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Title:
SHAPING TOOL FOR INFORMATION CARRIER DISC BLANKS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/016957
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a shaping tool for the injection molding or injection compression of information carrier disc blanks (11) made of polymethacrylate plastic which is suited as a component of an injection molding or injection compression machine. The shaping tool is comprised of two mold parts (1, 2), whereby one mold part (1) contains a bottom part (8) of a mold with the information data and, together with the second mold part (2), forms a cavity for the one information carrier blank and one sprue bush (4) for a sprue piece (5) in the tool having a concentrically positioned feed orifice (6). In addition, the tool comprises a impact cylinder (9) for shearing the sprue piece (5) and has an ejector pin (10). The invention is characterized in that the injection gap (SP) between the feed orifice (6) of the sprue piece (5) and the information carrier disc blank (11) is less than 0.3 mm. In addition, the cutting gap (SN) between the edge of the impact cylinder (9) and the information carrier disc blank (11) is less than 0.2 mm.

Inventors:
ZIETEK MICHAEL (DE)
SCHWARZ HARRY (DE)
ALBRECHT KLAUS (DE)
BLASS RUDOLF (DE)
HOESS WERNER (DE)
KRESS HANS-JUERGEN (DE)
WICKER MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/006822
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
September 15, 1999
Export Citation:
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Assignee:
ROEHM GMBH (DE)
ZIETEK MICHAEL (DE)
SCHWARZ HARRY (DE)
ALBRECHT KLAUS (DE)
BLASS RUDOLF (DE)
HOESS WERNER (DE)
KRESS HANS JUERGEN (DE)
WICKER MICHAEL (DE)
International Classes:
B29C45/26; B29C45/38; B29D17/00; G11B7/24; G11B7/2533; G11B7/26; G11B11/105; B29K33/04; B29L17/00; G11B7/2534; G11B7/258; G11B7/2585; (IPC1-7): B29C45/38; B29C45/26; B29C45/27
Foreign References:
US4260360A1981-04-07
US5683630A1997-11-04
DE3839536A11989-06-29
US5738886A1998-04-14
DE3526632A11987-02-05
US5545365A1996-08-13
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 199741, Derwent World Patents Index; Class A32, AN 1997-448305, XP002126670
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 06 31 July 1995 (1995-07-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 253 (M - 1129) 27 June 1991 (1991-06-27)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 06 28 June 1996 (1996-06-28)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 381 (M - 1162) 26 September 1991 (1991-09-26)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 110 (C - 486) 8 April 1988 (1988-04-08)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 289 (M - 1614) 2 June 1994 (1994-06-02)
Attorney, Agent or Firm:
Taubner, Rainer (Kirschenallee, Darmstadt, DE)
Taubner, Rainer (Kirschenallee, Darmstadt, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Formwerkzeug für das Spritzgießen bzw. Spritzprägen von InformationsträgerscheibenRohlingen (11) aus PolymethacrylatKunststoff geeignet als Bestandteil einer Spritzgießoder Spritzprägemaschine, wobei das Formwerkzeug aus zwei Formteilen (1, 2) besteht, wobei ein Formteil (1) eine Matrize (8) mit den Informationsdaten enthält und zusammen mit dem zweiten Formteil (2) einen Hohiraum für den einen InformationsträgerscheibenRohling, eine Angußbuchse (4) für ein Angußstück (5) mit einem mittig positionierten Anschnitt (6) bildet, und weiterhin ein Stoßzyiinder (9) zum Abscheren des Angußstückes (5) im Werkzeug und ein Auswurfstift (10) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzspalt (SP) zwischen dem Anschnitt (6) des Angußstücks (5) und dem InformationsträgerscheibenRohling (11) weniger als 0, 3 mm beträgt und der Schnittspalt (SN) zwischen dem Rand des Stoßzylinders (9) und dem InformationsträgerscheibenRohling (11) weniger als 0, 2 mm beträgt.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) des Hohlraums für das Angußstück unmittelbar hinter dem Spritzspalt (SP) zwischen dem Anschnitt (6) des Angußstücks (5) und dem InformationsträgerscheibenRohling (11) zur Mitte des Angußstücks (5) hin mindestens 0, 5 mm beträgt.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Stoßzylinders (9) 0, 31, 3 mm beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung von InformationsträgerscheibenRohlingen l11) aus PolymethacrylatKunststoff durch Spritzgießen bzw. Spritzprägen in einem Werkzeug gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, indem der PolymethacrylatKunststoff im geschmolzenen Zustand über eine Düse (3) unter hohem Druck durch die Angußbuchse (4) in das Werkzeug eingespritzt wird, der PolymethacrylatKunststoff im Werkzeug erstarrt, das Angußstück (5) am Anschnitt (6) mittels des Stoßzylinders (9) im Werkzeug abgeschert wird, das Angußstück (5) mittels des Auswurfstifts (10) ausgeworfen wird und der InformationsträgerscheibenRohling nach dem Offnen der Werkzeugs entnommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß InformationsträgerscheibenRohlinge für eine Digital Versatile Disk (DVD) hergestellt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der PolymethacrylatKunststoff in Form eines PoiymethacrylatFormmassen Granulats, # bestehend zu 85 bis 97 Gew.% Methylmethacrylat und 15 bis 3 Gew.% Methylacrylat, Ethylacrylat oder nButylacrylat mit einer Fließfähigkeit von 5, 5 bis 30 ml/10 min bei 230 °C/3, 8 kg, (ISO 1133) einer thermischen Beständigkeit von mindestens 320 °C (TDWert, für einen 2%igen Gewichtsverlust, gemessen in einer Thermowaage bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 5 °C/min unter Stickstoffatmosphaere) * einem EModul von 2800 bis 3300 MPa (ISO 527) einem Feinanteil des Granulats von weniger als 0, 5 Gew.% ermittelt durch Siebanalyse (1, 6 mm Maschenweite) eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das PolymethacrylatFormmassenGranulat kein oder nicht mehr als 0, 05 Gew. % eines Formtrennmittels aufweist.
8. InformationsträgerscheibenRohling (11) aus PolymethacrylatKunststoff erhältlich in einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von der Enffernung des Anschnitts (6) herrührende Aufrauhung mittig am Rande des Lochs der tnformationsträgerscheibe befindet.
9. InformationsträgerscheibenRohling nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er Bestandteil eines beschriebenen oder beschreibbaren optischen Datenträgers ist.
10. InformationsträgerscheibenRohling nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Bestandteil einer Compact Disk (CD), einer Digital Versatile Disk (DVD) oder einer Minidisk (MD) ist.
11. InformationsträgerscheibenRohling nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er Bestandteil einer Digital Versatile Disk (DVD) ist und die daraus hergestellte DVD einen JitterWert der abgebildeten Daten gemäß der ECMANorm 267, 13. 4. 1, von weniger als 8, 0 % aufweist.
12. InformationsträgerscheibenRohling nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die SignalAsymmetrie gemäß der ECMANorm 267,.
13. 2, weniger als 15 % beträgt.
14. 13 Digital Versatile Disk (DVD), herstellbar nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen JitterWert der abgebildeten Daten gemäß der ECMANorm 267, 13. 4. 1, von weniger als 8, 0 %.
15. Digital Versatile Disk (DVD) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die SignalAsymmetrie gemäß der ECMANorm 267, 13. 2, weniger als 15% beträgt.
16. Digital Versatile Disk (DVD) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen radialen Tilt (radiale Winkelverkippung) von nicht mehr als +/0, 8°, und einen tangentialen Tilt (tangentiale Winkelverkippung) von nicht mehr als 0, 3°.
Description:
Formwerkzeug für Informationsträgerscheiben-Rohlinge Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung von I nformationsträgerscheiben-Rohlingen aus Polymethacrylat-Kunststoff mittels Spritzguß oder Spritzprägen, ein Verfahren zur Herstellung der Informationsträgerscheiben-Rohlinge, sowie die Rohlinge und daraus hergestellte DVDs.

Stand der Technik DE 36 13 334 C2 beschreibt eine Spritzgießform zum Spritzgießen von Informationsträgerplatten aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat, insbesondere von Compact-Discs, aus zwei Hälften, wobei eine Hälfte im Bereich des Formnestes einen polierten Einsatz aus Zirkonoxid oder Siliziumnitrid hat. Durch diese Maßnahme werden störende Einflüsse wie Schmutzansätze oder der Niederschlag von Feuchtigkeit vermieden.

DE 196 25 717 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abtrennen des Angusses von einem Spritzgießteil, insbesondere von einer Informationsträgerscheibe, wobei die Abtrennung des Angusses außerhalb des Werkzeugs mittels eines Lasers erfolgt. Auf diese Weise faßt sich der Anguß besonders staubfrei entfernen. Die Position des scheibenförmigen Angusses kann dabei frei gewählt werden. Bei Anordnung im Mittenbereich entsteht vorteilhaft kein Grat an der Oberfläche der Scheibe. Die präzise Schnittkante des Lasers ermöglicht weiterhin eine Vergrößerung des Anspritzspaltes zwischen Anguß und Formteil.

EP-A 551 869 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Spritzgußmaschine zur Herstellung von Informationstragerscheiben aus thermoplastischen Kunststoff, z. b. Polycarbonat. Dabei wird zuerst der Kunststoff in die Spritzgußform injiziert und dann ein beweglicher Zylinder in die Mitte des Spritzgußstückes hineingefahren, so daß sich ein nur noch durch einen dünnen Rand mit der Scheibe verbundenenes und anschließend leicht heraustrennbares Angußstück bildet.

US-A 5 330 693 beschreibt ebenfalls ein Verfahren und eine Spritzgußmaschine zur Herstellung von Informationsträgerscheiben aus thermoplastischen Kunststoff. Dabei ist es wichtig, daß zwischen dem Angußstück und der Scheibe ein ausreichender Spalt im Bereich von 0, 2-0, 9 mm, bevorzugt 0, 75-0, 85 mm verbleibt, damit die Füllung der Form in ihrer gesamten Ausdehnung gewährleistet ist.

DE 38 39 536 A1 beschreibt eine Spritzgießeinrichtung für Informationsspeicherplatten, bei der die Auswerfereinrichtung einen Druckgaskanal enthält. Als Spritzgießmaterialien werden Polycarbonat und Polymethylmethacrylat genannt. Die Problematik möglicher Formverunreinigungen durch Partikelstaub bei der Verwendung von Polymethylmethacrylat ist nicht erwähnt. Angaben zu den Abmessungen Spritzspalts oder des Schnittspalts sind nicht enthalten.

Aufgabe und Lösung Informationsträgerscheiben aus Kunststoff werden heutzutage in Spritzgieß- oder Spritzprägeverfahren überwiegend aus Polycarbonat hergestellt. Ein generelles Problem dabei, ist die relativ hohe Neigung zur Doppelbrechung, die insbesondere bei Polycarbonat leicht bei nicht optimaler Verarbeitung, insbesondere bei dünnen Schichtdicken, auftreten können. Beim Auslesen der Informationen der Informationsträgerscheiben-z. B. Compact-Disks (CD), Mini- Disks (MD) oder Digital Versatile Disks (DVD) führen solche Doppelbrechungen zu unerwünschten Störungen und so in schlimmsten Fall zu Ausschuß.

Polymethacrylat-Kunststoffe, also überwiegend aus Methylmethacrylat bestehende Kunststoffe, weisen eine geringere Neigung zur Ausprägung von Doppelbrechungen auf, so daß die Verwendung von Polymethacrylat- Kunststoffen anstatt von Polycarbonat durchaus eine interessante Alternative darstellt. Neben einem größeren Verarbeitungsfenster besitzt Polymethacrylat im Vergleich zu Polycarbonat den weiteren Vorteil einer höheren Abbildegenauigkeit und Oberflächenhärte. Als Nachteil ergibt sich jedoch eine höhere Sprödigkeit. Diese bereitet Probleme beim Abtrennen der Angußteile, da vermehrt Partikelstaub entsteht und ins Werkzeug oder auf die Informationsträgerscheiben selbst gelangen kann. Solche Partiel können die Spritzgießform bzw. die Matrize verunreinigen oder im schlimmsten Fall sogar unbrauchbar machen. Partikelstaub auf den Informationsträgerscheiben kann zu Problemen bei anschließenden Verarbeitungsschritten, insbesondere während des Metallisierens der informationstragenden Seite mit einer Aluminiumschicht führen. Dieser Partikelstaub führt zu vermehrtem Ausschuß und zu einer nicht geschlossenen Aluminium-Oberfläche.

Es wurde als Aufgabe gesehen ein Werkzeug für das SpritzgieRen bzw.

Spritzprägen von Informationsträgerscheiben-Rohlingen aus Polymethacrylat- Kunststoff bereitzustellen, das es ermöglicht Informationsträgerscheiben- Rohlinge mit hoher Abbildegenauigkeit zu erhalten und das Angußstück bereits im Werkzeug soweit abzuscheren, daß es nach Entnahme des Rohlings leicht abgetrennt werden kann. Bei Abtrennen sollten insbesondere eine Partikelbildungen durch ein Ausreißen an der Abtrennstelle vermieden werden.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Formwerkzeug für das Spritzgießen bzw. Spritzprägen von informationsträgerscheiben-Rohlingen (11) aus Polymethacrylat-Kunststoff geeignet als Bestandteil einer Spritzgieß-oder Spritzprägemaschine, wobei das Formwerkzeug aus zwei Formteilen (1, 2) besteht, wobei ein Formteil (1) eine Matrize (8) mit den Informationsdaten enthält und zusammen mit dem zweiten Formteil (2) einen Hohlraum für den einen Informationstragerscheiben-Rohling, eine Angußbuchse (4) für ein Angußstück (5) mit einem mittig positionierten Anschnitt (6) bildet, und weiterhin ein Stoßzylinder (9) zum Anscheren des Angußstückes (5) im Werkzeug und ein Auswurfstift (10) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzspalt (SP) zwischen dem Anschnitt (6) des Angußstücks (5) und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) weniger als 0, 3 mm beträgt und der Schnittspalt (SN) zwischen dem Rand des stoßzylinders (9) und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) weniger als 0, 2 mm beträgt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Informationstragerscheiben-Rohlings aus Polymethacrylat-Kunststoff, sowie den neuen Informationsträgerscheiben-Rohling und daraus hergestellte DVDs.

Die Erfindung wird durch die folgenden Figuren beispielhaft erläutert.

Fia. 1 a : Erfindungsgemäßes Formwerkzeug im Querschnitt. Das Formteil (1), in diesem Fall das Oberteil, ist zweistückig zusammengesetzt dargestellt. Das Formteil (2) ist als Unterteil dargestellt. Das Angußstück (5) bzw. der Hohlraum dafür ist gemäß Anspruch 2 ausgeführt.

Fig. 1b : Vergrößerte, ausschnittsweise Darstellung des Querschnitts zur Verdeutlichung der Lage des Spritzspalts (SP) und des Schnittspatts (SN).

(1) = Obere Formhälfte (2) = Untere Formhälfte (3) = Düse zum Einspritzen des plastifizierten Polymethacrylat-Kunststoffs (4) = Angußbuchse (5) = Angußstück (6) = Anschnitt (7) = Matrizenhaltebuchse zum Halten der Matrize (8) = Matrize (9) = Stoßzylinder zum Abscheren des Angußstücks (10) = Auswurfstift zum Auswerfen des Angußstücks (11) = Informationsträgerscheiben-Rohling (SP) = Spritzspalt (SN) = Schnittspalt (H) = Höhe des Hohlraums vor dem Spritzspalt Ausführung der Erfindung Das Formwerkzeug ist in an sich bekannter Weise Bestandteil einer Spritzgieß- oder Spritzprägemaschine zur Herstellung von Informationsträgerscheiben- Rohlingen.

Beim Spritzgießen wird der plastifizierte Kunststoff über eine Düse (3) unter hohem Druck, z. B. 10'bis 108 Pa (100-1000 bar), in das Formwerkzeug, die Spritzgießform, injiziert. Dabei bildet die Matrize (8) die Informationsdaten (Pits) auf der Scheibe ab. Der erkaltete Informationsträgerscheiben-Rohling kann aus dem Formwerkzeug nach dem Offnen durch Entfernen oder Aufklappen eines der beide Formteile z. B. mit Hilfe eines Robotarms entnommen und anschließend weiterverarbeitet werden.

Bei Spritzprägen ist das Formwerkzeug zunächst noch leicht, etwa 0, 5-0, 7 mm, geöffnet, wenn eine definerte Kunststoffmenge injiziert wird. Anschließend wird das Formwerkzeug durch Erhöhung der Schließkräfte geschlossen. Die erkaltete Informationsträgerscheibe kann dann wie beim Spritzgießen entnommen werden. Das Spritzprägeverfahren führt in der Regel zu einer verbesserten Abbildegenauigkeit im Vergleich zum Spritzgießverfahren.

Entsprechende Spritzgieß-und Spritzprägemaschinen und Verfahren sind bekannt und unterscheiden sich teilweise lediglich durch die zur Steuerung verwendeten Software und/oder Hardwarekomponenten.

Leichffließende Polymethacrylat-Formmassen, die sich zur Herstellung von Informationsträgerscheiben eignen, sind ebenfalls bekannt. Sie bestehen zum überwiegenden Anteil, in der Regel zu mindestens 80 oder 90, insbesondere zu mindestens 94 Gew.-% aus polymerisiertem Methylmethacrylat und gegebenenfalls weiteren (Meth) acrylat-verbindungen wie z. B. Methylacrylat.

Eine geeignete Formmasse kann z. B. aus 85-98, bevorzugt 95-97 Methylmethacrylat und 3-5 Gew.-% Methylacrylat bestehen, eine Lösungsviskosität in Chloroform bei 23 °C im Bereich von J = 45-55 ml/g aufweisen. Die Vicatstandardtemperatur nach ISO 306 B50 kann z. B. im Bereich von 85 bis 110 °C, insbesondere 100-110 °C liegen. Der Schmeizflußindex MFI nach ISO 1133 (230 °C/3, 8 kg) kann mit 5, 0 bis 30, bevorzugt 5, 5 bis 6, 5 ml/10 min charakterisiert werden.

Bevorzugt, insbesondere zur Herstellung von DVDs, wird ein Polymethacrylat- Formmassen-Granulat, * bestehend zu 85 bis 97 Gew.-% Methylmethacrylat und 15 bis 3 Gew.-% Methylacrylat, Ethylacrylat oder n-Butylacrylat mit einer Fließfähigkeit von 5, 5 bis 30 ml/10 min bei 230 °C/3, 8 kg, (ISO 1133) einer thermischen Beständigkeit von mindestens 320 °C (TD-Wert, für einen 2%-igen Gewichtsverlust, gemessen in einer Thermowaage bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 5 °C/min unter Stickstoffatmosphaere) * einem E-Modul von 2800 bis 3300 MPa (ISO 527) * einem Feinanteil des Granulats von weniger als 0, 5, insbesondere 0, 3, besonders bevorzugt 0, 1 Gew.-% ermittelt durch Siebanalyse (1, 6 mm Maschenweite) eingesetzt.

Die Materialzusammensetzung bedingt an sich eine insbesondere im Vergleich zu Polycarbonat geringere Doppelbrechungsneigung. Die gute Fließfähigkeit begünstigt eine gute Verarbeitbarkeit. Eine hohe thermische Beständigkeit verhindert die Zersetzung während der Verarbeitung. Die Einhaltung des E- Modul-Werts ist insbesondere bei den nur 0, 6 mm dünnen DVDs von Vorteil.

Da es sich um ein Granulat handelt, ist weiterhin der Feinanteilgehalt von Bedeutung. Bei Anwesenheit von Partikeln unterschiedlicher Größe, insbesondere von kleineren Partikeln, besteht die Gefahr von Inhomogenitäten im Aufschmeizverhalten der Polymethacrylat-Formmasse und daraus resultierenden Störungen des Prozesses und von verringerter Ausbeute durch optische Defekte am Fertigteil. Bei einen Feinanteil des Granulats unter 0, 5 Gew.-% (1, 6 mm Maschenweite) treten erfahrungsgemäß keine Probleme auf.

Für den Spritzguß angebotene Formmassen enthalten in der Regel stets Formtrennmittel, z. B. Stearinsäure, Palmitinsäure, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Olsäureamid oder technischen Gemischen genannter Verbindungen. Es hat sich nun gezeigt, daß es im Anlagendauerbetrieb, z. B. nach mehreren Stunden, zu einer Absonderung von im Polymethacrylat-Formmassen-Granulat enthaltenen Formtrennmittel als feine Tröpfchen am Rande der Formteile (1, 2) des Formwerkzeugs kommen kann. Beim Offnen der Form können die Tröpfchen dann entweder auf die Matrize oder den Rohling selbst gelangen.

Beides ist natürlich, insbesondere bei der Herstellung von DVDs mit außerordentlich feinen Datenstrukturen, unerwünscht, da es umgehend zu einer Beeinträchtigung der Matrize oder zu Ausschuß führt.

Überraschenderweise kann dieses Problem gelöst werden, indem ein Polymethacrylat-Formmassen-Granulat mit höchstens 0, 05 Gew.-% oder bevorzugt ganz ohne Formtrennmittel eingesetzt wird. Es war dabei nicht vorhersehbar, daß trotz zwangsläufig etwas geringerer Ablösbarkeit des Rohlings aus der Form, eine praktisch unverändert gute Abbildegenauigkeit erhalten bleibt.

Das Formwerkzeug besteht aus zwei Formteilen (1, 2), wobei ein Formteil (1) eine Matrize (8) mit den Informationsdaten (Datenstrukturen = Pits) enthält, die an einer Matrizenhaltebuchse (7) befestigt ist, und zusammen mit dem zweiten Formteil (2) einen Hohiraum für den einen Informationsträgerscheiben-Rohling, eine Angußbuchse (4) für einem Angußstück (5) mit einem Anschnitt (6) bildet, und weiterhin ein Stoßzylinder (9) zum Anscheren des Angußstückes (5) im Werkzeug und ein Auswurfstift (10) vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Vermeidung von unerwünschtem Partikelstaub sowohl die Lage und den Abmessungen des Anschnitts (6), die durch den sogenannten Spritzspalt (SP) charakterisiert werden als auch die Verhältnisse beim Abscheren des Angußstücks (5) durch den Stoßzylinder (9), die durch Schnittspalt (SN) charakterisiert werden, besonders beachtet werden müssen.

Der Spritzspalt (SP) entspricht der Höhe des Anschnitts (6).

Der Schnittspalt (SN) ergibt aus der Materialtoleranz zwischen dem Stoßzylinder (9) und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) und entspricht der Distanz zwischen dem inneren Rand des Informationsträgerscheiben-Rohlings (11) und dem äußeren Rand des Stoßzylinders (9) beim Abschervorgang.

Ist der Spritzspalt (SP) zu groß, so ergibt sich das Problem, daß beim Abscheren des Angußstücks (5) viel Material quasi herausgerissen wird und so vermehrt Partikelstaub entstehen kann. lst er zu klein ergibt sich das Problem, daß die Form eventuell nur noch ungenügend befüllt wird.

Ist der Schnittspalt (SN) zu klein, so kann es zu einem"Fressen"des Stoßzylinders (9) und zu schädlichen Materialverwindung kommen. Ist der Schnittspalt (SN) zu groß, ergibt sich eine ungenaue Führung des Stoßzylinders (9). Das Material wird im Bereich des Anschnitts mehr ausgebrochen als geschert, es entstehen vermehrt unerwünschte Partiel.

Der Erfindung lehrt, daß der Spritzspalt (SP) zwischen dem Anschnitt (6) des Angußstücks (5), der mittig positioniert sein muß, und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) weniger als 0, 3 mm, bevorzugt bei der DVD-Herstellung 0, 15 bis 0, 25 mm, betragen muß und daß gleichzeitig der Schnittspalt (SN) zwischen dem Rand des Stoßzylinders (9) und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) weniger als 0, 2 mm, bevorzugt 0, 02 bis 0, 12 mm, betragen muß. Auf diese Weise ist es möglich Polymethacrylat- Kunststoff für den Informationsträgerscheiben-Rohling (11) zu verwenden, ohne daß es zu einem Ausreiflen oder Partikelstaub in störendem Ausmaß beim Entfernen des Angußstücks (5) kommt.

Besonders vorteilhaft ist es wenn die Höhe (H) des Hohiraums für das Angußstück unmittelbar vor dem Spritzspalt (SP), z. B. in 1-2 mm Entfernung, zwischen dem Anschnitt (6) des Angußstücks (5) und dem Informationsträgerscheiben-Rohling (11) zur Mitte der Angußstücks (5) hin wieder mindestens 0, 5, bevorzugt 0, 6-1, 2 mm beträgt. Diese quasi flaschenförmige oder stufige Gestaltung des Angußstücks (5) ermöglicht eine gewisse Führung des Stoßzylinders beim Abschervorgang im Spalt, so daß sich das sich das Material beim Abscheren in sich stabilisiert.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Polymethacrylat-Kunststoff im geschmolzenen Zustand bei z. B. 240-320, bevorzugt 260-300 °C, über eine Düse (3) unter hohem Druck, z. B. 107 bis 108 Pa (100-1000 bar), durch die Angußbuchse (4) in das Werkzeug eingespritzt. Der Polymethacrylat-Kunststoff verteilt sich über die Angußbuchse (4) in das Angußstück (5) und über den Anschnitt (6) in den Hohlraum für den Informationsträgerscheiben-Rohling hinein unter Abbildung der Information der Matrize (8) und erstarrt im Formwerkzeug bei einer Temperatur von ca. 40-80 °C. Nun wird das Angußstück (5) am Anschnitt (6) mittels des Stoßzylinders (9) im Werkzeug abgeschert und das Angußstück (5) mittels des Auswurfstifts (10) ausgeworfen.

Der fertige Informationsträgerscheiben-Rohling (11) kann nach dem Öffnen der Werkzeugs entnommen werden.

Der Informationsträgerscheiben-Rohling kann z. B. die Abmessungen einer Compact-Disk (CD ; 1, 2 x 120 mm), einer Digital Versatile Disk (DVD ; 2 x 0, 6 mm x 120 mm) oder einer Minidisk (MD ; 1, 2 x 64 mm) aufweisen, um nur einige der möglichen Datenträger zu nennen. Es kann sich dabei um beschriebene oder auch um beschreibbare Datenträger z. B. für Audio, Video oder Computersoftware (ROM = Read Only Memory ; CD-ROMs) handeln.

Die Spezifikation für DVDs sind in den ECMA-Normen 267 bzw. 268 beschrieben. ECMA 267 spezifiziert vier DVD-Typen- (Read Onty Disks)-mit Speicherkapazitäten von 4, 7 bis 17, 0 Gigabyte. ECMA 268 spezifiziert DVDs mit 80 mm Durchmesser. Man geht derzeit davon aus, daß die ECMA- Spezifikationen in ISO/IEC JTC1-Normen übernommen werden sollen.

Der neue Informationsträgerscheiben-Rohling aus Polymethacrylat-Kunststoff weist eine, von der Enffernung des Anschnitts herrührende Aufrauhung mittig am Rande des Lochs auf, die man fühlen und sehen kann (gegebenenfalls mit Hilfe einer Lupe oder ähnlichem). Er zeichnet sich durch eine außerordentlich hohe Abbildungsgenauigkeit der Datenstrukturen (Pits) aus. Er weist praktisch keine nennenswerte Doppelbrechung auf, was insbesondere bei den dünnen und mit hohen Datendichten versehenen DVDs von Vorteil ist.

Informationsträgerscheiben-Rohlinge aus Polymethacrylat-Kunststoff weisen in der Regel Doppelbrechungsgangunterschiede von weniger als 50 nm, bevorzugt 15-30 nm, insbesondere 5-15 nm auf, wobei der Doppelbrechungsgangunterschied im Veriauf über den Radius von innen nach außen um nicht mehr als +/- (plus/minus) 40 %, bevorzugt nicht mehr als +/-30 %, besonders bevorzugt nicht mehr als +/-20 % schwankt.

Als Maß für die Abbildegenauigkeit der Pit-Strukturen dient der sogenannte Jitter-Wert, der die Schwankung im Form der Standardabweichungen der Pit- Längen vom Normwert beschreibt. Für DVDs schreibt die ECMA 267 unter Punkt 13. 4. 1 Jitter-Werte von weniger als 8 % vor. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren kann dieser Wert bei DVDs eingehalten werden.

Ein weiteres Maß für die Abbildegenauigkeit ist die sogenannte Signal- Asymmetrie gemäß ECMA 267, 13. 2. Bei DVDs soll ein Wert zwischen-0, 5 und höchstens 15, 0 (15 %) erreicht werden, was ebenfalls mit dem erfindungsgemtiren Verfahren leicht möglich ist (Jitter-und Signal- Asymmetriewerte werden an der fertig verarbeiteten DVD, die die Informationstragerscheiben-Rohlinge enthält, gemessen).

Erfindungsgemäß hergestellte Digital Versatile Disks (DVDs) zeichnen sich durch einen Jitter-Wert der abgebildeten Daten gemäß der ECMA-Norm 267, 13. 4. 1, von weniger als 8, 0 % aus und können gleichzeitig, bevorzugterweise, eine Signal-Asymmetrie gemäß der ECMA-Norm 267, 13. 2, von weniger als 15 % aufweisen.

Die Planheit der DVD wird durch die Messung der radialen und der tangentialen Winkelverkippung (Tilt) beschrieben. Durch Messungen an der fertig hergestellten DVD kann die Winkelverkippung als Abweichung von einer Bezugsebene sowohl in radialer als auch tangentialer Ebene bestimmt werden.

Die ECMA 267 beschreibt unter Punkt 12. 4 einen zulässigen radialen Tilt von höchstens +/-0, 8° und einen zulässigen tangentialen Tilt von höchstens +/- 0, 3°. Ein zu hoher Tilt verursacht durch die Verschiebung der Informationsebene von der Bezugsebene-insbesonders bei einer DVD mit mehreren Informationsebenen-Probleme beim Fokussieren des Laserstrahls auf die kleinste Informationseinheit (Pits) und damit Probleme beim Auslesen von Informationen auf den verschiedenen Informationsebenen einer DVD.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, DVDs herzustellen, die einen radialen Tilt (radiale Winkelverkippung) von nicht mehr als +/-0, 8°, bevorzugt nicht mehr als +/-0, 7° und einen tangentialen Tilt (tangentiale Winkelverkippung) von nicht mehr als 0, 3°, bevorzugt nicht mehr als +/-0, 2°, aufweisen.

Der Informationsträgerscheiben-Rohling ist als wesentlicher Bestandteil von fertigen CDs, DVDs oder MDs vorgesehen. Die Weiterverarbeitung des Informationsträgerscheiben-Rohlings z. B. zu einer fertigen CD, einer DVD, einer MD oder einer anderen Datenträgerscheibe erfolgt in an sich bekannter Weise. Es erfolgt bei einer CD eine Metallisierung der informationstragenden Seite, z. B. durch Metallisieren mit Aluminium (Sputtern). Es wird eine Lackschicht zum Schutz aufgetragen, die noch bedruckt werden kann. DVDs werden aus zwei Informationsträgerscheiben-Rohlingen, die mit einer Klebeschicht verbunden werden, hergestellt.

Es wurde weiterhin gefunden, daß der Hub des Stoßzylinders (9) ebenfalls einen Einfluß auf die Partikelbildung an der Stanzkante als auch- möglicherweise in Folge-auf die Bruchfestigkeit hat. Bei der Herstellung von Informationsträgerscheiben (Disks) aus Polycarbonat wird üblicherweise ein Hub im Bereich von 1, 5 mm oder darüber gewählt.

Begrenzt man zusätzlich zur erfindungsgemäßen Einstellung des Spritzspalts (SP) und des Schnittspalts (SN) den Hub des Stoßzylinders auf 0, 3 bis 1, 3 mm, bevorzugt bei der CD-Herstellung auf 1, 0 bis 1, 3 mm und bei der DVD- Herstellung auf 0, 3-1, 0 mm, bevorzugt auf 0, 4 bis 0, 6 mm, so wird die Partikelbildung am mittigen Stanzloch nochmals vermindert.

Es wird vermutet, daß dies damit zusammenhängt, daß beim Entlanggleiten des Stoßzylinders am Anschnitt zusätzlich kleinste Partiel herausgerissen werden können und daß je länger dieser Weg ist, dies umso mehr auftritt.

Offensichtlich entstehen dabei auch so kleine Partiel, die mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennbar sind. Dies wird daraus abgeleitet, daß Formverunreinigungen nicht nur anfangs nicht feststellbar sind, sondern auch nach mehrstündigen Betrieb nicht mehr auftreten, wenn der Hub des Stoßzylinders entsprechend begrenzt wird.

BEISPIELE Spritzgußversuche zur Herstellung von Digital Versatil Disks (DVDs) mit anschließender Beurteilung der Beschaffenheit der Stanzkante im Mittelloch und der Bruchfestigkeit.

Versuchsaufbau/Spritzgußmaschine Es wurde eine Spritzgußmaschine mit zweiteiligem Formwerkzeug mit beweglicher und fester Formseite und Matrize für DVDs verwendet.

Die Lage des Anschnitts (6), der Spritzspalt (SP), der Schnittspalt (SN) und der Hub des Stoßzylinders (Hub mm) wurden in den verschiedenen Versuchen jeweils durch den Einbau eines anderen Stoßzylinders (9) und/oder einer anderen Angußbuchse (4) modifiziert.

Es wurden zum einen Polycarbonat-Formmasse (PC) eingesetzt, sowie desweiteren zwei Polymethacrylat-Formmassen (PM-1 und PM-2).

Die Formmassen wurden jeweils bei einem Druck von ca. 500 bar mit einer Ausgangsschmeizetemperatur von 290 °C und einer Formtemperatur von 60 °C eingespritzt. Die Zykluszeit für Einspritzen, Nachdrücken, Kühizeit, Ausstanzen des Angusses, Öffnen der Form und Entnahme der DVD betrug ca. 5s. Die Versuchsbeurteilung erfolgte anhand von DVDs, die dem Herstellungsvorgangs nach ca. 5 minutigem Anfahren entnommen wurden.

Die Stanzkante im Mittelloch (Aufrauhung, herrührend von der Entfernung des Angußstücks mittels des Stoßzylinders) der erhaltenen DVDs wurde anhand unten stehender Kriterien optisch beurteilt. Bei einseitiger Lage des Anschnitts schließt die Oberkante des Angusses mit der Oberkante der DVD-Halbseite ab (im Gegensatz zum mittig plazierten Anguß).

Formmassen : PC : Handelsübliche, niedermolekulare Polycarbonat-Formmasse (herstellerseitig als für optische Datenträger vorgesehen bzw. als geeignet für die DVD-Herstellung bezeichnet) PM-1 : Aufbau : 92 Gew.-% Methylmethacrylat, 8 Gew.-% Methylacrylat, MFI (ISO 1133, 230°C/3, 8 kg) = 21 g/10 min J-Wert = 48 ml/g PM-2 : Aufbau : 96 Gew.-% Methylmethacrylat, 4 Gew.-% Methylacrylat, MFI (ISO 1133, 230°C/3, 8 kg) = 6 g/10 min J-Wert = 52 ml/g Beurteilung der Versuchsergebnisse.

Stanzkante : 1 = sehr schlecht rau mit vielen Einrissen, deutlich Partikelstaub 2 = schlecht rau, kaum Einrisse, deutlich Partikelstaub 3 = mittet geringe Rauhigkeit, keine Einrisse, wenig Partikelstaub 4 = gut kaum rau, Partikelstaub vorhanden 5 = sehr gut glatt, kein Partikelstaub feststellbar Die Beurteilung der Bruchfestigkeit wurde duch Biegen der DVDs mit der Hand geprüft.

1 = sehr schlecht bricht sofort 2 = schlecht etwas besser als 1 3 = mittel bricht nach weiterem Durchbiegen 4 = gut besserer Biegeradius als bei 3 5 = sehr gut entspricht der Bruchfestigkeit einer DVD aus Polycarbonat PM : Mit den Formmassen PM-1 und PM-2 wurden jeweils gleiche Versuchsresultate erzielt. Die Versuche sind deshalb unter"PM"in jeweils einer Spalte der unten stehenden Tabelle zusammengefaßt. Versuch FM SP SN Hub Lage des Beurteilung Beurteilung des N r. m mm mm Anschnitts der Biegverhaltens m Stanzkante 1-DVD PC 0, 3 0, 7 1, 5 einseitig 5 5 2 - DVD PM 0,3 0,7 1,5 einseitig 1 1 3-DVD PM 0, 3 0, 5 1,5 einseitig 1 1 4-DVD PM 0, 3 0, 2 1,5 einseiting 2 2 5-DVD PM 0, 3 0, 2 1, 5 mittig 2 3 6 - DVD PM 0,2 0,1 1,5 einseitig 3 2 7 - DVD PM 0,2 0,1 1,5 mittig 4 4 8-DVD PM 0, 2 0, 1 0, 5 einseitig 4 3 9-DVD PM 0, 2 0, 1 0, 5 mittig 5 4 Bei dem Versuch 9 wurde auch nach mehrstündigen ununterbrochenem Betrieb der Spritzgußanlage keine Formverunreinigung festgestellt. Bei dem Versuch 7 trat nach dieser Zeit eine geringe Verunreinigungen auf.