JPH03116560A - 光学的情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光磁気ディス先各種追記型光ディスク、さら
にはデジタル・オーディオ・ディスク（いわゆるコンパ
クトディスク）等の光学的情報記録媒体に関するもので
あり、特に基板にポリカーボネート樹脂の射出成形体を
使用した光学的情報記録媒体の改良に関するものである
。

〔発明の概要〕

本発明は、ポリカーボネート樹脂の射出成形体を基板と
する光学的情報記録媒体において、ポリカーボネート樹
脂に離型剤として含まれる脂肪酸エステルのヒドロキシ
ル価を規定するとともに、成形温度を抑えることで、加
水分解を防止し、欠陥の少ない借問性の高い光学的情報
記録媒体を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

光磁気ディスクや各種追記型光ディスク、書き換え可能
型光ディスク、さらにはデジタル・オーディオ・ディス
ク等のように、レーザ光の照射によって情報の記録、再
生を行う光学的情報記録媒体においては、基板としてポ
リカーボネート樹脂の射出成形体を用いるのが一般的で
ある。これは、ポリカーボネート樹脂の射出成形体が、
耐熱性を有ししかも成形しやすいこと、成形後の変形５
変質が少ないこと、耐衝撃性等の機械的特性に優れてい
ること、ガラス基板等に比べて量産性に優れ安価である
こと等の特徴を有することによる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のポリカーボネート樹脂を射出成形して
基板とする場合、金型から離型する際の離型抵抗が大き
いと成形品のソリ、光学歪み等の原因となるため、離型
剤を添加するのが一般的である。

従来、ポリカーボネート樹脂の離型剤としては、パラフ
ィン、シリコンオイル、脂肪酸エステル脂肪酸部分エス
テル（特に脂肪酸モノグリセリド）等が知られている。

これらのなかには、少量で十分な離型効果のあるものや
、多量に入れないと効果が不足するものがあり、例えば
多量に入れる必要のあるシリコンオイル等では、膜密着
性に支障を来したり、一部膜腐食の原因となるものもあ
る。

少量で優れた離型効果を発揮するものとしては、脂肪酸
モノグリセリド等があるが、高温多湿下での保存テスト
を行うと、ポリカーボネート樹脂の加水分解の引き金と
なることがわかってきた。

ポリカーボネート樹脂が加水分解すると、その分解物は
微細な白点として成形品中に析出し、レーザ光分散（局
部複屈折異常）や膜密着度低下、基板強度劣化等の原因
となる。

そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案された
ものであって、良好な離型性を確保すると同時にポリカ
ーボネート樹脂の加水分解を抑制することを目的とし、
これによって欠陥の少ない信頼性の高い光学的情報記録
媒体を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、前述の目的を達成せんものと種々検討を
加えた結果、ポリカーボネート樹脂の加水分解の原因は
離型剤である脂肪酸モノグリセリドが分子末端に有する
水酸基にあり、この水酸基の存在が加水分解を促進させ
ることが判明した。

そこで、本発明の光学的情報記録媒体においては、分子
末端に水酸基を持たない脂肪酸エステルを離型剤として
使用し、また同時に成形温度を抑えることで前記脂肪酸
エステルの分解による水酸基の増加を抑えることとする
。

すなわち、本発明の光学的情報記録媒体は、上述の目的
を達成するために、脂肪酸エステルを主体としヒドロキ
シル価５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である離型剤を樹脂１００
重量部当たり０．　ＯＯ５〜０．５重量部含有し、且つ
熱安定化剤を含まないポリカーボネート樹脂を２８０℃
以上、３２６℃以下で射出成形してなる成形体を基板と
し、該基板上に情報記録層が形成されてなることを特徴
とするものである。

本発明の光学的情報記録媒体において、基板材料として
使用されるポリカーボネート樹脂は、芳香族ビスフェノ
ール類（例えばビスフェノールＡ）を酸結合剤（例えば
水酸化ナトリウム等のアルカリ）の存在下、溶媒（塩化
ンチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン
、トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素）中でホス
ゲンと反応させることにより合成する界面重合法等によ
って製造されるものであって、通常のポリカーボネート
樹脂の他、分岐剤としてフェノール性水酸基を有する三
官能以上の多官能性有機化合物を用いた分岐化ポリカー
ボネート樹脂、末端停止剤として長鎖アルキル酸クロラ
イド若しくは長鎖アルキルエステル置換フェノール等の
一官能性有機化合物を用いた末端長鎖アルキルポリカー
ボネート樹脂、前述の分岐剤及び末端停止剤の両者を用
いた末端長鎖アルキル分岐ポリカーボネート樹脂、不飽
和二重結合を有するビスフェノールやビニルフェノール
等を用いて得られた変性ポリカーボネート樹脂にスチレ
ンをグラフト重合したもの、フェノール性水酸基を有す
る変性スチレンにポリカーボネート樹脂をグラフト重合
したもの、さらにはこれらの混合物等が使用される。ま
た、射出成形に使用されるポリカーボネート樹脂の粘度
平均分子量は、１３，０００〜３０，０００程度である
。

前記ポリカーボネート樹脂には、離型剤が添加されるが
、ここで使用される離型剤は、アルコール性水酸基を持
たない脂肪酸エステルを主体とするものである。なお、
アルコール性水酸基を持たない脂肪酸エステルとは、脂
肪酸エステルの合成段階でアルコール性水酸基と脂肪酸
を等モルで反応させるか、または脂肪酸過剰側で反応さ
せたフルエステルのことで、未反応（残存）アルコール
の含量が極めて少ないものを言う。または、植物動物、
昆虫、鉱物等の天然物中に含まれるエステルワックス類
にも存在する。本発明では、離型剤のヒドロキシル価を
５■Ｋ　ＯＨ／　ｇ以下とする。

離型剤のヒドロキシル価が５　ｍｇ　Ｋ　ＯＨ／　ｇを
越えると、ポリカーボネート樹脂の加水分解が促進され
て基板中の欠陥が増加することになる。

具体的にはブチルステアレート、ステアリルステアレー
ト、へヘニルベヘネート、メチルラウレート、イソプロ
ピルパルミテート、２−エチルへキシルステアレート、
ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリ
スリトールテトラベヘネート等の合成品、長鎖脂肪酸エ
ステルを主成分とし該成分の純度の高い蜜蝋等が挙げら
れる。

上述の離型剤の添加量は、ポリカーボネート樹脂１００
重量部当たり０．００５〜０．５重景部とする。

離型剤の添加量が前記範囲よりも少ないと、良好な離型
性を確保することが難しくなり、基板にソリや光学歪み
等が発生する虞れがある。逆に、離型剤が多ずぎると、
情報記録層に対する膜密着性が悪くなる等の不都合が生
ずる虞れがある。

また、射出成形に使用されるポリカーボネート樹脂は、
亜リン酸エステル等のリン化合物を熱安定化剤として含
まないものであることが好ましい。

たたし、ここではポリカーボネート樹脂の熱による分解
を防止する目的で積極的に熱安定化剤を添加していない
ことを意味し、例えば他の要因で痕跡程度のリン化合物
が含まれている場合や微量（例えばｓ　ｐｐｍ以下）の
熱安定化剤が含まれている場合も、ここで言う熱安定化
剤を含まないポリカーボネート樹脂に包含されるものと
解する。

上述のポリカーボネート樹脂は、ベレット状態で射出成
形機に投入し、ヒータにより流動化した後、金型中に押
し出すことにより基板に成形されるが、このときの樹脂
温度は均一混練が可能であればできるだけ低い方が良く
、最高でも３２６℃までに抑えるようにすることが好ま
しい。樹脂温度が高すぎると、離型剤として含まれる脂
肪酸エステルの分解を招き、ポリカーボネート樹脂の加
水分解を促進することになるばかりか、樹脂自体が熱に
より分解してコンタミネーションが増加することになる
。ただし、あまり樹脂温度が低すぎると、基板の光学特
性（複屈折等）が損なわれる虞れがあることから、下限
は２８０℃程度とする必要がある。

（作用］ 離型剤の主成分をアルコール性水酸基を持たない脂肪Ｍ
エステル（フルエステル）とし、ヒドロキシル価を５ｍ
ｇＫＯＨ／ｇとするとともに、射出成形時の樹脂温度を
３２６　’Ｃ以下とすることで、ポリカーボネート樹脂
の加水分解が抑制される。

また、射出成形時の樹脂温度を３２６℃以下とすること
は、ポリカーボネート樹脂の熱分解によるコンタミネー
ションの防止にもつながり、熱安定化剤も不要となるこ
とから記録層の腐食の点でもを利である。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。

躬玉肋（形 先ず、本実験において使用される射出成形機の構成につ
いて説明する。

射出成形機は、第１図に示すように、ポリカーボネート
樹脂を溶融し金型へ送り込むための樹脂射出部（１）と
、光デイスク基板の形状に応じたキャビティを形成する
金型部（２）、さらにはこの金型部（２）に圧力を加え
る型締め機構（３）とから構成される。

上記樹脂射出部（１）は、原料となる樹脂ベレットが投
入される投入ホッパ（１１）、周囲に加熱用ヒ−タが設
けられ内部にスクリュが配設される加熱シリンダ（１２
）及びノズル（１３）を有し、投入ホンパ（１１）より
供給された樹脂ペレットを順次溶融し、ノズル（１３）
の先端からこの溶融した樹脂を送り出すものである。

また金型部（２）は、第２図に示すように、可動金型（
２１）と固定金型（２２）とを主たる構成要素とするも
ので、可動金型（２１）にはスタンパ（２３）が内周ス
タンパ押さえ（２４）、外周スタンバ押さえ（２５）に
よって固定されでいる。固定金型（２２）は、固定盤（
２６）に固定されており、中央に前記樹脂射出部（１）
のノズル（１３）に連結され先端に開口部（２７ａ）を
有する樹脂注入口（２７）が設けられている。そして、
固定金型（２２）の外周部分には、固定盤（２６）に固
定された金型押さえ（２８）が設けられており、この金
型押さえ（２８）の先端面（２８ａ）に可動金型（２１
）の外周部分（２１ａ）が当接されて型閉じ状態となり
、両金型（２１）　、　（２２）間にキャビティ（２９
）が所定の空間として形成されることになる。

金型部（２）には、前記可動金型（２１）を前後進させ
る型締め機構（３）が設けられるが、本例ではこの型締
め機構（３）として、いわゆるブースタラム式型締め機
構が採用されている。このブースクラム式型締め機構は
、主ラムを高速前進させるため主ラムの中心軸と同軸上
に主ラムの直径より細い直径のブースクラムを挿入した
機構であり、中型の射出成形機等に広く用いられるもの
である。そして、この型締め機構（３）には、サーボ弁
機構（３１）が接続され、さらにこの型締め圧調節器（
３２）により制御されるようになっている。型締め圧調
節器（３２）は、圧力検出器（３３）を介して前述の型
締め機構（３）に接続されており、この型締め機構（３
）の作動により可動金型（２１）に加えられる圧力は、
該圧力検出器（３３）により検出され、この検出信号に
より型締め圧調節器（３２）が制御されてサーボ弁機構
（３１）が調節される。また、上記型締め圧調節器（３
２）には、プログラム設定器（３４）も接続され、この
プログラム設定器（３４）に可動金型（２１）の型締め
圧力の印加タイミングを記憶させておくことにより、プ
ログラム設定器（３４）の出力を型締め正調節器（３２
）に加えてこれを制御し、サーボ弁機構（３１）を作動
させて型締め機構（３）の油圧及び作動時間を制御して
可動金型（２１）と固定金型（２２）の間のキャビティ
（２９）内への溶融樹脂射出工程中、あるいは射出工程
完了後における可動金型（２１）の型締め圧力を変化さ
せるように設定されている。なお、型締め圧力の変化は
デジタル的にコントロールできることが好ましく、また
応答性の速いもの（例えば１４０ｋｇ／ｃｍからＯｋｇ
／ｃ−へのデコンプレッションが０．５秒以内で完了す
るもの）が好ましい。

上記型締め機構（３）としては、前述のブースタラム式
型締め機構に限らず、例えばトグル式の型締め機構等も
採用可能である。トグル式型締め機構は、型締めシリン
ダの力をトグルと呼ばれるリンク機構により拡大し大き
な型締め圧力を得るものであって、小さなシリンダで大
きな型締め圧力が得られ高速型締めが可能である。

上述の構成を有する射出成形機を用いてポリカーボネー
ト樹脂よりなる光デイスク基板を成形するが、以下その
成形方法について説明する。

本実験において、光デイスク基板を作成するには、第２
図に示すように、可動金型（２１）の外周部分（２１ａ
）が固定金型（２２）の外周に設けられた金型押さえ（
２８）の先端面（２８ａ）に当接された型閉じ状態とし
ておき、この状態で樹脂射出部（１）で溶融されたポリ
カーボネート樹脂（４）をノズル（１３）を介して樹脂
注入口（２７）からキャビティ（２９）内に射出する。

金型温度は任意であるが、スキュー特性の点や生産性を
向上するという観点から、光デイスク基板の熱変形温度
以下とすることが好ましく、通常は５０〜１２０℃程度
に設定される。

射出に伴ってキャビティ（２９）内に上記溶融樹脂（４
）が充填されるが、本実施例では可動金型（２１）に加
えられる型締め圧力よりも射出による充填圧の方が若干
高くなるように設定しておく。

したがって、型閉じ状態となっている金型部（２）のキ
ャビティ（２９）内への溶融樹脂（４）の射出時には、
第３図に示すように、その充填圧によって可動金型（２
１）が第３図中矢印ａ方向にΔｌだけ後退され、両全型
（２１）　、　（２２）間の間隔が第２図のＴから第３
図のＴ２に押し開かれる。

このように可動金型（２１）に加えられる型締め圧力よ
りも充填圧の方が若干高くなるように設定し、両金型（
２１）　、　（２２）間の隙間が変化するようにしてお
くことにより、キャビティ（２９）内の圧力がこの隙間
間の変化で均一となり、溶融樹脂（４）がキャビティ（
２つ）内の隅々にまで充填され、寸法精度の高い光デイ
スク基板の成形がｌＴ能となる。また、充填圧で金型（
２１）　、　（２２）が開くため、キャビティ（２９）
内の圧力が極端に高くなるごとはなく、溶融樹脂（４）
に不要な応力を１５−えることがなくなって複屈折改善
の点でも有利Ｃある。ただし２、可動金型（２１）に加
えられる型締め圧力があまり小さいと転写性が不足する
場合があるので、この点を考慮して型締め圧力を適宜設
定することが好ましい。

なお、前述のように充填圧で金型（２１）　、　（２２
）が押し開かれるようにすると、金型（２１）、　（２
２）間の微細な隙間に溶融樹脂（４）が入り込んで、い
わゆるパリが発生する虞れがある。そこで、ここではデ
ィスク基板の外周縁に対応して可動金型（２１）に設け
られるリング状の外周スタンパ押さえ（２５）の内周面
（２５ａ）と、固定金型（２２）のディスク基板径に対
応する段差部のり（周面（２２ａ）とが、ディスク基板
面に対して略直交する方向で交差するように配設するこ
とにより、パリの発生を低減するような構造としている
。

上述の溶融樹脂（４）の充填が終了すると、この段階で
は可動金型（２１）の型締め圧力は保たれていることか
ら、樹脂（４）には全面に均一に所定の圧力が加わり、
冷却による収縮によって第４図に示すように金型（２１
）、（２２）は締まっていく。

以上の結果、キャビティ（２９）内の溶融樹脂（４）が
所望の板厚Ｔ３のディスク基板に成形され、スタンパ（
２３）に予め形成されたピントや案内溝（プリグループ
）が転写される。ただし、この段階では樹脂（４）は完
全には固化しておらず、外周部分がスキン層として固化
するとともに、内部はコア層として未だ流動状態にある
。

そこで、前述の状態、すなわち樹脂（４）が完全に固化
する前に可動金型（２１）に加えられていた型締め圧力
を零または掻めて低圧にまで象、激に解放（いわゆるデ
コンブレッション）する。

型締め圧力を急激に解放するには、例えば前述のブース
タラム式型締め機構を採用した場合、型締め圧調節器（
３２）を介してサーボ弁機構（３１）を作動させ、主ラ
ム及びブースタラムのシリンダ室内のオイルを急激に排
出してやればよい。同様に、トグル式型締め機構の場合
には、型締めシリンダ内の圧力を解放し、リンク機構の
型締め圧力を解放すればよい、その他、汎用の射出成形
機を使用した場合にも、圧力弁を開放する等して印加さ
れる圧力を急激に解放すればよい。

この型締め圧力の急激な解放は、複屈折の制御に極めて
有効である。

このように可動金型（２１）の型締め圧力を所定のタイ
ミングで解放し初期値複屈折をコントロールした後、さ
らにこの状態を保持したまま樹脂（４）を完全に固化す
る。このとき、金型（２１）　、　（２２）は樹脂（４
）と接触した状態で保持し、型締め圧力のみを解放する
。

最後に金型（２１）　、　（２２）を開き、成形された
光デイスク基板を取り出す。

取り出した光デイスク基板は、そのまま使用しても次第
に経時変化によって複屈折が零に近づくが、アニール処
理を施すと複屈折が零近傍で安定する。アニール温度の
条件としては、実用的には７０〜１２０℃程度である。

以上の方法は、成形プロセス中の転写確保ゾーンと複屈
折コントロールゾーンとを分離したものと言え、したが
ってこれらの条件を独立して制御可能となり、複屈折と
転写特性という相反する要求を同時に満足する光デイス
ク基板の成形が可能となる。

実３（［ 前述の射出成形方法に従い、ヒドロキシル価が４．８ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ、１２．３ｍｇＫＯＨ／ｇ、２５．２１ｇ
ＫＯＨ／ｇの離型剤（ベヘニルベヘネート）をそれぞれ
０．０４重量％添加したボリカーボネート樹脂を射出成
形し、直径１２０＋ｎｍの基板Ａ（ヒドロキシル価４．
８■ＫＯＨ／ｇ）、基板Ｂ（ヒドロキシル価１２．３ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ）、基板Ｃ（ヒドロキシル価２５．２　ｍ
ｇ　Ｋ　ＯＨ／　ｇ　）を得た。

なお、離型剤のヒドロキシル価は、ピリジン−無水酢酸
法によって求めた。

これら基板を８５℃９相対湿度９０％の環境下に放置し
、ポリカーボネート樹脂の加水分解による白点の数の経
時変化を調べた。結果を第５図に示す０図中、曲線Ａは
基板Ａに、曲線Ｂは基板Ｂに、曲線Ｃは基板Ｃにそれぞ
れ対応している。

その結果、離型剤のヒドロキシル価が白点の数に大きく
影響を与え、ヒドロキシル価が低い基板Ａではほとんど
経時による白点の増加は見られないのに対して、ヒドロ
キシル価が高くなるにつれ経時による白点の増加が著し
いことがわかった。

実Ｊ（罎 本実験では、主に熱安定化剤の影響と、射出成形時の樹
脂温度の影響を調べた。

先ず、熱安定化剤を含まないポリカーボネート樹脂と、
熱安定化剤（トリスノニルフェニルホスファイト）を１
５ｐｐｍ及び５５ｐｐｎ＋含むポリカーボネート樹脂を
用いて基板を射出成形し、作成した基板の上に膜厚５０
０人の透明誘電体層（ＳｉｘＮｎ膜〕、膜厚６００人の
記録層（ＴｂＦｅＣｏ層〕、厚さ５μｍの紫外線硬化樹
脂層を順次積層して光磁気ディスクを作成した。

これら光磁気ディスクを８０℃２相対湿度８５％の条件
下に保存したときに記録層に発生ずる欠陥を調べたとこ
ろ、第６図に示すように、熱安定化剤を含む場合に欠陥
の増加が著しいことがわかった。

なお、第６図中、曲線りは熱安定化剤を含まない場合、
曲線Ｅは熱安定化剤ｉ５ｐｐｍ、曲線Ｆは熱安定化剤５
ｓｐｐｓの場合にそれぞれ対応している。

次に、樹脂温度によるコンタミネーションを調べた。結
果を第７図に示す。図中、曲線Ｇは熱安定化剤を含まな
い場合を、曲線Ｈは熱安定化剤を１５ｐｐｍ含んだ場合
をそれぞれ表す。コンタミネーションの数は、直径０．
５〜１μｍの異物、変質の数を数え、これを基板１ｇ当
たりの個数で表した。

熱安定化剤を含んだ場合には、３４５℃付近までコンタ
ミネーションの増加は見られないのに対して、熱安定化
剤を含まない場合には３２６℃を越えるとコンタミネー
ションの増加が見られる。

したがって、熱安定化剤を含まないポリカーボネート樹
脂を成形する場合には、樹脂温度を３２６℃以下に抑え
ることが必要である。

実」（１ ベヘニルベヘネートを主体とする離型剤（ヒドロキシル
価４．０Ｉ１ｇＫＯＨ／ｇ）を添加して成形した基板Ｊ
と、ステアリン酸モノグリセリドを主体とする離型剤（
ヒドロキシル価３１０ｍｇＫＯＨ／ｇ）を添加して成形
した基板Ｋについて、８５℃２相対湿度８５％の条件下
で保存したときに基板中に発生する欠陥を調べた。同時
に、成形過程で樹脂温度を変化させ、これによる違いも
調べた。なお、何れの基板にも熱安定化剤は添加してい
ない。

結果を第８図に示す。図中、曲線Ｊ、は基板Ｊ（樹脂温
度３３８”Ｃ）に、曲線Ｊ、は基板Ｊ（樹脂温度３２５
℃）に、曲線に、は基板Ｋ（樹脂温度３３８℃）に、曲
線Ｋｇは基板Ｋ（樹脂温度３２５　”Ｃ）にそれぞれ対
応するものである。

いずれの樹脂温度の場合にも離型剤としてベヘニルベヘ
ネートを使用した場合の方が有利であったが、特に離型
剤としてベヘニルベヘネートを使用し樹脂温度を３２５
　’Ｃとした場合には、基板中の欠陥の増加は僅かなも
のであった。

以上、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明したが
、本発明は光磁気ディスク２各種追記型光ディスク等、
あらゆる種類の光学的情報記録媒体に通用可能であり、
また媒体構造も何ら限定されるものではない。

〔発明の効果］ 以」二の説明からも明らかなように、本発明においては
、離型剤のヒドロキシル価を規定するとともに、射出成
形の際の樹脂温度を規定しているので、ポリカーボネー
ト樹脂の加水分解を防止することができ、欠陥の少ない
長期信頼性に優れた光学的情報記録媒体を提供すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は射出成形機の一例を示す模式的な側面図である
。 第２図ないし第４図は射出成形工程を工程順に従って示
す概略的な断面図であり、第２図は型閉じ状態、第３図
は溶融樹脂充填工程、第４図は型締め状態をそれぞれ示
す。 第５図は離型剤のヒドロキシル価の相違による基板中の
白点の経時変化の違いを示す特性図である。 第６図は記録層に発生する欠陥数の経時変化の様子を熱
安定化剤を含む場合と熱安定化剤を含まない場合を比較
して示す特性図である。 第７図は熱安定化剤を含まないポリカーボーネート樹脂
を射出成形した場合の樹脂温度とコンタミネーションの
関係を熱安定化剤を含むポリカーボネート樹脂を射出成
形した場合のそれと比べて示す特性図である。 第８図は基板中に発生する欠陥の経時変化の様子を離型
剤としてへヘニルベヘネートを使用した場合とステアリ
ン酸モノグリセリドを使用した場合を比較して示す特性
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 脂肪酸エステルを主体としヒドロキシル価５ｍｇＫＯＨ
   ／ｇ以下である離型剤を樹脂１００重量部当たり０．０
   ０５〜０．５重量部含有し、且つ熱安定化剤を含まない
   ポリカーボネート樹脂を２８０℃以上、３２６℃以下で
   射出成形してなる成形体を基板とし、 該基板上に情報記録層が形成されてなる光学的情報記録
   媒体。