CN101194311A - 制造具有保护层的多层物品的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种制造具有保护层的多层物品的方法，包括：a)将可固化保护层形成组合物施加到剥离衬垫的剥离涂层侧上；b)使可固化保护层形成组合物在剥离衬垫上固化；c)用步骤(b)产生的结构形成多个剥离元件，每个剥离元件具有固化保护层，所述固化保护层的一侧可剥离地粘附到剥离衬底的剥离涂层侧，另一侧暴露；d)利用一定量布置在剥离元件的固化保护层的暴露侧和衬底层之间的可固化粘合剂，将剥离元件的固化保护层的暴露侧施加到衬底层，以提供可固化多层物品；e)固化所述可固化多层物品，使具有保护层的多层物品与衬底层粘合；和f)从剥离衬垫上分离固化的多层物品，以提供具有与衬底层粘合的保护层的多层物品。前述方法尤其适合高容量光学信息储存介质，特别是蓝光盘的制造。

Description

制造具有保护层的多层物品的方法

相关申请的交叉参考

本发明要求2005年5月9日提交的美国临时申请60/678,992的优先权，这里引入其整体内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种制造多层物品或层压体的方法，其具有与衬底层、特别是高容量光学信息储存介质如蓝光盘结合的保护层。

背景技术

一种新形式的光学信息储存介质，所谓的“蓝光”盘(BD)，仅仅近来才在商业上出现。蓝光盘格式预期将代替录像带和目前的数字通用盘(DVD)技术，并且可能成为计算机数据储存、高清晰电影和电视游戏的标准。

目前，蓝光盘(BD)由用金属或金属合金溅射在一侧上作为反射层的1.1mm衬底层、薄信息层(用于BD-ROM)、可记录层(用于BD-R)或可重复记录层(用于BD-RE)和最后100微米保护顶涂层或覆盖层组成。覆盖层由约100微米厚的、由相对昂贵的溶剂流延的聚碳酸酯(PC)膜构成，其借助于粘合剂根据情况粘合到衬底的信息层、可记录层或可重复记录层。因为该PC膜容易有刮痕和获得手印，所以目前商业版的蓝光盘密封在保护盒内，该部件显著地增加了产品成本。蓝光盘的信息、可记录或可重复记录层仅仅在其表面下约100微米，因此与传统的压缩盘(CD)或数字多功能盘(DVD)表面可接受的表面整体性相比，需要增加表面整体性。

现在正努力用盘上的保护涂层代替蓝光盘的保护盒，甚至用较低成本但仍有效的替换物代替用作覆盖层的PC膜。PC膜不仅是昂贵的材料，而且在盘制造过程中难以装配。认为改进蓝光盘技术的一种方法由2层可旋涂系统组成，其中将第一个94～98微米层旋涂到含有信息的1.1mm衬底层上，接着是提供耐摩擦性和抗手印性的第二个2～6微米保护性硬涂层。也正在考虑单一100mm层可旋涂系统，其将前面提及的两个涂布操作合并成使用单一涂布组合物的单一涂布步骤，所述单一涂布组合物有效地组合了两涂布系统的所有功能。

无论最终采用的是两-涂布或单一涂布保护层方法，制造用于蓝光盘的100微米覆盖层(硬涂层)需要新的材料、制造方法和设备。这些要求，特别是对新过程和设备的要求，以及与其开发相关的高投资成本已经阻碍了蓝光盘格式的更广泛使用。

可以利用现有的CD和DVD制造设备的方法将对加速蓝光格式的商业应用具有影响。

当前，蓝光盘的覆盖层用两种方法中的一种制备。在一种方法中，使用紫外光(UV)固化的粘合剂将100微米聚碳酸酯膜覆盖层粘合到1.1mm热塑性衬底上。在第二种方法中，将100微米覆盖层旋涂到1.1mm热塑性衬底上，接着UV固化。

发明简述

根据本发明，提供了一种制造具有保护层的多层物品的方法，所述保护层包括：

a)将可固化保护层形成组合物施加到剥离衬垫的剥离涂层侧上；

b)使可固化保护层形成组合物在剥离衬垫上固化；

c)用步骤(b)产生的结构形成多个剥离元件，每个剥离元件具有固化保护层，所述固化保护层在其一侧可剥离地粘合到剥离衬垫的剥离涂层侧，固化保护层的另一侧暴露；

d)利用布置在剥离元件的固化保护层的暴露层与衬底层之间的一定量可固化粘合剂，将剥离元件的固化保护层的暴露侧施加到衬底层，以提供可固化多层物品；

e)使可固化多层物品固化，以将剥离元件的保护层粘附性粘合到衬底层上；和

f)从剥离衬垫上分离固化的多层物品，以提供具有与衬底层上粘合的保护层的多层物品。

当前述方法应用于制造蓝光盘时，它以新方式利用现有设备、材料和程序，以显著降低的成本提供盘。

术语“可固化保护层”这里应理解是指含有至少一种可固化单体的组合物层，固化后该层对它所粘附性结合的衬底层的至少一侧提供保护。

术语“衬底层”这里将理解是指预制层，由单层或单个层的组件构成，保护层施用于其的至少一侧上。

术语“可固化”这里将理解是指包含一种或多种可固化单体的组合物完全或部分固化至例如至少组合物的湿强度(green strength)，固化可以通过任何合适的方法，例如热固化、用UV、电子束等固化，根据已知和常规的程序实现。

发明的描述

后文将结合高容量光学信息储存盘(“光盘”)，特别是蓝光盘(BD)的制造描述本发明的方法，其中盘的保护层将称为“覆盖层”。制造光盘的方法包括至少下列操作：

a)将可固化覆盖层形成组合物施加到剥离衬垫的剥离涂层侧上；

b)使可固化覆盖层形成组合物在剥离衬垫上固化；

c)用步骤(b)产生的结构形成多个剥离盘，每个剥离盘具有覆盖层，所述覆盖层的一侧可剥离地粘合到剥离衬垫的剥离涂层侧，覆盖层的另一侧暴露；

d)利用布置在剥离盘的覆盖层的暴露侧和预制的热塑性衬底盘的反射侧之间的一定量可固化粘结粘合剂，将剥离盘的覆盖层的暴露侧施加到预制的热塑性衬底盘的反射侧，以提供可固化盘组件；

e)使可固化盘组件固化以将剥离盘粘合到热塑性衬底上；和

f)从剥离衬垫上分离出与热塑性衬底盘粘合的剥离盘，以提供光盘。

A.剥离衬垫

本发明的方法利用剥离衬垫，即具有剥离涂层的可弯曲片或膜，或层，作为在其上形成光盘的保护覆盖层部件的临时表面。剥离衬垫通过将剥离涂层施加于合适的衬垫的一侧得到，所述衬垫例如聚酯片或膜，其厚度为约0.01mm至约0.6mm，宽度超过盘形光学信息储存单元的直径例如BD情况中为120mm。

在一个实施方案中，可以将可固化剥离涂层形成组合物施加于衬垫，例如可UV固化的硅酮环氧化合物和溶解在合适溶剂中的光引发剂，此后通过暴露于UV光使该组合物固化，得到剥离涂层。

当后面用在将覆盖层粘合到热塑性衬底过程中的可固化粘合剂是可UV固化时，需要衬垫材料对UV光透明，以允许UV辐射从中穿透。

有利的是，本发明的方法是连续或半连续方法，因此将利用连续或间歇地移动剥离衬垫条，沿其长度以预定的间隔进行以下顺序操作：将可固化覆盖层形成组合物施用到剥离衬垫上、使覆盖层形成组合物固化以提供固化的覆盖层和用覆盖层-剥离衬垫临时组件形成多个剥离盘。

B.覆盖层

在具有剥离层的剥离衬垫的整侧上形成光学信息储存介质的覆盖层部件。一次全部或以几次应用将覆盖层以一种或多种可固化液体组合物应用到剥离衬垫上，以便在固化后提供合适厚度的层，例如在第一实施方案中约0.1微米至约100微米的厚度，在第二实施方案中约0.01微米至约10微米的厚度。

在一个实施方案中，用辊涂方法施用该可固化组合物。凹版涂布、浸渍(浸泡)涂布和帘幕涂布都是这里可以使用的合适的辊涂操作。

当通过几次施用可固化覆盖层形成组合物而构成覆盖层时，单个应用的组合物可以与其它相同或不同。这里可以使用目前用来提供光盘的保护性覆盖层部件的任何已知和常规的可固化组合物。

在一个实施方案中，可固化覆盖层形成组合物包括至少一种官能化的胶体二氧化硅、至少一种可聚合单体和至少一种固化剂。当根据已知程序暴露于固化条件如UV辐射时，得到的固化组合物为这里的高容量光学信息储存盘提供了尺寸稳定、耐刮痕和磨损性的保护覆盖层。

C.剥离盘

覆盖层形成组合物在剥离衬垫上固化后，用任何合适的操作，例如用冲切或冲压，从其得到多个盘形单元。标准尺寸的盘通常具有约120mm的外径、15mm的内径、以及保护覆盖层和相关剥离衬垫的单个厚度之和的厚度。盘形单元，现在称为剥离盘，因而由可剥离地粘附到临时剥离衬垫的剥离层侧的固化的覆盖层构成。

现在准备将剥离盘粘合到热塑性衬底部件上，一旦实现，将产生完全组装的高储存容量的光学信息介质。

D.热塑性衬底

在本发明的方法的一个实施方案中，将以上述方式得到的剥离盘供给到常规DVD制造线的一侧，代替通常与其相关的注射模型成形机之一。在制造过程的该阶段中，使用已知和常规的程序将剥离盘永久地粘合到预制的热塑性衬底上。

简而言之，将热塑性衬底粘合到剥离盘上的过程由下列步骤组成：将一定量可固化粘合剂分配到同尺寸的预制热塑性衬底盘反射侧的内径上，和此后将剥离盘放在其上。预制的热塑性衬底盘的“反射侧”这里将理解为是指衬底根据已知和常规程序已经施用反射层如铝或银合金的侧。

可以使用轻度的力按压剥离盘，以更进一步接触热塑性衬底盘上的粘合剂。为了使放入的粘合剂移向盘“夹层结构”的外径，旋转该组件。然后，为了将剥离盘永久地粘结到热塑性衬底上(通过布置在其间的固化粘合剂)，使该组件经历固化条件，例如UV光。完成的盘结构的典型尺寸如下：热塑性衬底(包括信息层)/粘合剂层/剥离盘为1.1mm。粘合剂层和剥离盘的总厚度减去剥离衬垫的厚度通常为约100微米。为了使用该盘，将剥离衬垫部件从粘合的盘组件分离，例如通过剥离，得到的完整单元具有1.1mm衬底和100微米覆盖层。

当然，认为上述每个操作，从剥离衬垫的制造到光盘单元的最终装配和任何任选的操作，都可以使用特别适合本发明过程的自动化高速机器实现。

下列实施例用来说明应用于光盘制造的本发明过程。

实施例

使用Dr.Schenk PROmeteus MT-146/蓝光设备测定翘起。

A.可UV固化的覆盖层形成组合物的制备

向配备温度计、冷凝器、加料漏斗和顶部搅拌器的2升4颈烧瓶装入含有34重量％SiO₂水溶液的300g水性胶体二氧化硅(Nalco1034A，得自Nalco)、300g甲氧基丙醇、和5.1g作为胶体二氧化硅的官能化剂的苯基三甲氧基硅烷。该混合物在氮气下加热到80℃，为期2小时。加入一份0.5g的三乙胺，在80℃下再继续混合1小时。在将总共360g甲氧基丙醇连续加到该批料中的同时，加热该混合物以蒸去水，直到该批料温度达到110℃。将该批料冷却至90℃，加入0.5g三甲胺和15g六甲基三硅氮烷(胶体二氧化硅表面上残余的羟基的封端剂)。随后加热该批料以在110℃下回流1小时。施加轻度真空以蒸去约50g溶剂。将现在含有官能化和封端的胶体二氧化硅的批料冷却到40℃，与67.3g环氧树脂、3，4-环氧-环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯(Cyracure^TM UVR6105，得自Dow Chemical)合并。在环氧树脂完全溶解后，施加真空以蒸去溶剂。在13mmHg的完全真空下将该批料逐渐加热到100℃，在这些条件下保持30分钟以完全去除挥发物。在去除挥发物之后，将批料温度降到60℃，将77.8g 3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷(Cyracure^TM UVR6000，得自Dow Chemical)和16.9gJoncryl 587AC(50％活性的丙烯酸酯多元醇的丙酮溶液，得自JohnsonPolymers)加到该批料中。在Joncryl 587AC完全溶解后，通过真空去除丙酮。将该批料进一步冷却至40℃，通过与3.0g Irgacure250(得自Ciba Specialty Chemicals)和15.0g预混合的10％Irgacure2959(得自Ciba Specialty Chemicals)的Cyracure^TM UVR6105溶液混合而催化。

B.可UV固化的剥离形成组合物的制备

通过将100份得自GE Advanced Materials-Silicone的可UV固化硅酮环氧化物UV9315与2.5份得自GE Advanced Materials的碘鎓光引发剂UV9390C混合，制备可UV固化的剥离形成组合物。然后将该树脂以20％(w/w)浓度溶解在含有9份己烷和1份丙酮的溶剂混合物中。

C.可UV固化的粘合用粘合剂的制备

通过将78.6份得自RahnUSA Corp.的聚酯树脂Genomer 6083 HD、17.3份己二醇二丙烯酸酯和4.1份Darocure 1173(得自Ciba SpecialtyChemicals的自由基光引发剂)混合直到完全溶解，制备可UV固化的粘合用粘合剂。

D.剥离盘的制造

通过用上述可UV固化的剥离形成溶液以约100微米厚度涂布透明聚酯衬垫(5mil厚)，制备剥离衬垫。用配备H灯泡的Fusion UV以1.5W/cm²的强度和1J/cm²的总剂量完全固化该涂层。随后使用#48绕线棒将上述可UV固化覆盖层形成组合物施加到剥离衬垫上。用配备H灯泡的Fusion UV以1.5W/cm²的强度和3J/cm²的总剂量固化该涂层。从该涂布覆盖层的剥离衬垫上冲压外径120mm和内径15mm的剥离盘。

通过将剥离盘粘合到预制的盘形热塑性衬底上，组装得到完成的盘。该操作由下列步骤组成：将上述可UV固化的粘合用粘合剂分配到直径120mm和厚1.1mm的盘形衬底(GE Noryl：聚苯醚(PPO)和聚苯乙烯(PS)的混合物)的内径上，然后将剥离盘放在其上，与衬底盘相配准。使用轻微的力度按压剥离盘，以更进一步接触粘合剂。然后，为了使粘合剂移向该组件的外径，旋转整个组件。以1.5W/cm²强度和3J/cm²总剂量的UV灯穿透该聚酯剥离衬垫，使粘合剂固化。剥离衬垫易于剥离而不损坏下面的保护覆盖层。去除剥离衬垫后，完全组装的高储存容量信息储存盘测定的平均径向偏差为-0.11＜。

尽管参照一些实施方案已经描述了本发明，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围下可以作出许多变化和对其元素的等价替换。另外，在脱离本发明的实质范围下可以作出许多修改以使特定情况或物质适应本发明的教导。因此，希望本发明不局限于认为是实施本发明的过程的最佳模式公开的特定实施方案，而是本发明将包括落在所附的权利要求的范围内的所有实施方案。

Claims (25)

1.一种制造具有保护层的多层物品的方法，包括：

a)将可固化保护层形成组合物施加到剥离衬垫的剥离涂层侧上；

b)使可固化保护层形成组合物在剥离衬垫上固化；

c)用步骤(b)产生的结构形成多个剥离元件，每个剥离元件具有固化保护层，所述固化保护层的一侧可剥离地粘附到剥离衬垫的剥离涂层侧，所述固化保护层的另一侧暴露；

d)利用布置在剥离元件的固化保护层的暴露侧和衬底层之间的一定量可固化粘合剂，将剥离元件的固化保护层的暴露侧施加到衬底层，以提供可固化多层物品；

e)使可固化多层物品固化，以将剥离元件的保护层粘附性粘合到衬底层上；和

f)从剥离衬垫上分离出固化的多层物品，以提供具有与衬底层粘合的保护层的多层物品。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述可固化保护层形成组合物含有至少一种可热固化单体、至少一种可UV固化单体、或者至少一种可热固化单体和至少一种可UV固化单体的混合物，和任选地含有官能化的胶体二氧化硅。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述可固化保护层形成组合物含有至少一种可UV固化单体和任选地含有官能化的胶体二氧化硅，并且剥离衬垫对UV光透明。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述剥离元件从步骤(b)的结构冲压或冲切而成。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述剥离元件是盘形。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(d)的衬底层用热塑性树脂制造。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述步骤(d)的衬底层用热塑性树脂制造，衬底层是盘形并具有与剥离元件的直径基本相同的直径。

8.如权利要求1所述的方法，其中通过将可固化剥离层形成组合物施加到衬垫和此后使剥离层形成组合物经历固化条件，从而得到步骤(a)的剥离衬垫。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述剥离层形成组合物可热固化和/或可UV固化。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述剥离层形成组合物可UV固化，并且所述衬垫是UV透明的片。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述片是柔性聚酯片。

12.如权利要求1所述的方法，其中用辊涂操作将所述可固化保护层形成组合物施加到所述剥离衬垫上。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述辊涂操作是凹版涂布、浸涂和帘幕涂布中的一种。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述保护层由相同或不同组合物的至少两个连续施加并固化的层构成。

15.一种结构，包括：

a)可固化硬涂层形成组合物的层；和

b)剥离衬垫，在该剥离衬垫的至少一侧上具有剥离层，可固化硬涂层形成组合物的层在其固化后可剥离地粘附到该剥离衬垫的剥离层侧上。

16.如权利要求15所述的结构，其中通过将可固化剥离层形成组合物施加到衬垫的一侧和此后使该剥离层形成组合物经历固化条件，得到剥离衬垫的剥离层。

17.如权利要求16所述的结构，其中所述剥离层形成组合物可热固化和/或可UV固化。

18.如权利要求15所述的结构，其中所述可固化硬涂层形成组合物的层可热固化和/或可UV固化。

19.如权利要求15所述的结构，其中所述可固化硬涂层形成组合物的层可UV固化，并且所述剥离衬垫对UV光透明。

20.如权利要求15所述的结构，其中所述可固化硬涂层形成组合物的层在其固化后表现出耐刮痕和耐磨损和/或抗手印性。

21.一种制造具有保护层的光盘的方法，包括：

a)将可固化覆盖层形成组合物施加到剥离衬垫的剥离涂层侧上；

b)使可固化覆盖层形成组合物在剥离衬垫上固化；

c)用步骤(b)产生的结构形成多个剥离盘，每个剥离盘具有覆盖层，覆盖层的一侧可剥离地粘附到剥离衬垫的剥离涂层侧，覆盖层的另一侧暴露；

d)利用布置在剥离盘的覆盖层的暴露侧与预制的热塑性衬底盘的反射侧之间的一定量的可固化粘合用粘合剂，将剥离盘的覆盖层的暴露侧施加到预制的热塑性衬底盘的反射侧，以提供可固化盘组件；

e)使可固化盘组件固化，以将剥离盘粘结到热塑性衬底上；和

f)从剥离衬垫上分离出与热塑性衬底盘粘合的剥离盘，以提供光盘。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述预制的热塑性衬底盘具有约1cm至约50cm的外径和约0.1mm至约5mm的厚度。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述预制的热塑性衬底盘具有约3cm至约15cm的外径和约0.9mm至约1.3mm的厚度。

24.如权利要求1所述的方法，其中所述光盘是蓝光盘。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述覆盖层的厚度为约0.1微米至约100微米。