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Dokumentenidentifikation DE3844011C2 23.02.1995
Titel Verfahren zur Reinigung der Formfläche eines Formwerkzeugs
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Imataki, Hiroyuki, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Hiraoka, Mizuho, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Tamura, Tomoyuki, Yokohama, Kanagawa, JP;
Satoh, Tetsuya, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80336 München
DE-Anmeldedatum 27.12.1988
DE-Aktenzeichen 3844011
Offenlegungstag 27.07.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1995
IPC-Hauptklasse B29C 33/56
IPC-Nebenklasse B29C 45/37   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen der Formfläche eines Formwerkzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 13 01 462 und der CH-PS 41 70 45 sind Formwerkzeuge für die Serienfertigung von Kunststoffgegenständen bekannt, wobei die Formfläche der Formwerkzeuge eine unebene Oberflächenstruktur haben. Da die Formflächen mit einem dünnen Metallüberzug versehen sind, ist die Haltbarkeit und die Standzeit der Formwerkzeuge nicht problematisch. Die Formwerkzeuge werden aber in einem nicht vernachlässigbaren Ausmaß verschmutzt, wenn der Formvorgang etwa 20-50 Male wiederholt wird, so daß die Oberflächenstruktur beeinträchtigt wird. Dies macht sich besonders nachteilhaft bemerkbar, wenn, wie hier, Informationsträger mit einer sehr feinen Oberflächenstruktur hergestellt werden sollen.

Es ist demzufolge notwendig, das Formwerzeug zu waschen oder zu reinigen. Es ist jedoch äußerst schwierig, die Form in ihren Ausgangszustand vollständig zurückzuführen, weshalb nicht entfernbare Rückstände oder Verschmutzungen in Form von Flecken oder Klecksen auf der Formfläche verbleiben.

Eine derartige Verschmutzung des Formwerkzeugs überträgt sich auch als Fehler auf das geformte Produkt. Damit wird die Zuverlässigkeit des herzustellenden Informationsträgers schlechter.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Reinigung und Ausbesserung der Oberflächenstruktur der Formfläche eines Formwerkzeuges mit einfachen Mitteln möglich wird, um damit eine sehr lange Standzeit des Formwerkzeugs zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei Formwerkzeuge mit einer Formfläche aus Glas aus der DE 27 47 797 A1 bekannt sind.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen näher beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

Fig. 1, 2 und 4 schematische Längsschnitte von jeweils einer Ausführungsform des Formwerkzeugs;

Fig. 3A-3D schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Vorgangs zur Herstellung des Formwerkzeugs;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht, auf die Oberflächenstruktur eines geformten Produkts, das mit dem herkömmlichen Formwerkzeug erzeugt wurde und Fehler zeigt;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt des in Fig. 5 gezeigten Produkts längs der Linie A-A&min;.

Die Fig. 1 zeigt ein Formwerkzeug 1, wobei eine äußere Schutzschicht 4 an einem Basis-Formwerkzeug 6 angeordnet ist, an dem eine unebene Oberflächenstruktur durch unmittelbares Ätzen ausgebildet worden ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Formwerkzeugs 1, wobei eine Schutzschicht 4 an einem Basis-Formwerkzeug 6, das einen Grundkörper 2 und eine Oberflächenstruktur 3 aufweist, angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Oberflächenstruktur 3 durch Anordnen eines Metallfilms aus Chrom und anschließendes Ätzen des entstandenen Metallfilms gebildet.

Erfindungsgemäß kann die Schutzschicht 4 entfernt werden, während die unebene Struktur des Basis-Formwerkzeugs 6 erhalten bleibt. Im einzelnen wird, wenn die Schutzschicht vom Formwerkzeug beispielsweise durch Ätzen vollständig entfernt wird und diese eine Dicke von z. B. 3000 Å hat, die Struktur an der Oberfläche des Basis-Formwerkzeugs 6 (oder einer inneren Schutzschicht 5, worauf noch eingegangen werden wird) im wesentlichen nicht beeinträchtigt oder erodiert, selbst wenn die Oberfläche des Basis-Formwerkzeugs 6 durch ein optisches Mikroskop (Vergrößerung: 400) betrachtet wird.

Wenn beispielsweise eine Cr-Putzschicht 4 mit einer Dicke von 3000 Å vom Formwerkzeug durch Eintauchen für 90 s in eine Ätzflüssigkeit völlig entfernt wird, so wird die Oberflächenstruktur des Basis-Formwerkzeugs 6 im wesentlichen nicht erodiert, selbst wenn die Oberfläche des Formwerkzeugs 6 durch ein optisches Mikroskop (Vergrößerung: 400) betrachtet wird.

Die Schutzschicht 4 soll eine gute Haftung zur Formfläche des Basis-Formwerkzeugs 6 aufweisen und die Formfläche zuverlässig abdecken, d. h. sie soll imstande sein, die unebene Oberflächenstruktur des Basis-Formwerkzeugs 6 beizubehalten, und ohne Schwierigkeiten zum Zeitpunkt der Wiederaufbereitung des Formwerkzeugs 1 entfernbar zu sein. Spezielle Beispiele für eine solche Schutzschicht sind Metallfilme aus z.B. Chrom, Aluminium, Titan und Kobalt, Filme aus einem dielektrischen Material einschließlich anorganischen Oxiden, wie SiO, SiO2, Al2O3 und ZrO2, eine Dünnschicht aus einem organischen Material, wie Akrylharze, Olefin- und Epoxydharze.

Die Schutzschicht 4 hat eine Dicke von gewöhnlich 10 µm oder darunter, in bevorzugter Weise 0,3-5 µm, was in gewissem Maß von dem dafür vorgesehenen Material abhängt.

Um die Putzschicht 4 auf dem Basis-Formwerkzeug 6 auszubilden, können Dampfabscheidungsverfahren, wie eine Vakuum-Verdampfung, eine Zerstäubung und eine Plasma-Polymerisation, zur Anwendung kommen. Ferner können Verfahren, wie Sprühen, Tauchen, Walzen- und Schleuderbeschichtung in Betracht kommen. Unter diesen wird das Vakuumverdampfungs- oder Zerstäubungsverfahren besonders bevorzugt, weil die resultierende Schutzschicht ein gutes Anpassungsvermögen an die unebene Oberflächenstruktur hat.

Das Basis-Formwerkzeug 6 kann durch ein unmittelbares Ätzen der Oberfläche aus Glas oder Chrom hergestellt werden. Es kann auch durch Ausbilden einer Dünnschicht aus Cr, TiN auf einem Grundkörper und anschließendes Ausbilden der unebenen Struktur erlangt werden, wobei das letztgenannte Basis-Formkwerkzeug vor allem für die Ausbildung einer winzigen unebenen Struktur für Informationsträger geeignet ist, weil dieses Basis-Formwerkzeug bezüglich der Genauigkeit der Struktur und der Gleichförmigkeit ausgezeichnete Eigenschaften zeigt.

Mit Schutzschicht 4 an einem solchen Basis-Formwerkzeug 6, werden keine Fehlstellen 9 und 10, wie in den Fig.5 oder 6 gezeigt, von der unebenen Oberflächenstruktur auf das geformte Produkt übertragen.

Im folgenden wird ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des oben genannten Formwerkzeugs mit Bezug auf die Fig. 3A-3D beschrieben.

Wie die Fig. 3A und 3B zeigen, wird zuerst auf einem Grundkörper 2 eine Dünnschicht für die Ausgestaltung einer Oberflächenstruktur 3 ausgebildet. Als Material für den Grundkörper 2 kann ein solches verwendet werden, das eine der geforderten Standzeit für ein Gieß-Formwerkzeug entsprechende Festigkeit hat. Spezielle Beispiele eines solchen Materials umfassen Glas, superharte Legierungen oder Stahl. Es sei bemerkt, daß der Grundkörper 2 vor der Weiterverwendung Spiegelpolieren und Waschen unterworfen wird.

Das Material für die Dünnschicht unterscheidet sich vom Material des Grundkörpers 2.

Spezielle Beispiele für das Material der Dünnschicht umfassen Chrom, Legierungen aus Gold und Chrom, SiO, SiO2. Ferner wird mit Bezug auf die Kombination des Grundkörpers 2 und der Dünnschicht bevorzugt, eine anorganische dielektrische Substanz für den Grundkörper 2 und ein Metall für die Dünnschicht 3 zu verwenden. Es wird besonders bevorzugt, Glas für den Grundkörper 2 und Chrom für die Dünnschicht anzuwenden.

Anschließend wird auf der oberen Fläche der Dünnschicht eine dünne Schicht eines (nicht gezeigten) Photolacks aufgetragen, auf diese Photolackschicht eine Maske aufgelegt und das Ganze belichtet. Die Photolackschicht wird dann entwickelt, um den belichteten Teil des Photolacks zu entfernen. Dabei wird ein üblicher Photolack verwendet, der durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgetragen wird. Die Photolackschicht sollte eine Dicke von 500-1500 Å haben. Ist die Dicke geringer als 500 Å, so ist es schwierig, eine Deckschicht von gleichförmiger Dicke durch das Schleuderverfahren zu bilden, und es besteht die Neigung, daß ein Fehler in der Deckschicht, wie ein Nadelloch, auftritt.

Nach dem Entwickeln wird die auf dem Grundkörper 2 angeordnete Dünnschicht einem Ätzen unterworfen. In diesem Schritt wird die gesamte Dicke der Dünnschicht weggeätzt, um den vorbestimmten Teil der Oberfläche des Grundkörpers 2 völlig freizulegen. Dann wird Rest-Photolack entfernt, um ein Basis-Formwerkzeug 6 zu erhalten, an dem die Oberflächen-Struktur 3 ausgebildet worden ist, wie in Fig. 3C gezeigt ist.

Hierauf wird auf der Oberflächen-Struktur 3 des Basis-Formwerkzeugs 6 unter Verwendung des oben erwähnten Materials und Verfahrens eine Schutzschicht 4 ausgebildet, wie in Fig. 3D gezeigt ist.

Mit dem Formwerkzeug sollen insbesondere Informationsträger hergestellt werden. Dabei soll eine spiralförmige Führungsrille eine Breite von 0,2-3,0 µm haben, wobei 0,5-2 µm und vor allem etwa 0,6 µm bevorzugt werden.

Des weiteren sollen auch winzige Informationsrillen oder -spuren herstellbar sein, die jeweils die Form eines Rechtecks mit einer Länge von 10 µm oder darunter und einer Breite von 10 µm oder darunter haben.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine innere Schutzschicht 5 zwischen der Formfläche des Basis-Formwerkzeugs 6 und der Schutzschicht 4 anzuordnen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei eine innere Schutzschicht 5 auf einem Basisformwerkzeug 6, das dem in Fig. 2 gezeigten gleich ist, und eine äußere Schutzschicht 4 auf der innere Schutzschicht 5 ausgebildet sind. Wenn eine solche Schutzschicht 5 vorgesehen wird, so kann das Material des Formwerkzeugs völlig gegenüber einem Ätzmittel geschützt werden, welches zum Entfernen der äußeren Schutzschicht 4 verwendet wird.

Die innere Schutzschicht 5 soll durch Ätzmittel nicht entfernt werden. Als spezielle Beispiele eines Materials hierfür werden anorganische Oxide, wie SiO, SiO2 und Al2O3, anorganischer Nitride, wie Si3N4, TiN und AlN, Karbide, wie ZrC, SiC und TiC und organische Zusammensetzungen genannt.

Zur Ausbildung der inneren Schutzschicht 5 können Aufdampfverfahren, wie eine Vakuumverdampfung, ein Zerstäuben und eine Plasma-Polymerisation, verwendet werden. Darüber hinaus kommen eine Walzen- und Schleuderbeschichtung zum Aufbringen in Betracht. Unter diesen Verfahren werden insbesondere das Vakuum-Bedampfungsverfahren, wie die Vakuum-Verdampfung, das Zerstäubungs- oder das Plasma-Polymerisationsverfahren bevorzugt, weil die resultierende innere Schutzschicht 5 ein gutes Anpassungsvermögen an das Formwerkzeug in gleicher Weise wie im Fall der äußeren Schutzschicht 4 hat.

Es ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Formwerkzeug nicht nur bei einem Gießverfahren, sondern auch bei einem Preßform- und einem Spritzformverfahren angewendet werden kann.

Um das Formwerkzeug 1 mit der äußeren Schutzschicht 4 wiederaufzubereiten oder wiederzugewinnen, kann die an der Formfläche des Formwerkzeugs 1 befindliche Schutzschicht 4 ohne Schwierigkeiten durch ein Ätzmittel, wie eine Säure, eine Lauge oder ein Lösungsmittel, entfernt werden. Bevorzugte Beispiele für ein Ätzmittel sind: eine Cernitrat, Perchlorsäure und Wasser (z.B. 17 : 5 : 20) enthaltende Lösung; eine Kaliumhexazyanoferrat, Kaliumhydroxid und Wasser (z.B. 3 : 2 : 8) im Fall einer Putzschicht aus Cr enthaltende Lösung; eine Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid (z.B. 1 : 7) im Fall einer Schutzschicht aus SiO enthaltende Lösung.

Das Material für die Schutzschicht ist so zu wählen, daß die unter der Schutzschicht 4 angeordnete Formfläche nicht zusammen mit der Schutzschicht durch das Ätzen verändert wird.

Wenn Glas als das Formmaterial verwendet wird, dann kann die Schutzschicht 4 eine Dünnschicht aus einem Metall, wie Al, Cr, Ti und Co, oder eine organische Dünnschicht sein.

Wenn die Oberflächen-Struktur auf einem Glasgrundkörper unter Verwendung von Chrom gebildet wird, so wird die oben erwähnte Schutzschicht aus SiO, SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3;, oder aus einen anorganischen Nitrid, wie Si&sub3;N&sub4;, und TiN gebildet.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele noch mehr verdeutlicht.

Beispiel 1

Eine TiN-Schicht mit einer Dicke von 1 µm wurde auf einem Grundkörper (15 cm × 15 cm) aus Hartmetall durch Aufsprühen ausgebildet, worauf das erzeugte Produkt einem trockenen Ätzen unterworfen wurde, um ein Basis-Formwerkzeug für einen Preßformvorgang herzustellen, das zum Formen eines Informationsträgers verwendet werden soll.

Die Bedingungen für das trockene Ätzen:

Vorrichtung: Reaktive Ionenstrahl-Ätzvorrichtung

Ätzgas: CF&sub4;

Größe des Vakuums: 7 Pa

HF-Entladeleistung: 150 W

Auf dem auf diese Weise erzeugten Basis-Formwerkzeug wurde eine Chromschicht mit einer Dicke von 500 Å als eine Schutzschicht durch eine Vakuumverdampfung ausgebildet, um eine Preßform zu erhalten. Durch Wiederholen des oben erwähnten Vorgangs wurden 100 Platten des Preßformwerkzeugs hergestellt.

Unter Verwendung der auf diese Weise erhaltenen Preßform wurde ein Akrylharz einer maximalen Temperatur von 140°C und einem maximalen Druck von 981 N/cm2 ausgesetzt, um einen Informationsträger mit einem Durchmesser von 13 cm und mit einer spiralförmigen Nachlaufrille (Breite dieser Rille: 0,6 µm, Teilung: 1,6 µm) zu erhalten. Nachdem dieser Formvorgang 180 Male wiederholt wurde, begann die Form zu verschmutzen, worauf der Formvorgang unterbrochen wurde.

Die Form wurde dann einem Wiederaufbereitungsvorgang unterworfen. Hierbei wurde das Chrom der Schutzschicht durch Ätzen unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für Chrom (Ammoniumcer(IV)-Nitrat: Perchlorsäure: Wasser = 17 : 5 : 20) bei Raumtemperatur über 15 s entfernt, wobei die an der Schutzschicht befindliche Verschmutzung zusammen mit dieser beseitigt wurde. Als Ergebnis dessen wurde das Formwerkzeug wiederhergestellt.

Anschließend wurde auf der Oberflächen-Struktur des Werkzeugs in der oben beschriebenen Weise erneut eine Schutzschicht aufgebracht. Hierauf wurde das dadurch wiederhergestellte Werkzeug erneut dem oben beschriebenen Formvorgang unterworfen, wobei die unebene Struktur des Formwerkzeugs präzis auf das Akrylharz übertragen werden konnte.

Das oben erwähnte Werkzeug konnte wiederholt durch den oben genannten Zyklus (Formvorgang - Wiederherstellung des Werkzeugs - Aufbringen der Schutzschicht) verwendet werden. Als Ergebnis wurde eine Lebensdauer des Werkzeugs von 5000 Malen (Anzahl der Pressungen) oder darüber erlangt.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde ein Formwerkzeug in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 mit der Ausnahme gefertigt, daß eine Schutzschicht nicht ausgebildet wurde. Das Waschverfahren des auf diese Weise gefertigten Werkzeugs wurde in der folgenden Weise mit Bezug auf eine daran haftende Verschmutzung untersucht.

Im einzelnen wurde das oben erwähnte Werkzeug einem Preßformvorgang in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 unterworfen, und es war beabsichtigt, die resultierende, an dem Werkzeug haftende Verschmutzung a) durch Verwendung eines Plasma-Ascher-Verfahrens, b) durch sein Eintauchen in ein Kohlenstoff-Entferneragens zu entfernen. Jedoch verblieb eine nicht entfernbare partikelförmige Verschmutzung selbst nach dem Waschen, und eine fleck- oder rostartige Verschmutzung konnte mit keinerlei Mitteln entfernt werden. Mit einer Erhöhung der Anzahl der Wiederholung der Formvorgänge wurde das dem Auftreten der Verschmutzung entsprechende Intervall verkürzt, weil die oben erwähnte nicht entfernbare Verschmutzung wie ein Keim gewirkt hat. Ferner erhöhte sich die Anzahl der Informationsträger, bei denen auf Grund der oben erwähnten Formverschmutzung Übertragungsfehler auftraten. Als Ergebnis ist festzuhalten, daß die Lebensdauer des Formwerkzeugs unterhalb von 2000 Malen (Pressungen) lag.

Die gemäß dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Formwerkzeuge und die unter Verwendung dieser Formwerkzeuge in jeweiligen Formvorgängen erhaltenen Informationsträger wurden mit dem Auge und einem optischen Mikroskop (Vergrößerung: 400) geprüft, um die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Schäden, wie z.B. einer Fehlstelle, maßlich zu erfassen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 zeigt die Wahrscheinlichkeiten des Auftretens eines Schadens an Informationsträgern in Abhängigkeit von dem mit dem durchgeführten Pressungen.

Tabelle 1

Beispiel 2

Auf einer Glasplatte (13 cm × 13 cm) mit einer Dicke von 2,3 mm wurde eine Chromschicht mit einer Dicke von 3000 Å durch Vakuumbedampfung ausgebildet, worauf das entstandene Produkt einem photolithographischem Verfahren unter Verwendung eines Photolacks unterworfen wurde, um ein Basis-Formwerkzeug für eine Gießform zum Herstellen einer optischen Karte zu erhalten. Dann wurde auf der auf diese Weise erhaltenen Form ein SiO-Film mit einer Dicke von 2000- 3000 Å durch Vakuumverdampfung als eine innere Schutzschicht ausgebildet, worauf auf dieser durch Vakuumverdampfung dann eine Chromschicht mit einer Dicke von 500 Å als eine äußere Schutzschicht ausgebildet wurde. Es wurden 100 Karten mit einer Gießform hergestellt.

Gegenüber der auf diese Weise erlangten Gießform wurde mittels eines Abstandshalters (Dicke 0,4 mm) eine Glasplatte mit 3 mm Dicke und mit einer Spiegelfläche, welche die gleiche Größe wie das oben erwähnte Werkzeug hatte, angeordnet, um ein Formwerkzeug zu erhalten. In dieses Formwerkzeug wurde die folgende Harzzusammensetzung gegossen, bei 100°C für 10 h gehärtet und dann aus der Form entnommen. Harzzusammensetzung Methylmethacrylat 70 Gew.-Teile Tertiäres Butylmethacrylat 25 Gew.-Teile Polyäthylenglykoldimethacrylat (relative Molekülmasse: 620) 5 Gew.-Teile


Als Ergebnis wurde eine optische Karte mit einer Größe von 54 mm × 84 mm und einer unebenen Struktur erhalten. Diese unebene Oberflächen-Struktur hatte eine Nachlaufrille von 0,3 µm Breite, eine Spurteilung von 12 µm und eine Tiefe von 3000 Å.

Der oben erwähnte Formzyklus wurde wiederholt, wobei die Form mit Intervallen von 40 Formzyklen, die eine merkliche Verschmutzung hervorriefen, wiederaufbereitet wurde. Die Wiederaufbereitung wurde unter Verwendung der gleichen Ätzflüssigkeit für Chrom wie im Beispiel 1 ausgeführt.

Das oben erwähnte Werkzeug konnte wiederholt verwendet werden, indem es dem Zyklus (Anordnen einer Schutzschicht- Formvorgang-Aufbereitung des Werkzeugs) unterworfen wurde. Als Ergebnis wurde eine Lebensdauer des Werkzeugs von 1000 Gießvorgängen oder mehr erhalten.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Gießwerkzeug wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß eine Schutzschicht nicht ausgebildet wurde, hergestellt. Das auf diese Weise erzeugte Werkzeug wurde einem Gießformvorgang in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 unterworfen, wobei das Werkzeug in derselben Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 (d.h. durch ein Plasma-Ascher-Verfahren und Eintauchen in den Kohlenstoffentferner) mit Intervallen von 40 Formzyklen, die eine bemerkbare Verschmutzung hervorriefen, gewaschen wurde.

Jedoch wurden die Verschmutzungen nicht vollständig beseitigt, und die Lebensdauer der Form betrug etwa 500 Formzyklen.

Die nach Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Formwerkzeuge und die unter Verwendung dieser Formwerkzeuge in einem Formvorgang erlangten Informationsträger wurden mit dem Auge und einem optischen Mikroskop geprüft, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden, wie Fehlstellen, maßlich zu erfassen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der am Ende der Beschreibung angefügten Tabelle 3 aufgetragen.

In der Tabelle 3 wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens angegeben.

Beispiel 3

Ein Chromfilm mit einer Dicke von 1000-3000 Å wurde auf einem Grundkörper aus einer Glasplatte mit 6 mm Dicke und mit einer Spiegelfläche durch Vakuumverdampfung gebildet. Die Dicke wurde im Hinblick auf die konkave Tiefe in einer vorbestimmten unebenen Struktur und das Schrumpfverhältnis in einem zu härtenden Harz festgelegt.

Der Chromfilm wurde dann einer Strukturausbildung mittels eines photolithographischen Vorgangs unterworfen, um ein Basis-Formwerkzeug für eine Gießform zu erhalten. Dann wurde auf der uneben strukturierten Oberfläche des Basis-Formwerkzeugs ein Cr-Film mit einer Dicke von 1000 Å als eine innere Schutzschicht durch Vakuumverdampfung ausgestaltet, worauf eine gleichförmige SiO-Schicht mit einer Dicke von 2500 Å als eine äußere Schutzschicht auf der inneren Schutzschicht durch Vakuumverdampfung ausgebildet wurde. Es wurden 100 Platten durch das Gießwerkzeug gefertigt.

Gegenüber dem auf diese Weise erhaltenen Gießwerkzeug wurde eine Glasplatte von 3 mm Dicke mit einer Spiegelfläche und mit der gleichen Größe wie das oben erwähnte Werkzeug mittels eines Abstandshalters angeordnet, um eine Formvorrichtung für ein Gießen zu erlangen. In diese Form wurde ein Vorpolymer für ein Akrylharz, dem ein Polymerisationsbeschleuniger zugefügt worden war, gegossen, bei 100°C für 10 h gehärtet und dann aus der Form entnommen. Als Ergebnis wurde ein Gießwerkzeug für eine optischen Karte mit einer Größe von 54 mm × 84 mm und mit einer unebenen Struktur, die eine Nachlaufrille mit einer Breite von 3 µm, eine Spurteilung von 12 µm und eine Tiefe von 3000 Å hatte, erlangt.

Der oben erwähnte Formzyklus wurde wiederholt, wobei das Werkzeug durch Entfernen der Schutzschicht in Intervallen von 40 Formzyklen, die eine merkbare Verschmutzung hervorriefen, wiederhergestellt wurde. Die Wiederherstellung wurde unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für SiO (Fluorwasserstoffsäure : Ammoniumfluorid = 1 : 7) bei Raumtemperatur für 2,5 min durchgeführt, um die Verschmutzungen am Werkzeug zu entfernen.

Dann wurde erneut eine unebene Struktur mit einer SiO- Schicht von 2500 Å Dicke ausgebildet, um das Gießformwerkzeug wiederherzustellen, das dem oben erwähnten Formvorgang unterworfen wurde. Als Ergebnis zeigte sich eine Lebensdauer des Werkzeugs von 1000 Zyklen durch Wiederholung des oben erwähnten zyklischen Vorgangs.

Beispiele 4 und 5

100 Platten von Gießformwerkzeugen wurden in der gleichen Weise wie zum Beispiel 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß eine Schutzschicht 5 und eine Schutzschicht 4 an der Oberfläche des Basis-Formwerkzeugs, das im Beispiel 3 verwendet wurde, ausgebildet wurden, um jeweilige Schichten, die ein Material enthielten sowie eine Dicke hatten, wie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt ist, zu fertigen.

Tabelle 2


Unter Verwendung des auf diese Weise hergestellten Werkzeugs wurde eine optische Karte mit einer unebenen Struktur in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 gebildet.

Das Werkzeug von Beispiel 4 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wiederaufbereitet, während das Werkzeug von Beispiel 5 in derselben Weise wie im Beispiel 5 wiederaufbereitet wurde. Bei beiden Beispielen war die Lebensdauer des Gießwerkzeugs 1000 Zyklen oder mehr.

Vergleichsbeispiel 3

100 Platten eines Gießformwerkzeugs wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß eine Schutzschicht 5 und eine Schutzschicht 4 nicht ausgebildet wurden, hergestellt.

Unter Verwendung des so gefertigten Werkzeugs wurde ein Gießformen in derselben Weise wie im Beispiel 3 durchgeführt, wobei das Werkzeug in Intervallen von 40 Zyklen gewaschen wurde. Jedoch wurde die am Werkzeug haftende Verschmutzung nicht vollständig entfernt, sondern daran angehäuft, und es trat auch ein Abschälen usw. der unebenen Struktur auf. Das Ergebnis war, daß die Lebensdauer des Werkzeugs unter 240 Zyklen lag.

Die in den Beispielen 4 sowie 5 und im Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Formwerkzeuge und die jeweils unter Verwendung dieser Formwerkzeuge, die wiederhergestellt oder gewaschen wurden, erhaltenen Substrate für ein Informationsaufzeichnungsmedium wurden mit dem Auge und einem optischen Mikroskop geprüft, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden, wie Fehlstellen, maßlich zu erfassen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt.

Jeder in der Tabelle 3 gezeigte Wert ist ein Mittelwert der Wahrscheinlichkeiten des Auftretens eines Schadens mit Bezug zu den jeweiligen Substraten, die von 100 Platten des Werkzeugs erhalten wurden.

Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens in der Tabelle 3 ist die gleiche wie diejenige in der zuvor angegebenen Tabelle 1.

Tabelle 3


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Reinigen der Formfläche eines Formwerkzeugs (1) für die Serienfertigung von Kunststoffgegenständen, wobei die Formfläche eine unebene Oberflächenstruktur (3) hat, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberflächenstruktur (3) der Formfläche eine die Struktur erhaltende äußere Schutzschicht (4) aufgebracht wird und daß diese Schicht (4) bei Verschmutzen durch Formrückstände zusammen mit den Formrückständen von der Formfläche entfernt wird, wobei die unebene Oberflächenstruktur (3) im wesentlichen erhalten bleibt und anschließend eine neue äußere Schutzschicht (4) auf die Formfläche aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Formfläche und der äußeren Schutzschicht (4) eine Oberflächenstruktur erhaltende innere Schutzschicht (5) aufgetragen wird.
  3. 3.Verfahren nach einem dere Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschichten (4, 5) mittels Vakuumverdampfung ausgebildet werden.
  4. 4. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schutzschicht (4) durch Ätzen mittels einer Ätzflüssigkeit entfernt wird.
  5. 5. Formwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschichten (4, 5) aus

    (i) einem Metall, wie Chrom, Aluminium, Titan oder Kobalt, oder aus

    (ii) einem Metalloxid, wie SiO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder ZrO&sub2; oder einem Metallnitrid wie Si&sub3;N&sub4; oder TiN bestehen.
  6. 6. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur (3) der Formfläche aus Chrom besteht.
  7. 7. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur (3) der Formfläche aus Glas besteht.
  8. 8. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schutzschicht (4) eine Dicke von 0,3 bis 5 µm hat.






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