DE3703490A1 - Form zum formen einer platte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Form zum Formen einer opti­ schen Platte wie etwa einer Kompakt-Platte bzw. Kompakt- Schallplatte und einer Laser-Platte.

In den letzten Jahren wurden in zunehmendem Maße Kom­ paktplatten verwendet, die digitale Audio-Daten spei­ chern und den aufgezeichneten Schall mit hoher Genauig­ keit wiedergeben. Wie es in der Technik bekannt ist, ist eine große Anzahl feiner Vertiefungen in einem ausge­ wählten Muster in einer Oberfläche der Kompakt-Platte geformt, um digitale Audio-Signale zu erzeugen, wenn sie abgetastet werden, wobei die aufgezeichnete Musik oder andere Geräusche wiedergegeben werden. Im allge­ meinen ist eine solche optische Platte im Spritzguß hergestellt, und zwar unter Verwendung eines scheiben­ förmigen, dünnen Stempels, der an der einen Fläche einer Form befestigt ist und eine große Anzahl feiner Vor­ sprünge aufweist, die in Form und Abmessungen den Ver­ tiefungen der resultierenden optischen Platte entspre­ chen. Eine solche herkömmliche Form 10 a, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein ortsfestes Formteil 12 a auf, mit einer Aussparung 16 a, und ein bewegliches Form­ teil 14 a, das zum ortsfesten Formteil 12 a und von diesem weg beweglich ist. Das bewegliche Formteil 14 a weist einen Vorsprung 22 a auf, der an seiner einen Stirnfläche 24 a ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, in die Aussparung 16 a des ortsfesten Formteils 12 a zu passen, wenn die beiden Formteile 12 a und 14 a passend zusammen­ gebracht werden. Der Vorsprung 22 a weist eine flache Sitzfläche 32 a auf, die als Spiegelfläche bearbeitet ist. Bei dieser Anordnung wird, wenn das ortsfeste und das bewegliche Formteil 12 a und 14 a passend zusammenge­ bracht werden, ein Formhohlraum 30 a von der Oberfläche der Aussparung 16 a des ortsfesten Formteils 12 a und der flachen Sitzfläche 32 a gebildet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Ein scheibenförmiger Stempel 34 a mit einer Dicke von etwa 0,3 mm ist abnehmbar an einer Sitzfläche 32 a des Vorsprungs 22 a mittels einer Schraube befestigt (nicht gezeigt), die in einer mittigen Bohrung 26 a des beweg­ lichen Formteils 14 a aufgenommen ist. Ein Formmaterial wird aus einer Spritzgußmaschine 36 in den Formhohlraum 30 a über eine Düse 38 a eingespritzt, die am ortsfesten Formteil 12 a angebracht ist, um eine Kompaktplatte zu formen. Das ortsfeste und das bewegliche Formteil 12 a und 14 a sind aus einem Stahl hergestellt, wie er von Uddeholm unter dem Handelsnamen "Stavax" hergestellt und verkauft wird. Bohrungen 40 a und 42 a sind im orts­ festen bzw. beweglichen Formteil 12 a bzw. 14 a ausge­ bildet, um Kühlwasser hindurchzuleiten.

Üblicherweise werden verschiedenerlei Arten von Stempeln vorgesehen, um an der flachen Sitzfläche 32 a des beweg­ lichen Formteils 14 a auswechselbar angebracht zu sein, um verschiedenerlei Arten von Kompakt-Platten zu er­ zeugen. Bei dieser herkömmlichen Form 10 a wird jedoch, wenn eine Spannvorrichtung oder ein anderes Werkzeug versehentlich gegen die flache Sitzfläche 32 a des beweg­ lichen Formteils 14 a zum Zeitpunkt des Auswechselns des Stempels 34 a und zu anderen Gelegenheiten schlägt, die Sitzfläche 32 a beschädigt. Als Ergebnis wird der dünne Stempel 34 a, der auf der beschädigten Sitzfläche 32 a aufsitzt, am beschädigten Abschnitt der Sitzfläche 32 a so verformt, daß eine solche Verformung auf die geformten optischen Platten übertragen wird. Somit besteht die Möglichkeit, daß optische Platten mit einer minderen Qualität in großer Menge hergestellt werden. Wenn die flache Sitzfläche 32 a des beweglichen Formteils 14 a beschädigt wird, muß außerdem die beschädigte Sitzfläche 32 a nachpoliert werden, was zu einer geringen Fertigung führt.

Zusätzlich wird, wenn das Formharz in den Formhohlraum 30 a eingespritzt wird, der Stempel 34 a durch das unter Druck stehende Formharz einer Schwingung unterzogen, so daß der Randabschnitt der flachen Sitzfläche 32 a dazu neigt, Schaden zu nehmen. Dies ist unerwünscht, da der Stempel 34 a dann nicht in der ordnungsgemäßen Lage in Bezug auf die flache Sitzfläche 32 a gehalten wird.

Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, eine Form zum Formen einer optischen Platte vorzusehen, bei welcher eine flache Sitzfläche, um hieran einen Stempel zu halten, weniger der Beschädigung ausgesetzt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Form zum Formen einer optischen Platte vorgesehen, mit einem ersten Form­ teil, das eine erste Hohlraumfläche aufweist, und einem zweiten Formteil, das relativ zum ersten Formteil be­ weglich ist und eine zweite Hohlraumfläche aufweist, wobei die erste und zweite Hohlraumfläche gemeinsam einen Formhohlraum dann darstellen, wenn das erste und zweite Formteil passend zusammengebracht sind, die zweite Hohlfläche eine flache Oberfläche aufweist, um hieran einen dünnen, plattenförmigen Stempel zu halten, und die flache Sitzfläche aus einem gesinterten Keramik­ material mit einer Rockwellhärte A hergestellt ist, die nicht geringer ist als 90.

Die flache Sitzfläche ist ausreichend hart, so daß sie nicht einer unzulässigen Beschädigung unterzogen wird, selbst wenn die flache Sitzfläche versehentlich von einer Spannvorrichtung zum Auswechseln des Stempels getroffen wird, um zu verhindern, daß der Stempel sei­ nerseits verformt wird, wenn er auf der flachen Sitz­ fläche angebracht wird, wobei die Formung bzw. Herstel­ lung optischer Platten mit guter Qualität über einen längeren Zeitraum hinweg sichergestellt ist. Zusätzlich wird die flache Sitzfläche selbst dann nicht einem Scha­ den ausgesetzt, wenn der hieran sitzende Stempel der Schwingung ausgesetzt wird, wenn das Formmaterial in den Formhohlraum eingespritzt wird. Deshalb erfordert die Form viel weniger Wartung und kann mühelos gehand­ habt werden, so daß die Form durchaus wirksam verwendet werden kann, wobei die Produktivität für geformte Kompakt-Platten verbessert wird.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Querschnitts durch eine Form, die in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ausgebildet ist, und

Fig. 2 eine Form, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er­ findung beschrieben; eine Form 10, die in Fig. 2 ge­ zeigt ist, weist ein ortsfestes Formteil 12 und ein bewegliches Formteil 14 auf, das zum ortsfesten Formteil 12 hin und von diesem weg längs zugeordneter Führungs­ stäbe (nicht gezeigt) beweglich ist. Das ortsfeste Formteil 12 ist aus Stahl hergestellt und weist eine plattenförmige Aussparung 16 auf, die in der einen ebenen Fläche 18 hiervon ausgebildet ist. Das bewegliche Formteil 14 weist einen Körper 20 auf, der aus Stahl hergestellt ist, sowie ein gesintertes Keramikteil 22 mit Scheibenform, welches mit der einen Stirnfläche mittels eines Klebers an der einen ebenen Fläche 24 des Körpers 20 befestigt ist und der Aussparung 16 des orts­ festen Formteils 12 zugewandt ist. Das Keramikteil 22 kann fest an Schrauben am Körper 20 befestigt sein. Der Körper 20 weist eine Axialbohrung 26 auf, die durch­ gehend ausgebildet ist, und auch das Keramikteil 22 weist eine Mittelöffnung 28 auf, die durchgehend ausge­ bildet ist und in Ausrichtung auf die Bohrung 26 des Körpers 20 angeordnet ist. Wenn das bewegliche Formteil 14 in Eingriff mit dem ortsfesten Formteil 12 bewegt wird, dann paßt das Keramikteil 22 in die Aussparung 16, wobei die Stirnflächen 18 und 24 der beiden Formteile passend zusammengebracht sind, so daß ein Formhohlraum 30 in Plattenform von der anderen flachen Stirnfläche 32 des keramischen Teils 22 und jener Fläche gebildet ist, die die Aussparung 16 des ortsfesten Formteils 12 begrenzt. Somit bildet die die Aussparung 16 begrenzende Oberfläche die Fläche eines Hohlraums, und auch die ebene Fläche 32 des Keramikteils 22 begrenzt die Fläche eines Hohlraums.

Die ebene Fläche 32 des gesinterten Keramikteils 22, die der Aussparung 16 des ortsfesten Formteils 12 zu­ gewandt ist, dient als Sitzfläche, an welcher ein dünner, plattenförmiger Stempel 34 mit einer Mittelöffnung mit seiner einen Stirnfläche aufsitzt. Der Stempel 34 ist abnehmbar an der Sitzfläche 32 des Keramikteils 22 mittels einer Schraube (nicht gezeigt) befestigt, welche durch die Öffnung 28 und die Bohrung 26 hindurchtritt, und eine Mutter (nicht gezeigt), die auf das abgelegene Ende der Schraube aufgeschraubt ist. In diesem Zustand wird ein geschmolzenes Formharz in den Formhohlraum 30 von einer Spritzgußmaschine 36 über eine Düse 38 einge­ spritzt, die am ortsfesten Formteil 12 angebracht ist. Mehrere längliche Löcher 40 sind im ortsfesten Formteil 12 ausgebildet, und mehrere längliche Löcher 42 sind auch im Körper 20 des beweglichen Formteils 14 ausge­ bildet. Kühlwasser wird durch diese Löcher bzw. Bohrun­ gen 40 und 42 während des Formvorgangs hindurchgeleitet, um die Temperatur der Form 10 bei vorbestimmten Werten zu halten.

Das gesinterte Keramikteil 22 ist aus einem Keramik­ material hergestellt, mit einer Rockwellhärte A von nicht weniger als 90. Wenn die Rockwell-Härte des Keramik­ materials geringer ist als 90, dann kann die ebene Fläche 32 des Keramikteils 22 einer Beschädigung ausge­ setzt werden, wenn eine Spannvorrichtung zum Auswechseln des Stempels oder dergleichen gegen die Sitzfläche 32 trifft und wenn sie der abtragenden Wirkung durch eine Reinigungseinrichtung ausgesetzt ist.

Vorzugsweise sollte die Sinterdichte des keramischen Materials nicht geringer sein als 85% der theoretischen Dichte. Wenn in diesem Fall das keramische Teil 22 bei­ spielsweise aus Siliciumcarbid hergestellt ist, dann hat es eine Sinterdichte von nicht weniger als 2,74 g/cm³. Noch weiter bevorzugt sollte die Sinterdichte des kera­ mischen Materials nicht geringer als 93% der theoreti­ schen Dichte aufweisen; in diesem Fall weist das kera­ mische Teil 22, das aus Siliciumcarbid hergestellt ist, eine Sinterdichte von nicht weniger als 3,03 g/cm³ auf. Wenn die Sinterdichte niedriger wird, dann werden die Poren des keramischen Materials größer, so daß eine Fläche des keramischen Materials 22 nicht so glatt, wie gewünscht, hergestellt werden kann.

Das keramische Teil 22 kann aus Siliciumcarbid, Silicium­ nitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Zirkonoxid, Spinell, Titancarbid, Borcarbid oder dergleichen hergestellt werden. Unter diesen keramischen Materialien ist Silicium­ carbid am meisten bevorzugt, da es einen hohen Wärme­ leitfähigkeitskoeffizienten aufweist, so daß die Form 10 problemlos während des Formvorganges gekühlt werden kann, wobei die Formzeit verkürzt wird, so daß der Gußzyklus verbessert wird.

Es kann Siliciumcarbid entweder des α-Typs oder des β-Typs für das keramische Teil 22 verwendet werden. Es gibt mehrere Methoden zum Sintern von Siliciumcarbid. Eine Methode liegt darin, daß man Siliciumcarbid unter Druck sintert, und ein anderes Verfahren ist es, Silicium­ carbid unter Atmosphärendruck zu sintern. Ein weiteres Verfahren ist es, während des Sintervorgangs eine Reak­ tion zwischen Silicium und Kohlenstoff herbeizuführen. Jedes dieser drei Verfahren kann verwendet werden, um das gesinterte Silciumcarbid für das keramische Teil 22 herzustellen. Ein solches gesintertes Siliciumcarbid wird hergestellt, indem man eine kleine Menge eines för­ dernden Zusatzstoffes, etwa Kohlenstoff (C) und Bor (B) zu Siliciumcarbid (SiC) in Form eines feinen Pulvers zusetzt und dann das Pulver sintert. Zusätzlich kann als Zusatzstoff Borcarbid (B₄C) oder dergleichen dem Siliciumcarbidpulver zugesetzt werden, um das Sintern des keramischen Materials problemlos durchführen zu können.

Zum Herstellen des keramischen Teils 22 aus Silicium­ carbid werden ein Bindemittel und ein Zuschlagstoff dem Siliciumcarbidpulver zugesetzt, um eine Mischung zu bilden, und der Mischung wird Wasser zugesetzt. Dann wird die Mischung in einer Kugelmühle oder dergleichen in geeigneter Weise durchgemischt, um eine Schlämme zu bilden. Dann wird die Schlämme durch einen Sprüh­ trockner oder dergleichen behandelt, um ein körniges Material zu bilden. Das körnige Material wird dann durch eine Presse zu einem verfestigten Festkörper verdichtet. Der verfestigte Festkörper wird dann zu einer bestimmten Größe und Form durch eine Dreh- oder Fräsmaschine behandelt und wird dann gesintert, um ein keramisches Teil 22 zu bilden. Zuletzt wird das keramische Teil 22 durch Diamant- Läppen bis zur endgültigen Form poliert.

Bevorzugt sollte die flache Sitzfläche 32 des keramischen Teils 22, das auf diese Weise hergestellt ist, eine Ober­ flächenrauhigkeit von etwa 0,05 S bis etwa 1,5 S auf­ weisen. Wenn die Oberflächenrauhigkeit größer ist als 1,2 S, dann besteht die Möglichkeit, daß eine solche grobe Rauhigkeit über den dünnen Stempel 34 auf die ge­ formte Platte übertragen wird. Wenn andererseits die Oberflächenrauhigkeit der flachen Sitzfläche 32 unge­ bührlich kleiner wird, dann wird die Berührung zwischen dem Stempel 34 und der flachen Sitzfläche 32 des kerami­ schen Teils 22 außerordentlich fest oder stramm. Infolge eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Stempel 34 und keramischem Teil 22 können feine Runzeln am Stempel 34 erzeugt werden. Die Oberflächenrauhig­ keit der ebenen Sitzfläche 32 a der herkömmlichen Form 10 a aus Stavax darf nicht größer als 0,01 S sein.

Da die flache Sitzfläche 32 zur abnehmbaren Halterung des Stempels 34 hieran aus keramischem Material herge­ stellt ist, wird die flache Sitzfläche 32 selbst dann, wenn gegen sie durch eine Vorrichtung oder dergleichen angeschlagen wird, nicht bis zu einem solchen Ausmaß beschädigt oder verformt, daß diese Verformung auf die Oberfläche der geformten optischen Platte übertragen wird. Es wird in Betracht gezogen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß die flache Sitzfläche 32 so hart ist, daß sie nicht entscheidend beschädigt wird, und daß selbst dann, wenn sich eine Vertiefung an der flachen Sitzfläche 32 infolge des Aufschlags der Vorrichtung gegen diese entwickelt, die Vertiefung ganz flach und somit vernachlässigbar ist, so daß keine Verformung auf die Fläche der geformten optischen Platte übertragen wird.

Zusätzlich ist das keramische Teil 22 verhältnismäßig spröde, verglichen mit Metallen, und es wird deshalb selbst dann, wenn die ebene Sitzfläche 32 des keramischen Teils 22 von einer Spannvorrichtung oder dergleichen ge­ troffen und leicht eingedrückt wird, die ebene Sitz­ fläche 32 nicht rund um eine solche Vertiefung einge­ beult, wie es der Fall bei einer Stahlfläche ist, weil die Sitzfläche 32 nicht plastisch verformt werden kann. In einem solchen Fall wird bei der herkömmlichen Form 10 a die in Fig. 1 gezeigt ist, der Formdruck auf jenem Ab­ schnitt des Stempels 34 konzentriert, der in Berührung mit einem ausgebeulten Abschnitt der stählernen Sitz­ fläche 32 a steht, und zwar während des Formvorganges, so daß die geformte optische Platte dementsprechend verformt ist. Andererseits wird sich bei der erfindungsge­ mäßen Form 10 kein solcher ausgebeulter Abschnitt an der ebenen Sitzfläche 32 des keramischen Teils 22 entwickeln, selbst wenn diese beschädigt ist, und deswegen wird auch kein unzulässiger Formdruck an jenem Abschnitt des Stem­ pels 34 konzentriert, der in Berührung mit dem beschädig­ ten Abschnitt an der ebenen Sitzfläche 32 steht, so daß der Stempel 34 nicht verformt wird, so daß die Formung optischer Platten mit einer geforderten Qualität sicher­ gestellt ist.

Ein anderer Vorteil der ebenen Sitzfläche 32, die aus hartem keramischen Material hergestellt ist, ist jener, daß die Sitzfläche 32 selbst dann nicht der Beschädigung unterzogen wird, wenn der Stempel 34 einer Schwingung ausgesetzt ist, wenn das Formharz in den Formhohlraum 30 eingespritzt wird.

Die Erfindung wird nun anhand des nachfolgenden Beispiels noch näher erläutert.

Beispiel

Eine Form ähnlich der Form 10, die in Fig. 2 gezeigt ist, wurde hergestellt. Zum Zweck der Einfachheit werden gleiche Bezugszeichen in diesem Beispiel verwendet, um entsprechende Teile zu bezeichnen. Zunächst wurden ein ortsfestes Formteil 12 und der Körper 20 eines bewegli­ chen Formteils 14 aus Stahl (Stavax) hergestellt. Ein scheibenförmiges Keramikteil 22, das aus Siliciumcarbid hergestellt ist, wurde vorbereitet, wobei das keramische Teil 22 eine durchgehende Mittelöffnung 28 aufwies und einen Außendurchmesser von 140 mm, einen Innendurchmesser von 34 mm und eine Dicke von 12,7 mm aufwies. Dann wurde das keramische Teil 22 in seiner Lage an einer Stirn­ fläche 24 des Körpers 20 durch einen Epoxidkleber fest angebracht. Dann wurde eine Sitzfläche 32 des keramischen Teils 22 geschliffen und nachfolgend poliert, und zwar durch Diamant-Läppen, bis eine hochgenau ebene Fläche erreicht wurde, mit einer Oberflächenrauhigkeit von 0,2 S, einer Parallelität von 0,002 und einer Flachheit bzw. Ebenheit von 0,003.

Die auf diese Weise hergestellte Form 10 wurde an einer Spritzgußmaschine 36 angebracht. Dann wurde ein Stempel 34 mit einer Dicke von 0,3 mm an die ebene Sitzfläche 32 des keramischen Teils 22 angepaßt und hieran befestigt, und eintausend Laser-Platten mit einem Außendurchmesser von 120 mm, einem Innendurchmesser von 15 mm und einer Dicke von 1,2 mm wurden aufeinanderfolgend geformt. Wäh­ rend des Formvorganges wurde Wasser mit 80°C durch die Löcher 40 und 42 des ortsfesten und beweglichen Formteils 12 und 14 hindurchgeleitet, und ein geschmolzenes Form­ material aus Polycarbonatharz mit einer Temperatur von 300°C wurde in den Formhohlraum 30 eingespritzt.

Nach dem Formvorgang wurden die Laser-Platten untersucht, und es wurden keine unerwünschten Auswirkungen wie etwa Runzeln gefunden. Somit erwies sich die Form 10 als be­ friedigend.

Dann wurden Formvorgänge durchgeführt, wobei man die Stempel auswechselte, wie es der Fall beim praktischen Formgebungsvorgang ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Schadenshäufigkeit an der ebenen Sitzfläche 32 kleiner war als jene an der ebenen Sitzfläche 32 a der herkömmli­ chen Form 10 a, die in Fig. 1 gezeigt ist. Zusätzlich waren üblicherweise 10 bis 15 Formvorgänge erforderlich, bevor der Spritzgußvorgang stabil wurde, nachdem ein Stempel durch einen anderen ersetzt wurde. Bei der Form 10, die das keramische Teil 22 aufweist, waren nur etwa drei Formvorgänge erforderlich, bevor der Spritzgußvor­ gang stabil wurde. Es nimmt somit viel weniger Zeit in Anspruch, bis der Formvorgang stabil wird.

Während die erfindungsgemäße Form speziell hier gezeigt und beschrieben wurde, ist die Erfindung ihrerseits nicht auf die exakte Darstellung der Zeichnungen oder deren Beschreibung beschränkt. Beispielsweise können, obwohl beim dargestellten Ausführungsbeispiel nur jene Hohlraum­ oberfläche, die durch die ebene Sitzfläche 32 begrenzt ist, aus keramischem Material hergestellt ist, auch alle Hohlraumflächen aus keramischem Material hergestellt sein. Obwohl Kühllöcher 42 im Körper 20 des beweglichen Form­ teils 14 vorgesehen sind, können diese Kühllöcher auch im keramischen Teil 22 ausgebildet sein; in diesem Fall ist es erwünscht, den Körper 20 und das keramische Teil 22 mit Aussparungen bzw. Vorsprüngen so zu versehen, daß die Vorsprünge in die Aussparungen passen, um das keramische Teil 22 in Bezug auf den Körper 20 zu halten. Bei dieser Anordnung kann, da die ebene Sitzfläche 32 wirksamer gekühlt wird, das keramische Teil 22 aus einem keramischen Material hergestellt werden, welches einen geringeren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist.

Claims (5)

1. Form zum Formen einer optischen Platte, mit einem ersten Formteil, das eine erste Hohlraumfläche aufweist, und einem zweiten Formteil, das relativ zum ersten Formteil beweglich ist und eine zweite Hohlraumfläche aufweist, wobei die erste und die zweite Hohlraumfläche gemeinsam einen Formhohlraum bilden, wenn das erste und zweite Formteil passend zusammengebracht werden, und wobei die zweite Hohlraumfläche eine ebene Sitz­ fläche aufweist, um hieran einen plattenförmigen, dünnen Stempel abnehmbar zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Sitzfläche (32) aus einem gesinterten Keramikmaterial hergestellt ist, das eine Rockwell-Härte A von nicht weniger als 90 aufweist.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Formteil (12) einen Körper (20) und ein ge­ trenntes Keramikteil (22) aufweist, das fest am Körper angebracht ist, und daß das getrennte Keramikteil die ebene Sitzfläche (32) aufweist.

3. Form nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesinterte Dichte des keramischen Materials nicht kleiner ist als 85% der theoretischen Dichte.

4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus Silicium­ carbid gebildet ist.

5. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Sitzfläche (32) eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 0,05 S bis 1,2 S auf­ weist.