DE4122231C2

DE4122231C2 - Verwendung von Vinylchlorid-Vinylester-Mischpolymerisation zur Herstellung von optisch auslesbaren Informationsspeichern

Info

Publication number: DE4122231C2
Application number: DE19914122231
Authority: DE
Inventors: Ernst Josef Dr Spindler; Karl Weber; Ingo Haller
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2011-07-05
Also published as: DE4122231A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Vinylchlorid- Vinylester-Mischpolymerisaten, insbesonders von Vinyl chlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisaten, zur Herstellung von optisch auslesbaren Informationsspeichern.

Optisch auslesbare Informationsspeicher wie Compact Disc oder Laserkarte werden derzeit überwiegend aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat hergestellt. Die wesentlichen Auswahlkriterien für die Verwendung von Materialien als Ba sismaterial von optisch auslesbaren Informationsspeichern sind möglichst niedrige optische Doppelbrechung, geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit, hohe Wärmeformbeständigkeit, hohe Schlagzähigkeit und geringer Preis. Nachteilig bei der Verwendung von Polycarbonat als Basismaterial für optisch auslesbare Informationsspeicher ist dessen problematisches Doppelbrechungsverhalten und vor allem dessen relativ hoher Preis. Polymethylmethacrylat hat eine unbefriedigende Was serretention. Das vom Preisniveau weit günstigere Polyvinyl chlorid kommt in dieser Technologie nicht zum Einsatz, da dessen optische Doppelbrechung zu hoch und dessen Wärmeform beständigkeit zu gering ist. In der JP 62/84446 (A) wird vor geschlagen zur Verbesserung der Abformung und der Hitzebeständigkeit das Trägermaterial von optisch auslesba ren Informationsspeichern mit einem UV-härtenden Harz zu be schichten. Nachteilig ist hierbei jedoch das Erfordernis eines zusätzlichen Arbeitsganges und die damit verbundene Kostensteigerung.

Zur Verbesserung der optischen Doppelbrechung und der Wärme formbeständigkeit von Polyvinylchlorid wird in der DE 37 21 054 A1 vorgeschlagen, ein Gemisch aus Polyvinylchlorid und Pfropfcopolymerisat zur Herstellung von optisch auslesbaren Informationsspeichern einzusetzen. In der DE 38 09 779 A1 wird vorgeschlagen ein Gemisch aus Polyvinylchlorid und einem Terpolymerisat von α-Methylstyrol, Methylmethacrylat und Acrylnitril zu verwenden. Die EP 2 18 276 A1 beschreibt den Einsatz einer Mischung aus Polyvinylchlorid und Polymethyl methacrylat als Grundmaterial für optisch auslesbare Infor mationsspeicher.

Die DE 29 54 634 C2 betrifft ein Informationsaufzeichnungselement bestehend aus einer Kunststoffschicht und einer Substratplatte, wobei die Kunststoffschicht an der von der Substratplatte abgekehrten Oberfläche eine speziell ausgebildete, optisch auslesbare Servospur enthält. Als Trägermaterial werden vorzugsweise transparente Kunststoffe, unter anderem Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat, erwähnt. Der grundlegende Unterschied zwischen der nachfolgend beanspruchten Verwendung und der Lehre aus der DE 29 54 634 C2 ist der, daß bei der vorliegenden Erfindung die Information als Pits ins Trägermaterial geprägt wird, während in der DE 29 54 634 C2 die Informationsträger so aufgebaut sind, daß die Information in einer das Trägermaterial bedeckenden Lackschicht, die mittels Laserbestrahlung strukturiert wird, enthalten ist.

Es bestand daher die Aufgabe ein Material zur Herstellung optisch auslesbarer Informationsspeicher zur Verfügung zu stellen, das das obengenannte Anforderungsprofil hinsicht lich Doppelbrechung, Feuchtigkeitsempfindlichkeit, Wärme formbeständigkeit, Schlagzähigkeit und Preis erfüllt, ohne die Nachteile der bisher verwendeten Materialien aufzuwei sen.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Vinyl chlorid-Vinylester-Mischpolymerisaten mit einem Vinylester- Gehalt von 5 bis 50 Gew.-% als Trägermaterial in der Herstellung von optisch auslesbaren Informationsspeichern, welche die Information als direkt ins Trägermaterial geprägte optische Struktur enthalten.

Vorzugsweise werden Vinylchlorid-Vinylester-Mischpolymerisa te von Vinylestern gesättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 1 bis 10 C-Atomen, wie Vinylacetat, Vinylpropionat oder Vinyllaurat eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Vinyl chlorid-Vinylacetat-Copolymere. Der Vinylester-Gehalt liegt dabei vorzugsweise zwischen 5 und 50 Gew.-%, insbesonders zwischen 5 und 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamt gewicht des Copolymerisats. Es wurde nämlich gefunden, daß bei Vinylester-Gehalten unter 5 Gew.-% das Material eine zu hohe Doppelbrechung aufweist, während bei Vinylester-Gehal ten oberhalb 50 Gew.-% das Material nur mehr eine ungenügende Wärmeformbeständigkeit hat.

Der K-Wert der Copolymerisate liegt vorzugsweise zwischen 40 und 70. Copolymerisate mit höherem K-Wert zeigen zwar besse re Wärmeformbeständigkeit, allerdings wird durch die Visko sitätszunahme die Verarbeitbarkeit der Massen ungünstig beeinflußt.

Zur Herstellung der Vinylchlorid-Mischpolymerisate dienen die für die Herstellung von VC-Polymerisaten üblichen Ver fahren. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung in Suspensions- oder Emulsionspolymerisation. Im allgemeinen wird die Poly merisation bei Temperaturen zwischen 0 und 80°C durchge führt. Zur Initiierung werden üblicherweise Radikale liefernde Initiatoren, wie Peroxide oder Azoverbindungen, verwendet. Gegebenenfalls können auch Redoxsysteme eingesetzt werden.

Zur Stabilisierung des Polymerisationsansatzes können je nach dem gewählten Verfahren Emulgatoren und/oder Schutzkol loide eingesetzt werden. Als Emulgatoren können sowohl ioni sche als auch nichtionische Emulgatoren eingesetzt werden. Geeignete Schutzkolloide sind zum Beispiel Celluloseether oder Polyvinylalkohol in verschiedenen Verseifungsgraden. Zur Einstellung des Molekulargewichts bzw. K-Werts können dem Polymerisationsansatz Regler zugegeben werden. Beispiele hierfür sind Chlorkohlenwasserstoffe wie Trichlorethylen.

Die Polymerisation kann diskontinuierlich, aber gegebenen falls auch kontinuierlich, mit oder ohne Verwendung von Saatlatices, unter Vorlage aller oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches oder unter teilweiser Vorlage und Nachdosierung der oder einzelner Bestandteile des Reaktions gemisches oder nach dem Dosierverfahren ohne Vorlage, durch geführt werden. Der Polymerisationsansatz kann in üblicher Art und Weise aufgearbeitet werden. Zum Beispiel können die entstehenden Suspensionen oder Latices in üblicher Weise entgast werden und anschließend durch Filtration, Koagulati on, Walzen- oder Sprühtrocknen aufgearbeitet werden.

Die Verarbeitung der Vinylchlorid-Mischpolymerisate zu op tisch auslesbaren Informationsspeichern erfolgt nach den üb lichen Formgebungsverfahren, beispielsweise Extrusion oder Spritzguß, wobei das Werkzeug die aufzuprägende optische Struktur als Negativ enthält. Vorzugsweise werden die Misch polymerisate nach dem Spritzguß-Verfahren bei Temperaturen von 100 bis 200°C verarbeitet. Zur Herstellung der Formmasse wird das VC-Polymerisat in bekannter Weise mit den dabei üb lichen Zusatzstoffen gemischt. Übliche Zusatzstoffe sind:
Wärme- und Lichtstabilisatoren auf Zn-, Cd-, Ba-, Sn und Pb- Basis, beispielsweise basische Bleiverbindungen, wie Blei sulfat oder Bleistearat, organische Zinnverbindungen, wie Dialkylzinnmercaptide oder Dialkylzinnmaleate; Verarbei tungshilfen, wie Gleitmittel (z. B. Paraffine, Fettsäure ester); Wärmeformmodifier, beispielsweise Polymethylmeth acrylat, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate oder Polyacryl imid.

Bei der Verwendung zur Herstellung von Compact Discs werden die Formkörper in einem weiteren Fertigungsschritt noch ver spiegelt, beispielsweise durch Aufdampfen einer Silber schicht. Bei der Verwendung zur Herstellung von Laserkarten wird auf die Formkörper noch eine Reflexionsschicht sowie eine Trägerschicht, beispielsweise aus Hart-PVC, aufgetra gen.

Vorzugsweise bestehen die optisch auslesbaren Informations speicher aus einer Scheibe aus einem Vinylchlorid-Vinyl ester-Mischpolymerisat mit einem Vinylester-Gehalt von 5 bis 50 Gew.-%, welche einseitig mit einer metallischen Reflexions schicht beschichtet ist, die gegebenenfalls mit einer trans parenten Schutzbeschichtung überzogen ist.

Die erfindungsgemäßen Vinylchlorid-Mischpolymerisate be sitzen hohe Transparenz, eine äußerst geringe optische Dop pelbrechung, niedrige Feuchtempfindlichkeit und eine hohe Wärmeformbeständigkeit, die sich durch Zusatz von Wärmeform modifiern weiter steigern läßt. Aufgrund der hohen Zähigkeit und der extrem hohen Fließfähigkeit sind die Formmassen ba sierend auf den Vinylchlorid-Mischpolymerisaten ausgezeich net verarbeitbar.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung:

Beispiel 1

Es wurde eine Formmasse der folgenden Zusammensetzung herge stellt:
100 Teile eines Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymeren mit ei nem Vinylacetat-Gehalt von 15% und einem K-Wert von 47 (Vinnol VF 1048 der Wacker-Chemie GmbH),
2.5 Teile eines Organozinn-Stabilisators (Irgastab 17 MOK der Ciba-Geigy GmbH),
0.5 Teile eines inneren Gleitmittels (Loxiol G 16, Fettsäu reester der Henkel KGaA),
0.5 Teile eines äußeren Gleitmittels (Wachs OP, Montanester wachs der Hoechst AG).

Die Masse wurde mit einer Schnecke (Krauss-Maffei Mischteil schnecke) in einer Spritzgußmaschine (KM 60/210 B der Krauss- Maffei Werke) gefördert, welche mit einem CD-Werkzeug (12 cm) ausgestattet war, und bei einer Zylindertemperatur von 110°C am Einzug und 155°C an der Düse zu einer CD-Scheibe geformt.

Die so hergestellten CDs zeigten eine gute Pit-Abformung, sehr geringe optische Doppelbrechung, gute Transparenz und nur geringe Spannungen im Formkörper.

Beispiel 2

Es wurde eine Formmasse der folgenden Zusammensetzung herge stellt:
70 Teile eines Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymeren mit ei nem Vinylacetat-Gehalt von 9% und einem K-Wert von 60 (Vinnol H 10/60 der Wacker-Chemie GmbH),
30 Teile eines Wärmeformmodifiers (Degalan P6, Polymethyl methacrylat der Degussa AG),
2.5 Teile eines Organozinn-Stabilisators (Irgastab 17 MOK der Ciba-Geigy GmbH),
0.3 Teile eines inneren Gleitmittels (Loxiol G 16, Fettsäu reester der Henkel KGaA),
0.6 Teile eines äußeren Gleitmittels (Wachs OP, Montanester wachs der Hoechst AG).

Bestimmung der optischen Doppelbrechung

Die Doppelbrechung wurde mit einem HeNe-Laser (Wellenlänge 633 nm) gemessen, wobei das Licht zirkular polarisiert war. Die Hauptachsen des Analysators waren radial bzw. tangential eingestellt. Die Doppelbrechung wurde in 4 verschiedenen Richtungen an 8 unterschiedlichen Radien gemessen. Dabei wurde die Platte über den gesamten Radius gefahren und das jeweilige Maximum und Minimum der Doppelbrechung festgehal ten. Die Messungen wurden an Platten mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Dicke von 1 mm durchgeführt. Der Meßauf bau entspricht einem Vorschlag der Phillips zur Messung der Doppelbrechung von Compact Discs. Die Ergebnisse für die Doppelbrechung sind in den Tabellen in nm/mm angegeben.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für die Platte aus Beispiel 1.

Tabelle 2 enthält die Meßergebnisse einer Platte, herge stellt gemäß Beispiel 1, aus einem Vinylchlorid-Homopoly merisat mit einem K-Wert von 65.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Verwendung von Vinylchlorid-Vinylester-Mischpolymerisa ten mit einem Vinylester-Gehalt von 5 bis 50 Gew.-% als Trägermaterial in der Herstellung von optisch auslesbaren Informationsspeichern, welche die Information als direkt ins Trägermaterial geprägte optische Struktur enthalten.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vinylester gesättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 1 bis 10 C-Atomen eingesetzt werden.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere eingesetzt werden.

4. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Vinylester-Gehalt zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, beträgt.

5. Optisch auslesbarer Informationsspeicher bestehend aus einer Scheibe aus einem Vinylchlorid-Vinylester-Misch polymerisat gemäß einem der obigen Ansprüche, welche mit einer metallischen Reflexionsschicht beschichtet ist, die gegebenenfalls mit einer transparenten Schutzbe schichtung überzogen ist.

6. Optisch auslesbarer Informationsspeicher bestehend aus mehreren Folienschichten aus einem Vinylchlorid-Vinylester- Mischpolymerisat gemäß einem der obigen Ansprüche, welche miteinander verpreßt werden und gegebenenfalls bedruckt, metallisiert oder mit einer Reflexionsschicht ausgestattet werden.