用於製造盤形信息載體的注塑工具的製作方法

2023-12-03 07:19:06 1

專利名稱：用於製造盤形信息載體的注塑工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及注塑技術領域。它涉及一種注塑工具用以製造盤形的成型件，特別是以如CD和/或DVD那樣的信息載體形式之成型件，該注塑工具包括第一和第二鏡面板用以構成注塑模，它們相互對置並且為了打開和關閉模具可以彼此相對移動，還包括一模具環，該模具環同心地包圍第一鏡面板並向外邊緣封閉注塑模而且可相對於第一鏡面板移動。
這樣的注塑工具例如由公開文本WO-A1-99/37471是已知的。
模具環突出於由其包圍的鏡面板的平面模具表面並可相對於該鏡面板沿軸向方向移動。如果通過兩鏡面板的軸向移動將注塑模關閉，則由於突出模具環靠在對面的鏡面板上並封閉注塑模，同時由其同心地包圍的鏡面板離對面的鏡面板具有一預定的距離。然後在這樣構成的盤形空腔內，在高壓下注射熱塑料。在填滿注塑模的空腔以後，為了得到高質量的信息載體，在必要時將由模具環包圍的鏡面板單件再向對面的鏡面板移動，而模具環由於觸到對面的鏡面板仍保持固定(參見開頭所述的WO-A1-99/37471中的圖2和3)。
在製造過程的這個階段進行的鏡面板與包圍它的模具環之間的相對移動由於以下原因產生困難即為了模具環在相對移動時可以自由地沿鏡面板滑動，需要一種規定的配合。如果該配合松，注射時塑料可能滲入間隙內而在成型的信息載體盤上形成不符要求的凸脊。相反，如果配合過緊，特別是如果鏡面板和模具環處於不同的溫度時，則可能產生過高的摩擦力，其阻礙相對移動並且因為兩個部件通常均由鋼製成，可能導致模具環咬在或卡在鏡面板上。
為了在較緊的配合時確保鏡面板與模具環間的微小的滑動摩擦，在開頭所述的WO-A1-99/37471中已建議，鏡面板和模具環的相互滑動表面設有降低摩擦的特殊的塗層。然而此時不利的是，部件的塗層關係到高的費用。並且一個塗層一般影響從注塑模中的散熱。
在EP-A1-0899075中，為了確保一個鏡面板與一個同心包圍它的環之間的良好的相對移動性，在兩部件之間設置一直線式球軸承(見該文件中圖5)。然而其中所述環不是構成注塑模的一個部件的模具環，而是一個導向環，其支持兩個鏡面板的相互對中。
這個目的按照本發明這樣來達到，即設有用於對模具環進行主動調溫的裝置。所謂調溫應理解為模具環的一種規定的溫度的調準，即例如可以關係到模具環的一種主動的冷卻或主動的加熱。因此本發明的核心在於，模具環的溫度不是簡單地由包圍它的部件的溫度或空氣決定並對其中產生的熱傳導進行影響，而是主動地使模具環處於或保持在要求的溫度。
模具環溫度的這種主動的影響包括許多改進，這樣藉此可以達到鏡面板和模具環的溫度對稱的分布並且可以有針對性地避免這兩個直接靠近的部件的不同的熱膨脹。藉此降低了配合中的磨損。此外，中斷後可以不變地保持熱平衡，例如象在更換壓模時出現的情況那樣。
此外還得到這樣的優點，即通過鏡面板與模具環之間的均勻的溫度分布的可能的調準，特別是在冷卻過程中可以創造受控的條件，從而提高成型件的質量。
此外，可以大大縮短這樣的注塑工具的預熱階段，因為通常必須等待到鏡面板和模具環處於要求的溫度。按照現有技術這是這樣實現的，即藉助於相應的裝置使鏡面板處於要求的溫度，並且緊接著等待直到該溫度也已傳到模具環上為止。通過模具環的主動調溫，在這種情況下主動的加熱因此可以顯著地縮短預熱階段。這樣，可以防止由於過快的投產而損壞工具。
此外，調溫的優點是，可以調準模具環與鏡面板之間的配合。雖然通常對於不同的加工溫度，由於模具環和鏡面板的不同的熱膨脹，根據要求的加工溫度必須採用不同的模具環，但通過模具環及與其相關的可特別調準的該元件的熱膨脹的主動調溫，可以調準配合的要求，亦即與格式、過程和生產溫度無關地調整。藉此，45至130℃的溫度範圍利用同樣的工具配置將是可能的，並且甚至在達200至300℃的溫度下也是可能的。此外工具配置也與塑料類型(PC、PMMA等)無關。
不對稱的溫度對配合的影響也可以用於補償製造誤差。這樣可以避免完全形成過大的配合間隙或還可以避免模具環卡在鏡面板上。鏡面板與模具環之間的10℃的溫差在120毫米直徑的鏡面板時，可使配合間隙約為0.015mm(對於鋼的膨脹係數)，亦即可以很有效地保護主要的區域。不對稱溫度分布的主動的調準也可以用於有針對性地加熱用於配合的模具環，藉此它可容易地通過鏡面板進行安裝。由此防止組裝時損傷邊緣。
在這種情況下主動的調溫可以從外邊進行，但按照第一優選的實施形式，用於調溫的裝置設置於模具環的內部。其中該裝置可以涉及一些電加熱線圈，但可以優選藉助於調溫介質實現調溫。作為調溫介質考慮常用的熱介質或冷介質。優選採用調溫的空氣、調溫的蒸氣或調溫的液體介質，特別優選以水和/或有機液體為基礎的介質，該介質在必要時加有添加劑。
按照另一優選的實施形式，模具環中設有至少一個似環繞的通道，借其引導調溫介質。似環繞的在這方面意味著基本上在一個位置輸入介質，一次或多次在模具環中循環，並且緊接著在另一位置輸出。換言之可以設置一單獨的似環繞的通道，但也可以設置多個線圈式或一條螺線式的通道。在這種情況下特別是這樣的調溫介質通過一輸入管由徑向方向導入通道內，在模具環中通道內環流，並緊接著通過一輸出管沿徑向方向排出通道，而且在設置一單獨的通道時特別優選將輸入和輸出基本上並列地設置在模具環上，從而其中的調溫介質基本上一次就可環繞地流過整個的模具環。
另一優選的實施形式的特徵在於，設有第二裝置，其在打開模具後能夠沿完成的成型件的周邊區域向其進行受控的吹風。但其中該第二裝置也可以不與一調溫的模具環組合使用，並且只就其本身來自看具有許多優點。這樣，通過第二裝置的設置可以縮短取出時間，不產生多少取出阻礙，並且可很有效地克服成型件在鏡面板上的粘著。
按照另一優選的實施形式第二裝置在模具環中構成為至少一個基本上環繞的通道形式，一種用於吹風的介質輸入該通道內，並且該通道具有許多在打開模具後向成型件方向敞開的吹風孔。其中優選將吹風通道在調溫通道的徑向內側設置在模具環中，並還優選更接近鏡面板，以便於設置吹風孔。優選在4與30個之間並特別在12與16個之間的吹風孔以基本上均勻的分布繞模具環的圓周延伸。
在這種情況下，在打開模具後這些吹風孔使得可優選在成型件的徑向外邊緣的區域沿軸向的或錐形的方向向成型件吹風，其中特別是在關閉模具和移回模具環時通過注塑工具的前部自動封閉各吹風孔並且各吹風孔只在打開模具時才被敞開。
本發明的其他的一些優選的實施形式描述於諸從屬權利要求中。
本發明還涉及一種製造盤形成型件的方法，特別是如CD和/或DVD那樣的信息載體形式的成型件，其中採用上述的注塑工具，其特徵在於，在製造過程中，藉助於裝置使模具環保持到一確定的加工溫度，或以有針對性的方式經過處理根據確定的曲線進行調節或操縱。換言之可以將調溫用於不變地調準一預定的溫度，但也可能根據過程來調節模具環的溫度，即調節溫度分布，這例如在成型件的冷卻階段可能是有利的。
按照方法的第一優選的實施方案，或將模具環的溫度調準成使其基本上相當於注塑工具、特別是第一鏡面板的其他的成型的元件的溫度，或將模具環的溫度相對於第一鏡面板的溫度調準成使模具環與鏡面板之間的間隙符合一要求的值(有針對性地調準溫度)。
按照方法的另一優選的實施方案，在設有第二裝置時在打開模具後將成型件藉助於許多吹風孔，在成型件經冷卻已達到要求的溫度以後，通過至少一次風衝擊從模具中脫開。
本發明的方法的其他的一些實施形式由諸從屬權利要求給出。
在注射套17的對面設有相互同心地(由雙箭頭表示的)可彼此相對移動的推出套16、穿孔器15和注射料推出器23。利用注射料推出器23可推出留在注射套17的內孔中的注射料22。利用穿孔器15在注塑成的數據載體中穿出中心孔。最後利用推出套16可以在打開注塑模25後將成品數據載體推出。
模具環20可移動地支承於定心環13中並且藉助於(未示出的)彈簧壓向第二鏡面板12的方向。必要時可以藉助於氣動驅動的操作元件24將模具環20撤回。其中模具環20通常不以其內面直接貼緊第一鏡面板11的外面，而是通過一滑環21與其分開，滑環21同心地安裝在第一鏡面板11上為其設置的一臺階上。滑環21基本上具有空心圓筒的形狀並且優選由銅、銅合金如青銅或也由塑料如聚四氟乙烯(PTFE，特氟隆)製成。因此對於鋼製的模具環20和鋼製的第一鏡面板11，該滑環形成一良好導熱的滑動軸承。後者在注塑模25的邊緣區域提供改進的散熱並從而在數據載體即盤的外部區域提供改善的光、電值。由於良好的滑動性能在滑環21與第一鏡面板11可以選擇較緊的配合，從而明顯地減小鏡面板11與模具環20之間的凸脊形成。但在如

圖1中所示的滑環的位置也可以採用具有球30(球保持架，球格架)的軸承，如其在圖2中所示。採用具有球的軸承的優點是，使可能存在的間隙較好地分布在圓周上。
模具環具有形成光數據載體基質的外部邊緣的功能。它同時用於型腔排氣，後者沿一規定的排氣間隙(未示出)形成。為了實施注射模壓過程通風環必須對於每一注射過程(循環)進行軸向移動，以便關閉繞模間隙未關閉的工具的型腔。在注射後或在注射過程中工具由注塑機的關閉力關閉並進到其確定的終端位置。此時模具環移回模間隙的距離。在取出基質後和在關閉過程中，為了開始新的注射過程時模具環例如通過彈簧力向前移動。
目前通用的方法的作用帶來困難。鏡面板與模具環之間的微小溫差導致不同的熱膨脹。其結果一方面產生大的導向間隙和從而產生基質上凸脊形成的傾向而另一方面導致微小的間隙以致通風環卡住到鏡面板上而造成基質的過量注射。
不同的塑料(COC、PMMA、PC等)、格式如CD-A-ROM、CD-R(W)、DVD、DVD-R(W)、藍瑞利(Blue Ray)等或不同的壓模供應要求的生產溫度為約45℃至130℃。甚至可能要求溫度達300℃。目前常常是，鏡面板與模具環之間的配合在微米範圍內根據(溫度的)要求來不同地製造，缺點是每一具體的配對件只能在一確定的過程中運行。因此，為了可以生產例如全部的格式，沒有一種單獨的工具符合所有要求的使用性。
由於按現有技術的從調溫的鏡面板到非主動調溫的模具環的被動的熱傳導，加熱過程是很關鍵的並且由於不同的熱膨脹必須很緩慢地進行加熱、否則將因卡住而產生功能障礙。
配合直徑的製造必須格外精密。如果配合過緊，通風環易於咬住到鏡面板上並導致過早的磨損並從而導致構件的生產失靈，包括高的修理費用。
按照本發明，模具環20(特別是參見圖2)現在另外包括一環繞的通道26，一種冷卻介質32經由導管31由徑向方向輸入該通道26內並且經由第二導管31同樣沿徑向方向排出，其中冷卻介質32在通道26內流動並這樣主動地調溫，而且冷卻介質在一未示出的裝置內調節到一規定的溫度。
模具環20還包括另一通道27，供給其增壓空氣。在成型件的推出時刻可以經由該通道27藉助於壓力衝擊推出成型件，其中通道27至少在打開模具時經由吹風孔28向成型件的方向開放。由於孔28以許多個環繞地設置，由此得到在成型件的周邊區域可受控地推出成型件。
關於模具環20的製造建議分兩步地製造，其中設有下半部，在下半部中銑出通道26。在另一步中將上半部加工成使其制有通道27和各個孔28。隨後將上半部和下半部相互接合，並且在接縫29中通過熔焊、釺焊和HIP(熱等壓擠壓)(heiss-isostatisches Pressen)等方法連結。
通過模具環的主動調溫(可以通過調溫介質或電裝置)現在可以得到許多優點。
這樣可以很迅速地達到要求的生產溫度，而可以不由於熱膨脹差的損傷採用昂貴的構件。由此可很快地建立起生產過程。
在生產中斷時，如壓模更換、修理等時，如果主動地調節模具環的溫度而不會因沒有由塑料物質的供熱使通風環的溫度降低。
通過模具環的調溫基本上在成型件的外部區域特別是冷卻時期將是較熱的。因此避免了邊緣區域內的過快的冷卻，這導致凹點或溝紋的成型的增長並且防止成型件變形。
鏡面板—模具環配對件的製造配合對全部的生產溫度(即45℃到最大300℃)始終是精確相同的，而與塑料或格式無關，只要採用模具環調溫以使在鏡面板與模具環之間主動調準一不對稱的溫度分布即可。
通過提高通風環的溫度易於組裝通風環。通過附加的熱膨脹可易於安裝模具環而不損壞高度敏感的鏡面板外邊緣。
藉助於在模具環內製出的一體的主動的吹風通道27，通過各孔28沿成型件的全圓周向其均勻地吹風。這導致較短的取出時間並且避免因取出故障而中斷生產。
通過在鏡面板與通風環之間採用的滑環可以大大降低在昂貴的構件上的磨損費用和修正費用。作為滑環可以採用傳導性的金屬或金屬合金但也可以採用球軸承(球保持架，球格架)等。
附圖標記清單10 注塑工具11 第一鏡面板(鏡面塊)12 第二鏡面板(鏡面塊)13、14 定心環(對中環)15 穿孔器(衝孔器)16 推出套(推頂套)17 注射套(澆注套)18 壓模保持件(壓模固定件)19 壓模20 模具環(模具或通風環)21 滑環/軸承環22 注射料23 注射料推出器24 操作元件(模具環用)25 注塑模(空腔)26 調溫介質通道27 吹風通道28 吹風用吹風孔29 熔焊縫/釺焊縫30 球31 調溫介質用輸入導管32 調溫介質的輸入/輸出管
權利要求
1.一種注塑工具(10)，用以製造盤形的成型件，特別是如CD和/或DVD那樣的信息載體形式的成型件，該注塑工具(10)包括一個第一和一個第二鏡面板(11和12)用以構成一個注塑模(25)，它們相互對置並且為了打開和關閉模具它們可以彼此相對移動，該注塑工具還包括一個模具環(20)，該模具環(20)同心地包圍第一鏡面板(11)並沿外邊緣封閉注塑模(25)而且可相對於第一鏡面板(11)移動；其特徵在於，設有用於對模具環(20)進行主動調溫的裝置(26)。
2.按照權利要求1所述的注塑工具(10)，其特徵在於，所述裝置(26)設置在模具環(20)的內部。
3.按照上述權利要求之一項所述的注塑工具(10)，其特徵在於，所述裝置(26)用電和/或藉助一種調溫介質(32)實現調溫。
4.按照權利要求3所述的注塑工具(10)，其特徵在於，所述調溫介質(32)採用調溫的空氣、調溫的蒸汽或調溫的液體介質，特別優選以水和/或有機液體為基礎的介質，所述介質在必要時加有添加劑。
5.按照權利要求4所述的注塑工具(10)，其特徵在於，所述模具環(20)中設有至少一個似環繞的通道(26)，借其引導調溫介質(32)，其中特別是該調溫介質(32)通過一輸入管(31)由徑向和/或軸向方向導入通道(26)中，在模具環(20)中通道(26)內環流，並緊接著通過一輸出管(31)沿徑向和/或軸向方向排出通道(26)，其中特別優選將輸入管和輸出管(31)基本上並列地設置在模具環(20)上，從而其中的調溫介質(32)基本上流過整個的模具環(20)。
6.按照上述權利要求之一項所述的注塑工具(10)，其特徵在於，設有第二裝置(28)，該第二裝置在打開模具後能夠沿成品成型件的周邊區域向其進行受控的吹風。
7.按照權利要求6所述的注塑工具(10)，其特徵在於，所述第二裝置以至少一個基本上環繞的通道(27)的形式設置在模具環(20)中，一種用於吹風的介質輸入該通道(27)內，並且該通道(27)具有許多在打開模具後向成型件方向敞開的吹風孔(28)，其中特別優選在4與30個之間，特別是在12與16個之間的吹風孔(28)以基本上均勻的分布繞模具環(20)的圓周設置。
8.按照權利要求7所述的注塑工具(10)，其特徵在於，在打開模具後，各吹風孔(28)可在成型件的徑向外邊緣區域沿軸向的或錐形的方向向成型件吹風，其中特別優選在關閉模具和移回模具環(20)時，通過注塑工具的前部自動關閉各吹風孔(28)並且各吹風孔28隻在打開模具時才被敞開。
9.按照上述權利要求之一項所述的注塑工具(10)，其特徵在於，該工具包括一個在第一鏡面板(11)與包圍它的模具環(20)之間同心地設置的滑環或滑動軸承(21)。
10.一種採用按照上述權利要求之一項所述的注塑工具(10)製造盤形的成型件的方法。特別是如CD和/或DVD那樣的信息載體形式的成型件，其特徵在於，在製造過程中，藉助於裝置(26)將模具環(20)保持到一確定的加工溫度，或以有針對性的方式經過處理根據確定的曲線進行調節或操縱。
11.按照權利要求10所述的方法，其特徵在於，或者將模具環(20)的溫度調準成使其基本上相當於注塑工具(10)的其他的成型的元件的溫度，或將模具環(20)的溫度相對於第一鏡面板(11)調準成使模具環(20)與鏡面板(11)之間的間隙對應於一個要求的值。
12.按照權利要求10或11之一項所述的方法，其特徵在於，在採用按照權利要求6至8之一項所述的注塑工具(10)時，在打開模具後，藉助於許多吹風孔，在成型件經冷卻已達到要求的溫度以後，成型件將通過至少一次風衝擊從模具中脫開。
全文摘要
本發明涉及一種注塑工具(10)，用以製造盤形的成型件，特別是如CD和/或DVD那樣的信息載體形式的成型件，該注塑工具(10)包括一個第一和一個第二鏡面板(11和12)用以構成一個注塑模(25)，它們相互對置並且為了打開和關閉模具它們可以彼此相對移動，該注塑工具還包括一個模具環(20)，該模具環(20)同心地包圍第一鏡面板(11)並沿外邊緣封閉注塑模(25)而且可相對於第一鏡面板(11)移動，其中在投產時可達到更好的加工穩定性、更好的成型件質量和較短的停工時間，其方式是設有用於對模具環(20)進行主動調溫的裝置(26)。
文檔編號B29C45/26GK1446681SQ0310822
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月25日 優先權日2002年3月25日
發明者馬庫斯·加布裡埃爾 申請人:Awm模製品技術股份公司