DE69013703T3

DE69013703T3 - Träger für optische Scheibe und Medium für optische Informationsspeicherung.

Info

Publication number: DE69013703T3
Application number: DE69013703T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Fujishima; Atsunobu Sakoda; Katsumi Uchiyama
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1990-01-20
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2010-01-21
Also published as: EP0380002B1; EP0380002B2; JPH02276037A; EP0380002A3; DE69013703T2; EP0380002A2; JPH0827978B2; KR900012225A; KR0132773B1; DE69013703D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für eine optische Scheibe, der aus einem Polycarbonatharz hergestellt ist, welches Zusatzstoffe enthalten kann, und insbesondere einen Träger für eine optische Scheibe, welcher für eine lange Zeit eine hohe Zuverlässigkeit aufrechterhält, sowie ein optisches Informtionsspeichermedium, welches den Scheibenträger umfaßt.
Polycarbonatharze werden in weitem Umfang als Träger für ein optisches Informationsspeichermedium, wie z. B. eine Audioplatte, eine Laserplatte, eine optische Speicherplatte und eine magnetooptische Platte verwendet, von der Informationen ausgelesen werden können, die einmal oder mehrmals unter Verwendung von Laserstrahlen aufgezeichnet bzw. überschrieben werden, da Polycarbonatharze eine hervorragende Formbarkeit, Festigkeit, Lichtdurchlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit besitzen. Obwohl Polycarbonatharze alle diese hervorragenden Eigenschaften aufweisen, haben sie dennoch insofern Nachteile als sie bei einer erhöhten Temperatur und bei einer hohen Feuchtigkeit leucht hydrolisiert werden, was zu einer Absenkung ihres Molekulargewichts und ihrer Schlagfestigkeit führt.
Träger für optische Scheiben bzw. Platten und optische Informationsspeichermedien, die aus solchen Polycarbonatharzen hergestellt werden, müssen fähig sein, eine hohe Zuverlässigkeit für eine lange Zeit (beispielsweise 10 Jahre oder mehr) aufrechtzuerhalten; es ist jedoch schwierig, diese Forderung zu erfüllen, da durch Hydrolyse bei erhöhter Temperatur und hoher Feuchtigkeit eine schnelle Verschlechterung der Polycarbonatharze eintritt.
Es wurden verschiedene Versuche zum Verbessern des Korresionswiderstandes eines Informationsspeichermediums aus Polycarbonatharzen vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die JP-OS-63-97627 eine Reduzierung der Menge des restlichen Chlors auf 1 ppm oder weniger, und die JP-OS 63-257933 offenbart eine Reduzierung der Menge an Phosphor auf 5 bis 10 ppm.
Die in den obigen Veröffentlichungen offenbarten Techniken können in gewissem Umfang eine Verschlechterung der Informationsaufzeichnungsschicht durch Korresion verhindern; diese Techniken sind jedoch für die Verschlechterung des Polycarbonatharzes selbst nicht relevant.
Nach der Durchführung verschiedener Forschungsprojekte zur Überwindung der obigen Nachteile haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß die Hydrolyse der Polycarbonatharze durch eine Wechselwirkung zwischen Spuren von Metallen (speziell spezifischer Metalle wie sie nachstehend auf gelistet sind), die darin verbleiben, und Spuren von Lösungsmitteln (insbesondere Lösungsmittel auf der Basis chlorierter Verbindungen) verursacht werden, die darin verbleiben.
Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Träger für eine optische Scheibe und ein daraus hergestelltes optisches Informationsspeichermedium anzugeben, die für eine lange Zeit dadurch eine hohe Zuverlässigkeit behalten, daß die Verschlechterung des Polycarbonatharzes wirksam verhindert wird.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit Hilfe eines Trägers für eine optische Scheibe gelöst, welcher aus einem Polycarbonatharz hergestellt ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein über die Viskosität bestimmtes mittleres Molekulargewicht von 10000 bis 22000 hat und daß jedes Metall, welches zu der Gruppe Ia und zu der Gruppe VIII des Periodensystems gehört - sofern es in dem Polycarbonatharz enthalten ist - nicht in einer Menge von mehr als 1 ppm vorhanden ist. In dem erfindungsgemäßen Träger für eine optische Scheibe sind gleichzeitig Chlorverbindungs- Lösungsmittel (insgesamt), vorzugsweise nicht in einer Menge von mehr als 10 ppm enthalten.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung die obige Aufgabe mit Hilfe eines optischen Informationsspeichermediums gelöst, welches eine optische Informations-Aufzeichnungsschicht umfaßt, die auf dem oben erwähnten Träger für eine optische Scheibe ausgebildet ist.
Die Metalle, welche zu der Gruppe IA des Periodensystems gehören sind Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs) und Franzium (Fr), insbesondere Natrium (Na) und Kalium (K), und die Metalle, welche zu der Gruppe VIII des Periodensystems gehören, sind Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Osmium (Os), Iridium (Ir) und Platin (Pt), insbesondere Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder Nickel (Ni).
Ferner ist das Chlorverbindungs-Lösungsmittel typischerweise ein Kohlenwasserstoffhalogen oder ein Kohlenstoffhalogen, wie z. B. Chlormethan, Dichlormethan, Trichlormethan oder Tetrachlormethan.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert werden.
Fig. 1 und 2 zeigen schematische Querschnitte, welche die Strukturen von Ausführungsbeispielen optischer Informationsspeichermedien gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, die die Änderung des Bitfehlerverhältnisses für ein optisches Informationsspeichermedium gemäß der Erfindung bzw. für ein Vergleichsbeispiel zeigt.
Das Polycarbonatharz, welches für den erfindungsgemäßen Träger für eine optische Scheibe verwendet werden kann, hat ein über die Viskosität bestimmtes mittleres Molekulargewicht von 10000 bis 22000, vorzugsweise von 12000 bis 20000, und kann hergestellt werden, indem man ein zweiwertiges Phenol und ein Carbonat, wie z. B. ein Phosgen, reagieren läßt oder es kann Diphenylcarbonat verwendet werden. Als zweiwertige Phenole können erwähnt werden: Hydrochinon, 4,4'-Dioxyphenyl, bis (Hydroxyphenyl)alkan, bis(Hydroxyphenyl)zycloalkan, bis(Hydroxyphenyl)äther, bis(Hydroxyphenyl)keton, bis(Hydroxyphenyl)sulfid oder bis(Hydroxyphenyl)sulfon sowie niedrige Alkyl- oder Halogensubstituierte Derivate dieser Stoffe. Vorzugsweise werden 2,2'-bis(4-Hydroxyphenyl)propan (nachstehend als Bisphenol A bezeichnet), 1,1-bis(4-Hydroxyphenyl) Äthan und 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)Hexafluorpropan verwendet. Das obige zweiwertige Phenol kann allein oder in Form einer Kombination der Phenole verwendet werden.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Polycarbonat verwendet werden, welches teilweise verzweigten Ketten hat.
Das über die Viskosität bestimmte mittlere Molekulargewicht von 10000 bis 22000 kann durch Zusetzen eines die Enden kappenden bzw. überdeckenden Stoffes, wie z. B. P-T-Butyl phenol während eines Schrittes der Herstellung des Polycarbonats kontrolliert werden. Wenn das über die Viskosität bestimmte mittlere Molekulargewicht geringer als 10000 ist, wird die Festigkeit des Substrats für die optische Scheibe zu gering, um der praktischen Benutzung zu widerstehen, und wenn das über die Viskosität bestimmte mittlere Molekulargewicht jenseits von 22000 liegt, kann kein Träger für eine optische Scheibe erhalten werden, der eine gute Formbarkeit und gute optische Eigenschaften hat.
Das über die Viskosität bestimmte mittlere Molekulargewicht [Mv] kann berechnet werden, indem man die spezifische Viskosität [ sp] einer Lösung von Polycarbonat in Dichlormethan bei 20ºC bestimmt, sowie unter Verwendung der folgenden Gleichungen:
sp/C = [ ] (1 + 0,28 sp)
wobei C die Konzentration (g/1) des Polycarbonatharzes bezeichnet, sowie
[ ] = 1,23 · 10&supmin;&sup5;Mv0,83.
Nachdem das Polycarbonatharz zur Verwendung bei einem anschließenden Spritzgießen gemäß einem konventionellen bekannten Prozeß hergestellt ist, wird vorzugsweise eine Lösung desselben wiederholt mit einer sauren und einer alkalischen Lösung und mit Wasser gewaschen und gefiltert, oder alternativ wird das Granulat des Harzes unter Erhitzung mit einem schwachen Lösungsmittel, wie z. B. Azeton, gewaschen, um Verunreinigungen bzw. Fremdstoffe zu entfernen, wie z. B. Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, Verbindungen, die nicht an der Reaktion teilgenommen haben, und metallische Komponenten. Die Mengen der Fremdstoffe, Verunreinigungen und Lösungsmittel, die in dem Rohmaterial für das Spritzgießen enthalten sind, sollten so niedrig wie möglich sein.
Falls erforderlich, kann das Rohmaterial Zusatzstoffe, wie z. B. ein Antioxidanz, beispielsweise Phosphorderivate, enthalten.
Wenn das oben erwähnte Polycarbonatharz als Rohharz für den Träger für eine optische Scheibe verwendet wird, wird ein Harz verwendet, welches einen Fremdstoffindex vom im allgemeinen 30000 um²/g oder weniger, vorzugsweise von 15000 um/g oder weniger hat. Während des Spritzgießens wird die Temperatur des Harzes auf 300 bis 400ºC gehalten, und die Temperatur der Form beträgt im allgemeinen 50 bis 140ºC, vorzugsweise 80 bis 130ºC. Ferner erfolgt die Auswahl des Materials vorzugsweise derart, daß ein Einschluß metallischer Komponenten während des Sprizgießens auf ein Mimimum reduziert wird. Die Oberflächentemperatur der Form allein kann höher gemacht werden als die Glasübergangstemperatur des Harzes, vorzugsweise unter Verwendung einer Hochfrequenz(heizung), und nach dem Einspritzen des Harzes kann die Temperatur des Harzes auf eine Temperatur gesenkt werden, bei der der Scheibenträger herausgenommen werden kann. Dieser Prozeß führt zu einem Träger, welcher verbesserte optische Eigenschaften hat.
Der Begriff "Fremdstoffindex", der hier verwendet wird, bedeutet, eine Summe aus einem Produkt (der Produkte) aus (i) dem Quadrat eines Partikeldurchmessers und (ii) der Anzahl für jeden fremden Stoff (mit einem Partikeldurchmesser von 0,5 um oder mehr) pro Gewichtseinheit. Die Fremdstoffe werden in einer Lösung detektiert, die hergestellt wird, indem man ein auszuwertendes Material, beispielsweise ein Rohmaterial oder einen Träger) in einer im Überschuß vorhandenen Menge eines organischen Lösungsmittels (insbesondere Methylenchlorid) auflöst. Der Index wird aus der (folgenden) Gleichung berechnet.
I = Σ{[1/2(di+1 + di)]² · (ni - ni')}/W,
wobei I den Fremdstoffindex bezeichnet, wobei di einen i-ten numerischen Wert (um) zur Unterteilung eines Bereichs der Partikeldurchmesser bezeichnet, wobei ni die Anzahl der Fremdstoffe (der Fremdstoffpartikel) bezeichnet, die einen Partikeldurchmesser von weniger als di+1, und nicht weniger als di haben und die in dem Lösungsmittel detektiert werden, wobei ni' die Anzahl der Fremdstoffe (Fremdstoffpartikel) bezeichnet, die in dem Lösungsmittel vor der Benutzung vorhanden sind, und wobei W das Gewicht (g) des Mateirals bezeichnet. Ein Beispiel für die numerischen Werte zur Unterteilung des Bereichs der Partikeldurchmesser lautet wie folgt:
d&sub1; = 0,5 um d&sub2; = 0,6 um
d&sub3; = 0,7 um d&sub4; = 1,1 um
d&sub5; = 2,5 um d&sub6; = 5,0 um
d&sub7; = 10,0 um d&sub8; = 20,0 um
d&sub9; = 25,0 um
Wenn Fremdstoffe (Partikel) mit einem Durchmesser von mehr als 25,0 um detektiert werden, werden d&sub1;&sub0;, d&sub1;&sub1; usw. mit einem geeigneten numerischen Wert verwendet.
Bei dem, wie oben beschrieben, hergestellten Träger für eine optische Scheibe sollten alle zu der Gruppe IA und der Gruppe VIII gehörigen Metalle, die in dem Träger verbleiben, in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm vorhanden sein, und zwar einzeln bzw. insgesamt. Vorzugsweise sollte der Anteil aller Metalle, die zu den Gruppen IA und VIII gehören und die in dem Träger verbleiben, nicht höher als 1 ppm sein.
Von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführte Experimente zeigten, daß das Vorhandensein restlicher Metalle der Gruppen IA und VIII, insbesondere von Eisen (Fe) oder Natrium (Na), in einer Menge von mehr als 1 ppm eine schnelle Verschlechterung des Polycarbonatharzes bewirkt. Die Menge des restlichen Chlorverbindungs-Lösungsmittels (insgesamt) ist vorzugsweise nicht größer als 10 ppm, noch bevorzugter nicht größer als 6 ppm.
Gemäß den Experimenten der vorliegenden Erfinder wurde festgestellt, daß dann, wenn ein Metall, wie z. B. Eisen oder Natrium, in einer Menge von mehr als 1 ppm zurückbleibt, und wenn gleichzeitig die Chlorverbindungs-Lösungsmittel, wie z. B. Chlormetan, Dichlormethan, Trichlormethan, Tetrachlormethan oder Dichloräthan, in einer Menge von mehr als 10 ppm zurückbleiben, eine Wechselwirkung zwischen dem Metall und den Lösungsmitteln eintritt und die Verschlechterung des Polycarbonatharzes beschleunigt.
Um sicherzustellen, daß keine Metalle, die zu der Gruppe IA und zu der Gruppe VIII gehören, in dem Polycarbonatharz in einer Menge von mehr als 1 ppm zurückbleiben, sollte ein Einbringen der Metalle in das Harz während des Herstellungsschrittes für dasselbe verhindert werden. Beispielsweise sollten die Metalle nicht für eine Herstellungsvorrichtung oder Rohre verwendet werden.
Um zu gewährleisten, daß die Menge jedes verbleibenden Metalls kleiner als 1 ppm ist, sollte eine Lösung des Polykarbonatharzes nach der Polymerisation (in Dichiormethan) sorgfältig mit einer alkalischen und einer sauren Lösung und mit Wasser mit hoher Reinheit gewaschen werden. Ferner sollte das Polycarbonatharz, um sicherzustellen, daß die Menge der verbleibenden Chlorverbindungs-Lösungsmittel geringer als 10 ppm ist, granuliert und dann sorgfältig mit einem schwachen Lösungsmittel (beispielsweise Aceton) gewaschen werden, um die Chlorverbindungs-Lösungsmittel, wie z. B. Dichlormethan, zu entfernen, und ferner sorgfältig getrocknet werden.
Abgesehen von den Metallen, die zu den Gruppen IA und VIII gehören, sollten vorzugsweise keine Metalle, die zu den Gruppen IIA, IIIA und IVA gehören, wie z. B. Aluminium (Al), Silicium (Si), Kalzium (Ca) oder Magnesium (Mg) in einer Menge von jeweils mehr als 1 ppm zurückbleiben.
Das optische Informations-Speichermedium gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt ein optisches Informations-Speichermedium, welches eine Informations-Aufzeichnungsschicht trägt, die zwischen zwei Scheibenträgern ausgebildet ist, und Fig. 2 zeigt ein optisches Informationsspeichermedium, welches eine optische Informationsspeicherschicht trägt, die auf einer Oberfläche des Scheibenträgers ausgebildet ist.
Das optische Informations-Speichermedium gemäß der vorliegenden Erfindung hat dieselbe Struktur wie ein konventionelles Informations-Speichermedium mit der Ausnahme, daß das (erfindungsgemäße) Informations-Speichermedium den optischen Träger gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt.
In Fig. 1 und 2 wird ein Träger 1 für eine optische Scheibe aus einem Polycarbonatharz gebildet und darauf ist eine Informations-Aufzeichnungsschicht 2 durch Aufdampfen oder Sputtern eines kombinierten Materials aus einem Übergangsmetall (beispielsweise Eisen oder Kobalt) und einem Seitenerdelement (beispielsweise Terbium (Tb), Gadolinium (Gd), Neodymium (Nd) oder Disprosium (Dy)) ausgebildet. Beide Seiten der Aufzeichnungsschicht 2 sind jeweils durch eine Schutzschicht 3 geschützt. Die Schutzsdchicht 3 wird vorzugsweise aus Siliciumkeramik hergestellt. Eine Überzugsschicht (Fig. 2) oder eine adhäsive Schicht 4 (Fig. 1) wird vorzugsweise aus einem durch Ultraviolettstrahlung aushärtbarem Harz hergestellt.
Das optische Informations-Speichermedium, welches die auf dem Träger für die optische Scheibe ausgebildete Informations-Aufzeichnungsschicht trägt, wie oben beschrieben, kann als einmalig oder mehrmals (beschriftbares) Medium verwendet werden.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr durch die folgenden Beispiele erläutert, ist jedoch keineswegs auf diese beschränkt.

Beispiel A

Träger für optische Scheiben gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiele A1, A2 und A3) und solche, die zum Vergleich hergestellt wurden (Vergleichsbeispiele A1 und A2) wurden miteinander verglichen.
Wie in Tab. 1 gezeigt, wurden fünf (Sorten von) Polycarbonatpellets unter verschiedenen Produktions- und Behandlungsbedingungen hergestellt. Die Polycarbonatharze besaßen ein über die Viskosität bestimmtes mittleres Molekulargewicht (Mv)von etwa 14000 bis 15000. Die Menge der restlichen Metalle (Na und Fe) wurde durch Atomabsorptions-Spektroskopie und die Menge des restlichen Lösungsmittels (Dichlormethan) durch Gaschromatographie gemessen.
Die obigen Polycarbonatpellets wurden durch Spritzgießen gegossen (Gießtemperatur = 360ºC; Formtemperatur = 120ºC), um Träger für optische Scheiben (Durchmesser = 130 mm; Dicke = 1,2 mm) zu erhalten.
Ein beschleunigter Verschlechterungstest wurde ausgeführt, indem die Träger in eine Kammer mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit (80ºC und 90% relative Feuchtigkeit) getan wurden. Die Proben wurden periodisch herausgenommen und ihr Aussehen wurde überprüft, und außerdem wurden ihre Molekulargewichte gemessen. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 gezeigt. Tabelle 1
PC = Polycarbonat Tabelle 1 (Fortsetzung)
Mv = über die Viskosität bestimmtes mittleres Molekulargewicht;
G = gut;
W = etwas weißlich.

Beispiel B

Die Träger für optische Scheiben, die gemäß Beispiel A (d. h. Beispiele A1 und A2 der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele A1 und A2) hergestellt wurden, wurden verwendet, um die optischen Informations-Speichermedien gemäß Beispiel B, d. h. gemäß den Beispielen B1 und B2 der vorliegenden Erfindung und gemäß den Vergleichsbeispielen B1 bzw. B2 zu erhalten.
Diese Speichermedien hatten eine Struktur, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, in der eine Tb-Fe-Co-Aufzeichnungsschicht (800 AE), eine SiN-Schutzschicht (800 AE) und eine Abdeck- Schicht (durch Ultraviolettstrahlung aushärtbares Harz 10 um) auf jedem Träger ausgebildet wurden.
Die Änderung des Bitfehlerverhältnisses für jedes der vier Speichermedien wurde mit Hilfe eines Geräts des Typs OMS-1000 (der Firma Nakamichi Co., Ltd.) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, daß vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zahlreiche Änderungen und Modifikationen umfaßt werden, die für den Fachmann auf der Hand liegen.

Claims

1. Optisches Scheibensubstrat, gebildet aus einem Polycarbonatharz, das Additive enthalten kann, wobei das genannte Polycarbonatharz gekennzeichnet ist durch ein viskositätsmittleres Molekulargewicht von 10000 bis 22000 und dadurch, dass jedes Metall, dass zu der Gruppe Ia und der Gruppe VIII des Periodensystems gehört - falls in dem genannten Polycarbonatharz vorhanden - nicht in einer Menge von mehr als 1 ppm vorliegt, maximal 10 ppm einer chlorierten Lösungsmittelverbindung, und Fremdstoffe enthält, wobei der Fremdstoffindex im allgemeinen 30000 um²/g oder weniger beträgt, wobei der genannte Index aus folgender Gleichung berechnet wird:

I = Σ{[1/2(di+1 + di)]² · (ni - ni')}/W,

worin 1 den Fremdstoffindex bezeichnet, wobei d, den i-ten numerischen Wert (pm) zum unterteilen eines Bereichs der Partikeldurchmesser bezeichnet und n, die Anzahl der Fremdstoffe bezeichnet, die einen Partikeldurchmesser von weniger als di+1 und nicht weniger di besitzen und in dem Lösungsmittel delektiert werden, ni' die Anzahl der Fremdstoffe bezeichnet, die in dem Lösungsmittel vor der Benutzung vorhanden sind, und W das Gewicht (g) des Materials bezeichnet.

2. Optisches Scheibensubstrat nach Anspruch 1, worin das Metall, dass zur Gruppe IA des Periodensystems gehört, Natrium oder Kalium ist.

3. Optisches Scheibensubstrat nach Anspruch 1, worin das Metall, dass zur Gruppe VIII des Periodensystems gehört. Eisen, Nickel oder Cobalt ist.

4. Optisches Scheibensubstrat nach Anspruch 1, worin die chlorierte Lösungsmittelverbindung Dichlormethan ist.

5. Optisches Informationsspeichermedium, das eine optische Aufzeichnungsschicht auf dem optischen Scheibensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.