DE3001824A1

DE3001824A1 - Verfahren zur herstellung eines plattenfoermigen koerpers

Info

Publication number: DE3001824A1
Application number: DE19803001824
Authority: DE
Inventors: Tokihalu Nakagawa; Shoji Ohmiya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-07-31
Also published as: FR2446711B1; NL185429C; NL185429B; US4302411A; GB2040787B; JPS5597929A; NL8000089A; GB2040787A; JPS5735094B2; CA1142719A; AU5471380A; AU516324B2; FR2446711A1

Description

tr a

Rf.--.i.-S. / / it. ■·- ■-■

18. Januar 1980

Matsushita Electric IndustrialCo., Ltd., 1006, Oaza Kadoma, Kadoma-shi, Osaka, Japan

Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen

Körpers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Körpers mit einer ebenen Oberfläche hoher Präzision aus einem thermoplastischen Harz, insbesondere auf ein Verfahren, das sich zur Anwendung bei der Herstellung von Video- oder Bildplatten eignet, die an ihrem Umfang minimale Verwerfung in Richtung ihrer Dicke, hohe Dickengleichmäßigkeit und geringe Verzerrung der Signalspur haben müssen.

Ein typisches herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Videoplatten umfaßt die Herstellung eines Videoplattenmusters (nachfolgend als "Stempel" bezeichnet), in dem Informationen

030031/074 5

in Form einer spiraligen Spur gespeichert sind, das Pressen des Stempels gegen ein Videoplattenmaterial, das gewöhnlich ein thermoplastisches Harz, wie Polyvinylchlorid, ist, wobei das Videoplattenmaterial auf eine Temperatur über dessen Erweichungspunkt erwärmt wird, und Verringerung des Drucks nach dem Abkühlen, um so eine Videoplatte zu erhalten, auf die die Informationen von der Stempeloberfläche übertragen worden sind-

Dieses herkömmliche Verfahren ist jedoch unbefriedigend, weil es am Umfang erhebliche Verwerfungen und ungleichmäßige Dickenverteilung hinterläßt.

Durch Versuche wurde nun gefunden, daß ein Pressen unter hohem Druck bei einer Temperatur unter dem Vicat-Erweichungspunkt eine ungleichmäßige Druckverteilung verursacht, die wiederum eine Restspannung in der geformten Platte hervorruft, was zu einer großen Deformation oder Verwindung der Platte führt. Es hat sich gezeigt, daß unter ungleichförmigem hohem Druck bei einer Temperatur unter dem Vicat-Erweichungspunkt eine Restspannung durch Kontraktion der Videoplatte entsteht, so daß die Platte Verwerfungen aufweist»

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Körpers, wie einer Videoplatte, zu schaffen, das ein Erzeugnis mit minimalen Verwerfungen zu liefern vermag, um dadurch die vorerwähnten Probleme des Standes der Technik zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird dazu ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Körpers, wie einer Videoplatte, vorgeschlagen, bei dem eine Form auf ein auf eine Temperatur über den Erweichungspunkt erwärmtes thermoplastisches Harz gepreßt und die Form sowie das thermoplastische Harz gekühlt wird, um letzteres zu dem plattenförmigen Körper zu verfestigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck während des Kühlens herabgesetzt wird.

0 3 0 0 3 1 / 0 7 /■ ^r·

BAD ORIGINAL

Vorzugsweise erfolgt die Herabsetzung des Drucks bei einer Temperatur um den Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes.

Als thermoplastisches Harz wird vorteilhaft, aber nicht ausschließlich, ein Copolymerisat von Polyvinylchlorid oder Vinylacetat verwendet. In diesem Falle wird der Druck herabgesetzt, wenn die Form auf 70 bis 90⁰C heruntergekühlt worden ist.

Vorzugsweise wird der Druck auf 10 bar (10 kp/cm²) oder darunter herabgesetzt.

Vorstehende und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsformen in Verbindung mit den Figuren.

Fig. 1 und 2 sind Seitenaufriß-Schnittansichten einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung,

Fig. 3 ist ein Diagramm eines Beispiels der Beziehung zwischen dem Preßdruck und der Temperatur, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren zu beobachten ist,

Fig. 4 ist eine Seitenaufriß-Schnittansicht eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen Formungstemperatur und -druck beim erfindungsgemäßen Verfahren, verglichen mit den Größen bei dem herkömmlichen Verfahren,

030031/07/. ^r BAD ORIGINAL

Fig. 6 zeigt das Ergebnis der Messung der Abweichung von Aufzexchnungsspuren in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Videoplatten und

Fig. 7 zeigt die Umfangsverwerfungen in Dickenrichtung der nach dem erfindungsgemäßen bzw. dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Platten.

Wenngleich die Erfindung nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die Herstellung z.B. einer Videoplatte beschrieben wird, ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren ebenso auf die Herstellung verschiedener plattenförmiger Körper anwendbar ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung, die sich zur Verwendung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Stadien vor und nach dem Pressen eignet. In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Video- oder Bildpreßplatte, die in diesem Falle eine Polyvinylplatte von 0,2 mm Dicke mit einem Vicat-Erweichungspunkt von 85⁰C ist. Die vorerwähnte Art des Materials und die Dicke der Platte sind nicht exklusiv, und es können auch andere thermoplastische Harze als Polyvinylchlorid und andere Dicken als 0,2 mm verwendet werden. Videosignale werden in einem Videoplattenstempel 2 in Form einer Spiralspur gespeichert. Eine rückwärtige Platte 3 wird auf die dem Videoplattenstempel gegenüberliegende Seite der Videopreßplatte 1 gebracht. Die rückwärtige Platte 3 kann durch einen anderen Videoplattenstempel ersetzt werden. In letzterem Falle werden die Videosignale auf beiden Seiten der fertigen Videoplatte aufgezeichnet.

Der Videoplattenstempel 2 und die rückwärtige Platte 3 sind an Stempelgehäusen 4, 5 mit geeigneten Mitteln befestigt, die

030031/07 k BAD ORIGINAL

■<■

nicht dargestellt sind, aber Kleber oder Schrauben sein können. Jedes Stempelgehäuse hat. Leitungen 6 für Heizdampf sowie Leitungen 7 für Kühlwasser, so daß je nach Bedarf der Videostempel 2, die Videopreßplatte 1 und die rückwärtige Platte 3, die zusammengebracht werden, durch den Heizdampf oder das Wasser erwärmt oder gekühlt werden.

Die Bezugsziffer 8 bezeichnet eine Auflageplatte, z.B. aus Silikonkautschuk mit einer Shore-Härte von etwa 40 bis 60. Die Auflageplatte 8 eignet sich zum gleichförmigen Pressen des Stempels 2 gegen die Videopreßplatte 1. Andere elastische Materialien als Silikonkautschuk mit einer Shore-Härte im Bereich zwischen 40 und 60, die einer Temperatur von 200⁰C zu widerstehen vermögen, können als Material für die Auflageplatte 8 verwendet werden.

Ein Führungsteil 9 ist so eingepaßt, daß die Auflageplatte 8 daran gehindert wird, sich unnötig in radialer Richtung auszubreiten, wenn letztere gepreßt wird, und es wirkt insbesondere gegen ungleichmäßige Ausbreitung der Auflageplatte.

Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Plattenführung, die so gestaltet ist, daß sie· das Videoplattenmaterial an einer übermäßigen Ausbreitung hindert, wenn letzteres unter Kompression erwärmt wird, ferner ausgleichend auf die Dicke der fertigen Videoplatte, wodurch die ümfangsverwerfungen in Dickenrichtung der Platte minimal gehalten werden. Die Plattenführung 10 wirkt auch begrenzend auf den Außendurchmesser der Videoplatte. Die Plattenführung 10 hat Ringform mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Videopreßplatte 1, und eine Dicke, die etwas geringer ist als die der Videopreßplatte 1. Die Plattenführung 10 liegt konzentrisch zu den Aufzeichnungsspuren im Stempel 2.

Ein Zentrierzapfen 12 in einer im Stempelgehäuse 4 ausgebildeten zentralen Bohrung 11 lokalisiert und zentriert genau die Videoplatte.

0 3 0 0 3 1 / 0 7 4 5 BAD ORIGINAL

Erfindungsgemäß wird eine Videoplatte nach folgender Arbeitsweise unter Anwendung der Vorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau hergestellt.

Nachdem die Videopreßplatte 1 zwischen den Videoplattenstempel

2 und die rückwärtige Platte 3 gebracht worden ist, wie in Fig. 1 gezeigt, werden die Stempelgehäuse 4, 5, wie in Fig. gezeigt, zusammengebracht. Dann wird der Heizdampf durch die Leitungen 6 in den Stempelgehäusen 4 und 5 geleitet, um den Stempel 2, die Videopreßplatte 1 und die rückwärtige Platte

3 durch die Wandungen der Stempelgehäuse 4, 5 auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des Materials der Videopreßplatte 1, typischerweise auf 140 bis 16O⁰C, zu erwärmen. Dann werden die Stempelgehäuse 4, 5 durch eine hydraulische Presse oder dgl. (nicht dargestellt) unter einem Druck von 100 bis 150 bar (100 bis 150 kp/cm^a) gegeneinander gepreßt. Dieser Druck und diese Temperatur werden für eine bestimmte Zeit, z.B. etwa 10 s, aufrechterhalten. Dann wird die Heizdampfzufuhr gestoppt und stattdessen Kühlwasser durch die Leitungen 7 in beiden Stempelgehäusen 4, 5 geführt, um den Stempel 2, die rückwärtige Platte 3 und die Videopreßplatte 1 auf eine Temperatur um den Erweichungspunkt von Polyvinylchlorid, dem Material der Videopreßplatte, z.B. auf,70 bis 85⁰C, gemessen an dem Teil der Stempelgehäuse, die dem Außenumfang der Videoplatte entsprechen, herunterzukühlen. Dann wird der Druck von dem oben genannten Wert von 100 bis 150 bar auf etwa 0,3 bar (0,3 kp/cm²) gesenkt. Selbst nach der Herabsetzung des Drucks wird weiter gekühlt. Schließlich wird der Druck auf 0 herabgesetzt, um die Stempelgehäuse 4, 5 freizugeben, wenn die Videoplatte unter 45⁰C gekommen ist, und die Videoplatte, auf die die Videosignale übertragen worden sind, wird von dem Stempel 2 und der rückwärtigen Platte 3 getrennt.

030031/074 BAD ORIGINAL

Der vorerwähnte Druck, mit dem die Stempelgehäuse beaufschlagt werden, die Temperatur, auf die die Videopreßplatte erwärmt wird und die Temperatur, bei der der Druck herabgesetzt wird, werden vorzugsweise gewählt, wenn Polyvinylchlorid als Videopreßplattenmaterial verwendet wird, und werden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Videopreßplattenmaterial geändert.

Fig. 3 zeigt, wie der Druck im Verhältnis zur Temperatur beim erfindungsgemäßen Verfahren geändert wird. Insbesondere kann der Druck allmählich gesenkt werden, wie durch eine Kurve B dargestellt, wenn die Temperatur über den Bereich der Erweichungstemperatur hinweg fällt, der vorzugsweise 70 bis 90⁰C ist, wenn die Erweichungstemperatur 85°C ist, oder er kann im Temperaturbereich um die Erweichungstemperatur drastisch gesenkt werden, wie durch eine Kurve C dargestellt. Der vorteilhafte Einfluß der Erfindung kann unabhängig davon erhalten werden, ob der Druck entsprechend Kurve B oder C geändert wird.

Wie bereits festgestellt, können verschiedene andere Materialien als Plattenmaterial eines Thermoplastharzes, wie Polyvinylchlorid, als Videopreßplattenmaterial verwendet werden. Beispielsweise kann ein thermoplastisches Harz des Typs einer festen Lösung in Form einer Glukose, wie in Fig. 4 gezeigt, als Material der Videopreßplatte verwendet werden. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 13 ein ringartiges weichgemachtes Material, erhalten durch Erwärmen eines Copolymerisats aus Vinylchlorid und Vinylacetat auf eine Temperatur von 160 bis 170⁰C.

Nach dem beschriebenen Verfahren mit Erwärmen, Pressen, Kühlen und Drucksenkung unter Verwendung des Materials 13 anstelle der Videopreßplatte 1 kann eine dicke Videoplatte erhalten werden.

030031/0745

-A-

Wie beschrieben wird erfindungsgeinäß ein Verfahren zur Herstellung einer "Videoplatte geschaffen, bei dem der Videopreßplatte genügend Wärme und Druck auferlegt wird/ um die Videosignale von dem Videoplattenstempel 2 über eine erforderliche Zeitspanne zu übertragen, die Videopreßplatte gekühlt und der Druck herabgesetzt wird, wenn die Videopreßplatte auf eine Temperatur um den Erweichungspunkt ihres Materials abgekühlt wurde.

Durch Versuche wurde bestätigt/ daß durch Drucksenkung nach Kühlen der Videopreßplatte auf eine Temperatur um den Erweichungspunkt eine Videoplatte mit verringerter Umfangsverwerfung in Dickenrichtung der Platte, minimaler Abweichung der Signalspur und geringer Dickenschwankung hergestellt werden kann.

Fig. 5 zeigt, wie sich der Druck beim erfindungsgemäßen Verfahren in Beziehung zur Temperatur ändert, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Druck beim Kühlen auf 10 bar (10 kp/cm²) gesenkt, wenn die Temperatur der Videopreßplatte auf 85⁰C, der Erweichungstemperatur des Videopreßplattenmaterials, gesenkt worden ist, das in diesem Falle 93,6 % Vinylacetat/Vinylchlorid-Copolymerisat, 5,4 % Weichmacher und 1,0 % Füllstoff enthält.

Fig. 6 zeigt die radiale Abweichung der Signalspur in der erfindungsgemäß hergestellten Videoplatte. Die Abweichung wurde wie folgt gemessen: In jeder Platte wurde eine Signalspur entsprechend einem Kreis von 140 mm Radius konzentrisch zur Plattenmitte gewählt und radiale Abweichungen einer Anzahl umfangsmäßig gleichen Abstand haltender Punkte auf dieser Signalspur gemessen. Dann wird ein Kreis mit der Mitte in Plattenmitte, der den Meßpunkt der größten Abweichung vom 140 mm-Radius-Kreis gegen die Plattenmitte passiert, gezogen. Dann wurde von diesem Kreis die Abweichung aller Meßpunkte radial nach außen gemessen und in Fig. 6 graphisch dargestellt.

Q30031/0745

Wie aus Fig. 6 zu ersehen, ist die radiale Abweichung des äußersten Meßpunktes und des innersten Meßpunktes voneinander etwa 60 Jim bei der nach dem herkömmlichen Herstellungsverfahren hergestellten Videoplatte. Dies bedeutet, daß die Signalspur bei der Videoplatte bei einer vollen Umdrehung der Videoplatte innerhalb der Radiallänge um etwa 60 μΐη abweicht .

Im Gegensatz dazu ist die Radialabweichung der Signalspur bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Videoplatte nur 20 μπι.

Bemerkt sei hier, daß die Signalspur eine spiralige Ausnehmung ist, sie fällt daher genau genommen nicht vollkommen mit dem Kreis von 140 mm Radius zusammen. Da jedoch die Spanne der Signalspur etwa 2 bis 3 μπι ist, kann die Signalspur als Kreis bei einer solchen Radialabwexchungsmessung gewertet werden.

Fig. 7 zeigt das Ergebnis der Messung der ümfangsverwerfung der Videoplatte, die die Abweichung der Plattenoberfläche in Dickenrichtung ist, d.h. in Richtung der Achse der Platte, gemessen auf einem Kreis mit konstantem Radius. Durch Fig. 7 wird erkennbar, daß die nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Platte eine Ümfangsverwerfung von sogar 0,3 mm zeigt, während die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte nur eine geringe ümfangsverwerfung von weniger als 0,1 mm aufweist.

Diese vorteilhaften Merkmale der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Videoplatte sind der Drucksenkung zuzuschreiben, die bei einer Temperatur um den Erweichungspunkt des Plattenmaterials herum erfolgt, was es wiederum ermöglicht, das Material ohne wesentliche Restspannung zu ver-

030031/074 5

festigen und zu härten, um die Neigung zur Bildung von Dikkenschwankungen, Abweichungen der Signalspuren und Umfangsverwerfungen der Platten zu unterdrücken.

Ist vorstehend die Erfindung in der speziellen Form einer
Kompressionsformung beschrieben worden, so ist zu bemerken, daß die Erfindung ebenso auf andere Formgebungsmethoden, wie Spritzguß, anwendbar ist.

Weitere Änderungen und Abwandlungen sind möglich, ohne den
Bereich der Erfindung zu verlassen.

030031/0745

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Körpers, bei dem ein thermoplastisches Harz, das auf eine Temperatur über seinem Erweichungspunkt erwärmt worden ist, durch Formen gepreßt, dann gekühlt und zu einem plattenförmigen Körper gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kühlen des thermoplastischen Harzes der Druck der Formen herabgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck herabgesetzt wird, wenn das thermoplastische Harz auf eine Temperatur um den Erweichungspunkt gekühlt worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Harz ein Copolymerisat von Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat verwendet und der Druck herabgesetzt wird, wenn die Formen auf 70 bis 90⁰C heruntergekühlt worden sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck beim Kühlen des thermoplastischen Harzes, wenn dieses auf eine Temperatur um seinen Erweichungspunkt herum herabgekühlt worden ist, auf 10 bar (10 kp/cm²) herabgesetzt wird.

030031/07 4 f.