegbare Formwerkzeughälfte ca. 1 mm weiter in der Schließrichtung bewegt, um eine Diskettendicke von 0,6 mm zu erreichen.Injection molding tools can currently be used either for the production of DVDs or only for the production of CDs, since the thickness of the cavity is determined by the dimension of the tool parts. These tools can only be converted from DVD to CD and vice versa with a very high expenditure of time and costs. DVDs with a cavity thickness of 0.6 mm require a spraying method called injection stamping. During the injection of the plastic melt into the mold, the mold halves remain positioned such that the mold cavity is closed, but includes a volume that is larger than the volume of the object to be manufactured. After the plastic compound has been injected, the movable mold half is moved approx. 1 mm further in the closing direction in order to achieve a disk thickness of 0.6 mm.
Diese Methode erfordert eine sehr genaue Steuerung der Spritzgußmaschine. Geschmolzener Kunststoff wie z.B. Polycarbonat wird bei Temperaturen von ca. 300°C eingespritzt. Die Angußbuchse im Werkzeug muß deshalb mit Wasser gekühlt werden, damit der Kunststoff erstarrt, schrumpft und beim Öffnen des Werkzeugs herausgezogen werden kann. Während der Kühlzeit liegt die geheizte Spritzdüse ständig an der gekühlten Angußbuchse an, was ein Abkühlen der Düsenspitze bewirkt und in weiterer Folge, daß kalte Partikel in die Formkavität mit eingespritzt und so die Fließeigenschaften der Kunststoffschmelze verändert werden.This method requires very precise control of the injection molding machine. Melted plastic such as Polycarbonate is injected at temperatures of approx. 300 ° C. The sprue bushing in the tool must therefore be cooled with water so that the plastic solidifies, shrinks and can be pulled out when the tool is opened. During the cooling period, the heated spray nozzle is constantly in contact with the cooled sprue bushing, which causes the nozzle tip to cool down and, subsequently, cold particles to be injected into the mold cavity, thus changing the flow properties of the plastic melt.
Um die Pitstruktur des Prägestempels auf das Kunststoffsubstrat abbilden zu können, müssen die Spiegelplatten der festen und der beweglichen Formwerkzeughälfte im Werkzeug konstant auf ca. 60°C bei CD und ca. 90°C bei DVD gehalten werden. Diese relativ niedrige Temperatur bewirkt ein Erstarren der Kunststoffschmelze nach dem Einspritzen und ermöglicht das Auswerfen und Entnehmen des Speicherplattensubstrats nach Öffnen des Werkzeugs.In order to be able to map the pit structure of the embossing stamp onto the plastic substrate, the mirror plates of the fixed and the movable mold half in the mold must be kept constant at approx. 60 ° C for CD and approx. 90 ° C for DVD. This relatively low temperature causes the plastic melt to solidify after the injection and enables the disk substrate to be ejected and removed after the tool has been opened.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß es zur Herstellung von optischen Speicherplatten jeglichen Formats und jeglicher Dicke in Einfach- oder Mehrfachkavitätenausführung geeignet ist.The object of the invention is to improve a molding tool of the type mentioned at the outset in such a way that it is suitable for producing optical storage disks of any format and of any thickness in single or multiple cavity designs.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Schließen der Werkzeugsform mindestens ein Anschlagteil der anderen Formwerkzeugshälfte an den Federn anliegt, wobei die Federkraft gleich oder größer ist als die Schließkraft der Spritzgießmaschine beim Einspritzen und daß beim Nachlassen der Schließkraft die Federn die beiden Formwerkzeughälften auseinander drücken.The object of the invention is achieved in that when the mold is closed, at least one stop part of the other mold half rests on the springs, the spring force being equal to or greater than the closing force of the injection molding machine when injecting and that when the clamping force decreases, the springs push the two mold halves apart ,
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ermöglicht, einen Spritz-Prägevorgang ohne die Notwendigkeit einer Präzisionsspritzgußmaschine, die eine Positioniergenauigkeit von 0,01 mm auf der Schließseite erreicht, durchzuführen. Erfindungsgemäß kann ein Präzisionsprägeprozeß mit einer standardmäßigen zweistufigen Schließkraftregelung an der Spritzgußmaschine durchgeführt werden.The molding tool according to the invention enables an injection-stamping process to be carried out without the need for a precision injection molding machine which achieves a positioning accuracy of 0.01 mm on the closing side. According to the invention, a precision embossing process with a standard two-stage clamping force control can be carried out on the injection molding machine.
Vorteilhaft ist vorgesehen, daß mindestens eine der Formwerkzeughälften mit Distanzscheiben versehen ist, die an einem äußeren Ring der Formwerkzeughälfte angeordnet sind und an denen bei geschlossenem Formwerkzeug die gegenüberliegende Formwerkzeughälfte anliegt. Dabei sind mindestens zwei austauschbare Sätze von Distanzscheiben unterschiedlicher Dicke vorgesehen. 2It is advantageously provided that at least one of the mold halves is provided with spacers which are arranged on an outer ring of the mold half and against which the opposite mold half rests when the mold is closed. At least two interchangeable sets of spacers of different thicknesses are provided. 2
AT 410 192 BAT 410 192 B
Ein erfindungsgemäßen Verfahren zum Spritzprägen von insbesondere scheibenförmigem Kunststoffartikeln mit einem derartigen Formwerkzeug sieht vor, daß die Angußbuchse pro Spritzvorgang maximal 2 Sekunden, vorzugsweise über eine Zeitspanne von zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden, gekühlt wird.A method according to the invention for the injection molding of, in particular, disc-shaped plastic articles with such a molding tool provides that the sprue bushing is cooled for a maximum of 2 seconds per injection process, preferably over a period of between 0.5 and 1.5 seconds.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the figures in the accompanying drawing.
Die Fig. 1 zeigt eine schematisch gehaltene Draufsicht auf die bewegbare Formwerkzeughälfte, die Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug und die Fig. 3 zeigt im vergrößerten Maßstab den unteren Formrandbereich der Fig. 2.1 shows a schematic top view of the movable mold half, FIG. 2 shows an axial section through a mold according to the invention and FIG. 3 shows the lower mold edge area of FIG. 2 on an enlarged scale.
Die Teile der eigentlichen Spritzgießmaschine, wie der Plastifizierzylinder, die Formaufspann-platten und der Schließmechanismus, sind in den Figuren der Zeichnungen nicht gezeigt. Sie sind nach dem bekannten Stand der Technik gefertigt.The parts of the actual injection molding machine, such as the plasticizing cylinder, the mold mounting plates and the closing mechanism, are not shown in the figures of the drawings. They are manufactured according to the known state of the art.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug besteht aus einer ortsfesten Formwerkzeughälfte 1 und einer bewegbaren Formwerkzeughälfte 2.The molding tool according to the invention consists of a stationary mold half 1 and a movable mold half 2.
Das geschmolzene Kunststoffgranulat wird durch die Angußbuchse 3, welche sich in der ortsfesten Formwerkzeughälfte 1 befindet, in die von den beiden Formwerkzeughälften 1, 2 abgegrenzte Kavität eingespritzt. Diese Angußbuchse 3 wird nach dem Einspritzen des Kunststoffgranulats lediglich eine Sekunde gekühlt, um ein Abkühlen der Düsenspitze zu verhindern. Der Zeitpunkt des Kühlpulses wird von der Maschinensteuerung kontrolliert.The molten plastic granulate is injected through the sprue bushing 3, which is located in the stationary mold half 1, into the cavity delimited by the two mold halves 1, 2. This sprue bushing 3 is only cooled for one second after the injection of the plastic granulate in order to prevent the nozzle tip from cooling. The time of the cooling pulse is controlled by the machine control.
In der ortsfesten Formwerkzeughälfte 1 ist ein Kavitätenring 4 angeordnet. Der Kavitätenring 4 wird von Federn 5 beaufschlagt und hat die Möglichkeit, sich in der Richtung der Längs-Mittelachse des Formwerkzeuges 0,6 mm zu bewegen. Dies ist eine der Voraussetzungen, um die notwendige Flexibilität zu erzielen, um mit dem gleichen Formwerkzeug entweder CDs oder Disketten, die später zu DVD zusammengesetzt werden, zu produzieren. In der ortsfesten Formwerkzeughälfte 1 befindet sich weiters eine Spiegelplatte 6, die an der Rückseite mit einem spiralförmigen Kühlwasserkanal versehen ist.A cavity ring 4 is arranged in the stationary mold half 1. The cavity ring 4 is acted upon by springs 5 and has the possibility of moving 0.6 mm in the direction of the longitudinal central axis of the molding tool. This is one of the prerequisites for achieving the flexibility necessary to produce either CDs or floppy disks that will later be assembled into DVDs using the same molding tool. In the stationary mold half 1 there is also a mirror plate 6, which is provided on the back with a spiral cooling water channel.
Die bewegbare Formwerkzeughälfte 2 umfaßt eine im Verbund hergestellte Spiegelplatte, die aus zwei Teilplatten 7, 8 besteht. Die vordere Teilplatte 7, welche in die Kavität des Formwerkzeugs ragt und die am Prägestempel 9 anliegt, ist aus Keramik gefertigt. Diese Keramik besitzt eine Flärte von 90 HRC ist somit härter als Stahl und widerstandsfähiger gegen Verschleiß durch den aus Nickel hergestellten Prägestempel 9 oder Einflüsse andere Art.The movable mold half 2 comprises a composite mirror plate, which consists of two partial plates 7, 8. The front part plate 7, which protrudes into the cavity of the molding tool and which rests on the stamping die 9, is made of ceramic. This ceramic has a flare of 90 HRC and is therefore harder than steel and more resistant to wear and tear due to the stamping die 9 made of nickel or other influences.
Der Prägestempel 9 wird an der Spiegelplatte durch einen oder mehrere Magnet(e) 10 gehalten. Der oder die Magnet(e) 10 sind in der rückwärtigen, aus Stahl gefertigten Teilplatte 8 der Spiegelplatte angeordnet. Die rückwärtige Teilplatte 8 wird auf einer Formplatte 11 befestigt und weist ebenso wie die ortsfeste Spiegelplatte 6 einen spiralförmigen Kühlwasser-Kanal auf.The stamp 9 is held on the mirror plate by one or more magnets 10. The magnet (s) 10 are arranged in the rear part plate 8 made of steel of the mirror plate. The rear partial plate 8 is fastened to a shaped plate 11 and, like the fixed mirror plate 6, has a spiral cooling water channel.
Die Kühlung sowohl in der stationären als auch in der bewegbaren Spiegelplatte 6, 7, 8 wird durch einen Temperaturfühler 12 kontrolliert.The cooling both in the stationary and in the movable mirror plate 6, 7, 8 is controlled by a temperature sensor 12.
Hier wird das gleiche Pulskühlsystem wie bei der Angußbuchse 3 verwendet. Nach dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffmaterials wird der Kühlwasserzufluß durch das öffnen des Kühlwasserventils freigegen, bis die eingestellte Spiegelplattentemperatur erreicht ist. Danach wird das Kühlwasserventil wieder geschlossen. Auf diese Art wird ein leichteres Fließen der Kunststoffschmelze und somit bessere optische Eigenschaften des gespritzten Substrats erreicht.The same pulse cooling system as that of the sprue bushing 3 is used here. After the molten plastic material has been injected, the cooling water inflow is opened by opening the cooling water valve until the set mirror plate temperature is reached. Then the cooling water valve is closed again. In this way, an easier flow of the plastic melt and thus better optical properties of the sprayed substrate is achieved.
Am äußeren Ring 13 der bewegbaren Formwerkzeughälfte sind Dinstanzscheiben 14 angeordnet. Diese Distanzscheiben 14 sind auf eine genau definierte Stärke und eine Toleranz von ± 0,005 mm geschliffen. Im Falle einer ungleichen dicken Verteilung des Kunststoffmaterials in der Formkavität können die Distanzscheiben 14 individuell ausgetauscht werden, um eine gleichmäßige Dicke herzustellen und um hohe Laufwerksgeschwindigkeiten von 24 x und höher zu ermöglichen. Eine gleichmäßige Dickenverteilung ist insbesondere bei DVDs und CD-ROMs absolut erforderlich.Dancing discs 14 are arranged on the outer ring 13 of the movable mold half. These spacers 14 are ground to a precisely defined thickness and a tolerance of ± 0.005 mm. In the event of an uneven, thick distribution of the plastic material in the mold cavity, the spacers 14 can be exchanged individually in order to produce a uniform thickness and to enable high drive speeds of 24 times and higher. A uniform thickness distribution is absolutely necessary, especially for DVDs and CD-ROMs.
Jedes Formwerkzeug ist erfindungsgemäß mit zwei Sätzen von Distanzscheiben 14 ausgerüstet, wobei ein Satz für die Herstellung von CD-ROMs und ein Satz für die Herstellung von DVD-Disketten dient. Weiters sind Ersatzdistanzscheiben 14 vorgesehen, um die Dicke der Formkavität nachträglich einstellen zu können.According to the invention, each molding tool is equipped with two sets of spacer disks 14, one set used for the production of CD-ROMs and one set for the production of DVD disks. Furthermore, replacement spacers 14 are provided in order to be able to adjust the thickness of the mold cavity subsequently.
Die Zentrierung der beiden Formwerkzeughälften 1, 2 wird durch zwei Zentrierbolzen 15 3The centering of the two mold halves 1, 2 is performed by two centering bolts 15 3
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee |