CN100482460C - 光学媒体用保护性uv可固化覆盖层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光盘基板用保护性UV可固化或光可成像覆盖层，以及一种将该保护性覆盖层涂敷至光学基板的方法。该UV可固化或光可成像层作为干膜涂敷，且具有高透明度，并固化成挠性、抗刮、不收缩的膜，其对下层的基板具有良好的粘附性。
Description
技术领域
本发明涉及一种光盘基板用保护性UV可固化覆盖层。该UV可固化层是作为干膜涂敷的，且具有高透明度，并固化成挠性、抗刮、不收缩的膜，其对下层的基板具有良好的粘附性。
背景技术
光盘及光学数据存储媒体包括，例如，紧致磁盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、数字影像记录(DVR)盘片等。光盘通常包括合成树脂基板，其连续地具有其中存储信息的孔、覆盖盘片基板的这些孔的反射膜、及形成于反射膜上的保护膜。
典型的光盘包括若干层。首先，聚碳酸酯支撑层通过注射模塑熔化的聚碳酸酯形成。其次，通常通过溅射的方式，将造成盘片读写能力的若干层涂敷至支撑层。这些层可包括，例如，氧化性保护层。接着，通过溅射或其它适当方法涂敷多个层，其包括反射(银)层、氮化硅层、及硫化锌-二氧化硅组合层。最后，可涂敷保护性涂层。各种制造光盘的方法描述于，例如，Zhou的美国专利第6,254,957号、Meinders等人的美国专利第6,528,138号、及Van Der Tempel的美国专利第6,596,367号，其各自主题在此全部并入作为参考。
DVR盘片是较为常规的DVD盘片的后继者，而且具有25～50GB的扩充存储容量。DVR盘片具有与常规DVD盘片相同的尺寸(即，120毫米的直径及1.2毫米的厚度)。DVR盘片可称为DVR-红和DVR-蓝，其中红和蓝指用于在基板上记录信息的激光的波长。
高数据存储容量所需的重要性质为盘片平坦性。其对于DVR盘片特别重要，因为盘片上的信息是通过覆盖层写入和读出。因此，覆盖层必须是光学上透明的(在400纳米的透光度>90％)。覆盖层需要有100微米厚，而且在整个盘片表面上的厚度变化不可超过±2微米。
保护性覆盖层经常通过将一侧具有粘合剂的薄聚碳酸酯层层压至溅射盘片而涂敷。然而，此方法极为昂贵。其它的材料，如经UV光固化的聚(甲基)丙烯酸酯，也可用于覆盖层。
保护性覆盖层在起初并且随时间变化时均必须具有高透明度。该层必须固化成挠性、抗刮、不收缩的膜，其对聚碳酸酯盘片上的溅射层具有良好的粘附性。保护性覆盖层还必须对390纳米～650纳米的波长具有小于2％的吸收率，及对350纳米的波长具有小于50％的吸收率。折射率应为约1.45～约1.70。保护层还应无光学缺陷，如桔皮纹、皱纹等。
对于该技术，制造用于光盘基板上的保护性覆盖层的方法仍需要节省成本，但也要符合用于光盘基板上的要求规格。本发明的发明人已确认一种作为覆盖层涂敷的干膜阻体可产生有益的结果。
发明内容
本发明涉及一种包含改良的保护层的光学媒体，以及一种将该保护层涂敷至光学基板的方法。
本发明的改良的光学媒体包含：
a)支撑层；
b)多个读写能力层；和
c)UV可固化保护膜。
本发明还涉及一种将保护膜涂敷至光学基板的方法，包括以下步骤：
a)通过将UV可固化组合物涂布至载片上而调配UV可固化干膜；
b)将UV可固化保护层层压至光学基板上；
c)使用光化射线将UV可固化膜固化一段时间，该段时间足以使光可成像膜达到完全固化；并且
d)从UV可固化膜上去除载片。
具体实施方式
本发明包括一种UV可固化或光可成像组合物，其可作为干膜涂敷于光盘基板上。本发明的新颖组合物制造出一种覆盖层，其具有所需的高透明度、挠性、和对下层基板粘附性的特点。
本发明的干膜为一种由UV敏感性膜“夹层”组成的UV可固化或光可成像膜。将UV可固化或光可成像组合物涂布于载片上，继而去除溶剂。载片通常为聚合物，例如聚酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。将可去除的保护层，如聚乙烯，涂敷至UV可固化或光可成像组合物的另一侧，以防止材料粘附至卷材的背侧。然后，在层压前去除保护层。
使用压力和/或热将膜层压至光学基板。层压步骤必须在低于聚碳酸酯的软化点发生，优选为25～60℃之间。在层压前，涂层必须为光学上无夹杂物和表面缺陷。或者，也可使用真空层压。
在层压后，使用光化射线将盘片上的UV可固化或光可成像膜固化一段时间，该段时间足以达到完全固化。在固化后，将载片去除。在DVR盘片(或其它的光学基板)上制造的所得膜为永久性、光学上透明的涂层。
该UV可固化或光可成像干膜组合物由在适当溶剂中的粘合剂、单体和光引发剂体系组成。为增强组合物的各种性质，还可加入添加剂，包括粘合促进剂、稳定剂、流动剂和表面活性剂。适当的化合物对于本领域技术人员来说通常都是已知的。
溶剂优选为甲乙酮、丙酮、甲苯、或其它类似的有机溶剂。
粘合剂优选为疏水性的，其具有极少或不具有酸官能度。该粘合剂通常为丙烯酸或甲基丙烯酸粘合剂，而且通常包括一种或多种丙烯酸和甲基丙烯酸的甲酯、乙酯、丙酯和丁酯的衍生物。适当的粘合剂可选自(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸正己酯、丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基酯、和以上物质的混合物。粘合剂更优选为甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸异丁酯。粘合剂最优选为甲基丙烯酸异丁酯。
粘合剂的玻璃化转变温度通常在30℃～130℃的范围内，而且优选为约55℃。粘合剂的A#(A#定义为每克粘合剂的氢氧化物毫克数：mg OH/g粘合剂)通常在0～100的范围内，而且优选为零。粘合剂的分子量(Mw)优选为20,000～500,000之间，优选为190,000。在无溶剂的情况下，粘合剂的比例通常在40％～90％的范围内，而且优选为85％。
光可成像组合物的单体为自由基引发链增长加成聚合作用的可聚合α-及β-烯键式不饱和化合物。该单体属于丙烯酸或甲基丙烯酸或酸酯族，或乙烯基醚、聚酯丙烯酸酯、或聚氨基甲酸酯丙烯酸酯。适当单体的实例包括(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸硬脂醇酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸己内酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、和以上的组合。优选该组合物包含单体的组合，其中至少一种单体为单官能基，并且至少一种单体为多官能基。优选的单体为甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯。
为了在暴露于光化射线时在可光聚合单体内引发粘合剂聚合物的自由基加成聚合和交联，光可成像组合物含有产自由基光引发剂体系。适当的光引发剂包括但不限于苯偶姻醚、偶苯酰缩醛、乙酰苯和二苯甲酮。该光引发剂可单独使用，或与其它增效剂组合使用。优选的光引发剂为1-羟基环己基苯基酮。
本发明现在通过以下非限制性实施例进行描述。各实施例使用空气搅拌器混合，然后抽出，干燥以去除溶剂，并层压至光学媒体(DVR)的溅射层。
实施例1 浓度(重量份)
甲基丙烯酸对异丁酯 40.49份
甲乙酮 49.48份
甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯 4.30份
丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 4.70份
1-羟基环己基苯基酮 1.03份
粘合剂甲基丙烯酸对异丁酯具有190,000的分子量(聚苯乙烯标准化)，55℃的Tg，及0.0的A#。
实施例2 浓度(重量份)
甲基丙烯酸酯 16.69
甲乙酮 66.78
甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯 5.51
丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 5.51
1-羟基环己基苯基酮 0.33
三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯 5.18
粘合剂甲基丙烯酸酯是得自Rohm America的产品编号为Degalon 8744f的产品，具有170,000的分子量(聚苯乙烯标准化)，120℃的Tg，及0.0的A#。
表1描述了光盘基板保护层的代表性质。
表1.DVR保护层的性质
性质 规格
几何
标称厚度 100±5微米
(所有盘片的最小/最大值)
一个盘片表面的变化 参考厚度±2微米
光谱：焦点误差<45纳米
光学
吸收率 对于390<λ<650纳米为<2％
对于λ＝350纳米为<50％
折射率 1.45～1.70
双折射率 λ＝0.4纳米Δn//<1.5 x 10-4
Δn<1.2 x 10-3
机械
杨氏模量 4Gpa
抗刮性 无刮痕
热
耐温性 100℃
尘
保护性覆盖 低粗糙度
几何
倾斜 径向<0.3°
切向<0.15°
剥离应力 >10MPa
老化
干热测试 在80℃，<20％相对湿度下96小时
冷藏测试 在-20℃下24小时
湿热测试 在80℃，85％相对湿度下3x240小时
UV可固化或光可成像涂层的最佳性质包括层压时膜对支撑层(即，盘片)的良好的未固化粘附性、膜对支撑层的极好的固化粘附性、固化膜的挠性、层压及固化时极小或无盘片倾斜或翘曲、光学透明度、随时间变化不黄化的膜、及抗刮膜。
在固化前发生的层压步骤优选在尽量低的温度完成。环境温度(约21℃)是优选的，但是最高可为聚碳酸酯盘片的软化点(约90℃)。优选层压温度不高于60℃。
倾斜或翘曲也是制造光学读取盘片的主要顾虑。倾斜可能为径向的或切向的。径向倾斜为盘片的一维翘曲，而切向倾斜包括脱离二维的盘片理论平坦面的弯曲。倾斜可在处理中的四阶段之一发生：盘片的注射模塑；干膜保护涂层的层压；干膜保护涂层的固化；和随后在测试或使用时盘片暴露于湿气。
层压时的倾斜最小化可通过低的层压温度以及真空层压的使用而实现。固化过程中的倾斜最小化可通过在固化时使干膜涂层收缩量最小化而实现。膜收缩可通过使用较高分子量单体(即，126～2000，优选为200～1000的分子量)、使用单官能基单体、和/或通过增加粘合剂对于单体的比例而最小化。因水分吸收造成的倾斜可通过确保高度交联的涂层完全固化、设计高疏水性的涂层、和/或使用具有高Tg的粘合剂而最小化。发现产生疏水性、交联密度和挠性之间最佳平衡的单体为丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
Claims (21)
1.一种光学媒体，包含：
a)支撑层；
b)多个读写能力层；和
c)UV可固化或光可成像保护膜，所述UV可固化或光可成像保护膜包含粘合剂、一种或多种单体、和光引发剂。
2.根据权利要求1所述的光学媒体，其中所述粘合剂为疏水性的，且具有极少或不具有酸官能度。
3.根据权利要求2所述的光学媒体，其中所述粘合剂选自：(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、(甲基)丙烯酸异丁酯、取代的苯乙烯、和乙烯基酯。
4.根据权利要求3所述的光学媒体，其中所述粘合剂为甲基丙烯酸异丁酯。
5.根据权利要求1所述的光学媒体，其中所述一种或多种单体选自：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚和聚氨基甲酸酯丙烯酸酯。
6.根据权利要求5所述的光学媒体，其中所述一种或多种单体选自：(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸硬脂醇酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸己内酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、和以上的组合。
7.根据权利要求6所述的光学媒体，其中所述UV可固化或光可成像保护膜包含多种单体，其中至少一种单体为单官能基的单体，并且至少一种单体为多官能基的单体。
8.根据权利要求1所述的光学媒体，其中所述光引发剂选自：苯偶姻醚、偶苯酰缩醛、乙酰苯、二苯甲酮、和以上的组合。
9.根据权利要求8所述的光学媒体，其中所述光引发剂包含1-羟基环己基苯基酮。
10.根据权利要求1所述的光学媒体，其中所述UV可固化或光可成像保护膜进一步包含添加剂，所述添加剂选自：粘合促进剂、稳定剂、流动添加剂和表面活性剂。
11.一种将保护膜涂敷至光学基板的方法，包括以下步骤：
a)通过将UV可固化或光可成像组合物涂布至载片上而调配UV可固化或光可成像保护膜，所述UV可固化或光可成像组合物包含粘合剂、溶剂、一种或多种单体和光引发剂；
b)将UV可固化或光可成像保护膜层压至光学基板上；
c)使用光化射线将UV可固化或光可成像保护膜固化一段时间，该段时间足以使UV可固化或光可成像保护膜达到完全固化；并且
d)从膜上去除载片。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述载片为聚酯。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述粘合剂为疏水性的，且具有极少或不具有酸官能度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述粘合剂选自：(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、甲基丙烯酸异丁酯、取代的苯乙烯、和乙烯基酯。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述粘合剂为甲基丙烯酸异丁酯。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述一种或多种单体选自：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚和聚氨基甲酸酯丙烯酸酯。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述一种或多种单体选自：(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸硬脂醇酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸己内酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、和以上的组合。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述UV可固化或光可成像保护膜包含多种单体，其中至少一种单体为单官能基的单体，并且至少一种单体为多官能基的单体。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述光引发剂选自：苯偶姻醚、偶苯酰缩醛、乙酰苯、二苯甲酮、和以上的组合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述光引发剂包含1-羟基环己基苯基酮。
21.根据权利要求11所述的方法，其中所述UV可固化或光可成像保护膜进一步包含添加剂，所述添加剂选自：粘合促进剂、稳定剂、流动添加剂和表面活性剂。
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