CN101401161B - 使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂的光盘 - Google Patents

使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂的光盘 Download PDF

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Abstract

一种光盘，包括记录信息的活动盘，和用于保护活动盘的衬盘，其中，活动盘和衬盘相结合以形成单一的盘体，且其中衬盘由甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂制成。

Description

使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂的光盘
技术领域
本发明涉及一种使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(下文称为MABS树脂)的光盘。更具体地，本发明涉及一种具有包括活动盘(active disc)和衬盘(哑盘，dummy disc)的双层结构的光盘，其中，衬盘由甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂制成，因此，该光盘具有优异的流动性、强度、延展性和UV可透性，且可降低光盘的生产成本。
背景技术
诸如压缩盘(compact disc)的光盘已被广泛用作记录及复制(reproducing)信息的工具。该压缩盘包括由聚甲基丙烯酸甲酯树脂或聚碳酸酯树脂制成的盘状树脂基底，以及在该盘状树脂基底表面上具有凹坑(pit)的信息记录层。可将反射层和保护层按顺序形成在该信息记录层的表面上。
然而，该压缩盘具有储存容量不足的缺点。因此，为了增加储存容量，已经开发了数字通用光盘(digital versified disc，DVD)。
通常，数字通用光盘包括两个盘构件，包括记录信息的活动盘和用于保护该活动盘的衬盘。相反，压缩盘仅具有一个单独的盘。
驱动DVD的转速约为10,000rpm。由于在旋转和驱动过程中，DVD的中心是被固定的，因此DVD的中心的冲击强度非常重要。衬盘的作用是保护活动盘，其在被驱动或被存储期间具有抗破裂性是尤其重要的。
曾使用聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯树脂作为活动盘的材料。传统上，使用聚碳酸酯树脂作为衬盘的材料，因为其具有与活动盘的良好的粘附性、延展性、弯曲性、及良好的抗冲击性，这些是用于保护活动盘的必要特性。
然而，聚碳酸酯树脂是相对昂贵的树脂，其导致该DVD光盘生产成本增加的缺点。另外，由于其流动性低，聚碳酸酯树脂在成型过程中需要高的温度及压力，导致生产力的下降。
如果使用聚甲基丙烯酸酯、SAN树脂、或GPPS树脂作为衬盘的材料，尽管可以通过UV粘附来提供光盘，但这些树脂用于保护活动盘的能力低，所以在光盘上容易出现破裂的问题。
此外，如果使用ABS树脂作为衬盘的材料，那么尽管衬盘可具有抗冲击性，但也许会不能通过UV粘附来粘附该衬盘。因此，可采用非UV粘附的用于粘附的另一种可替代的方法，但其会导致带来额外步骤的缺点。
因此，本发明人通过采用MABS树脂作为衬盘开发了一种光盘，其具有优异的流动性、强度、延展性和UV可透过性以及高生产率，且可降低生产成本。
发明内容
技术问题
本发明的目的是开发一种用于衬盘的新材料，其可取代传统上用作衬盘的聚碳酸酯树脂，并提供了使用该新材料作为衬盘的光盘。
本发明的另一目的在于提供光盘，其不仅具有优异的流动性、强度、延展性和UV可透过性，且还可降低生产成本。
本发明再一个目的是提供具有良好抗破裂性的光盘。
本发明其他的目的和优点将通过随后的披露和所附的权利要求而显而易见。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种光盘，包含其中记录有信息的活动盘1；以及用于保护该活动盘的衬盘4，其中活动盘和衬盘结合以形成单一的盘体(single body)，且其中衬盘由甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂制成。
在一些实施方式中，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的橡胶的平均颗粒尺寸为约100nm～350nm。
在一些实施方式中，该甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的橡胶组分为聚丁二烯或丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶，且该MABS树脂中的苯乙烯的含量范围为按重量计约0％～25％。
在一些实施方式中，该甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂使用聚丁二烯作为橡胶组分，且该MABS树脂包含按重量计约53％至64％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计约3％至5％的丙烯腈、按重量计约10％至30％的聚丁二烯、及按重量计约14％至19％的苯乙烯。
在一些实施方式中，该甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂使用丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶作为橡胶组分，且该MABS树脂包含按重量计约36％至47％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计约4％至7％的丙烯腈、按重量计约10％至30％的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶、及按重量计约30％至36％的苯乙烯。
在一些实施方式中，光盘进一步包括记录表面2和反射层3。记录表面2在活动盘1上形成，反射层3沉积于记录表面2上。衬盘4与反射层3结合。
在一些实施方式中，衬盘通过紫外线固化树脂而结合。
附图说明
图1是示出了包括活动盘和衬盘的双层光盘结构的示意图。
具体实施方式
图1是剖面示意图，示出了包括活动盘和衬盘的双层光盘构造。该DVD光盘包含由记录信息的活动盘和保护该活动盘的衬盘组成的两个盘组件。活动盘和衬盘各自具有约0.6mm的厚度。
作为活动盘1，可以使用在波长650nm光透过材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、非结晶型聚烯烃(amorphous polyolefin)等，但不限于此。可以将记录液体施加至活动盘的一侧或两侧，以形成记录表面2，其上形成凹槽(groove)，这本领域普通技术人员可以容易地完成。
在本发明的一种实施方式中，反射层3在记录表面2上形成。反射层可通过诸如金属沉积或喷射的方法形成。金属的实例包括铝、铝合金、铜、铜合金等。该形成反射层的方法可由本领域普通技术人员很容易地完成。
在本发明中，使用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂作为衬盘4的材料。
在一种实施方式中，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂使用聚丁二烯作为橡胶组分，且甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂包含按重量计约53％至64％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计约3％至5％的丙烯腈、按重量计约10％至30％的聚丁二烯、及按重量计约14％至19％的苯乙烯。
在另一种实施方式中，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂使用丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶作为橡胶组分，且该MABS树脂包含按重量计约36％至47％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计约4％至7％的丙烯腈、按重量计约10％至30％的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶、及按重量计约30％至36％的苯乙烯。
可通过将包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和苯乙烯的单体混合物添加至聚丁二烯橡胶胶乳中或添加至丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶胶乳中，同时将单体混合物的折射指数调整为与橡胶胶乳的相近，并通过常规的乳液聚合法进行接枝聚合，来制备MABS树脂。
在一些实施方式中，可通过以下两种方法来进行接枝乳液聚合。
在一种实施方式中，将聚丁二烯橡胶胶乳或丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶胶乳的含量固定在按重量计约10％～30％(基于固含量)。将包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和苯乙烯的单体混合物添加至橡胶胶乳，将该单体混合物的折射指数调整为与橡胶胶乳的相近，随后进行接枝乳液聚合。将得到的产物进行凝结、脱水并干燥，以获得接枝甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)微细粉末。将抗氧化剂、稳定剂及润滑剂添加至含按重量计约10％～30％的橡胶的100重量份的接枝MABS粉末，并挤出以获得颗粒状的MABS。
在另一种实施方式中，将聚丁二烯橡胶胶乳或丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶胶乳的含量固定在按重量计约40％～60％(基于固含量)。将包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和苯乙烯的单体混合物添加至橡胶胶乳，将该单体混合物的折射指数调整为与橡胶胶乳的相近，随后进行接枝乳液聚合。将所得的产物进行凝结、脱水并干燥，以获得接枝甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)微细粉末。在一个独立的工艺中，将甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、和苯乙烯进行悬浮聚合或本体聚合，以获得与接枝MABS具有相同的折射指数的甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂(MSAN)。将抗氧化剂、润滑剂、稳定剂及其他添加剂添加至含约75重量份～17重量份的接枝MABS粉末及约25重量份至83重量份的MSAN的100重量份的树脂混合物，并挤出以获得颗粒状的MABS。需注意的是，在上述实施方式中的颗粒中，橡胶、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、和苯乙烯的含量可以是相同的。
优选地，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)中的橡胶的平均颗粒尺寸为约100nm～350nm，更优选约120nm～250nm。如果平均橡胶颗粒尺寸小于100nm，衬盘的抗冲击性会下降，以致于会出现破裂。另一方面，如果平均橡胶颗粒尺寸大于350nm，则衬盘的UV可透过性将变差。
通常，当使用ABS树脂作为衬盘的材料时，也许不能通过UV粘附来粘附，这导致需要额外步骤的缺点，从而降低生产力及价格竞争力。本发明通过使用MABS树脂作为衬盘，可提供具有良好的UV粘附性能、抗冲击性能及弯曲性能的光盘。
在本发明的一种实施方式中，通过粘附层将衬盘与反射层3相结合。可将紫外线固化树脂用作粘附层。在一种实施方式中，将紫外线固化树脂施加至衬盘与反射层之间，并经受紫外线辐射，以使衬盘和反射层彼此结合。可替代地，还可使用本领域技术人员已知的其他粘附方法。
制备本发明的光盘的方法并不受特别的限制。例如，将用于生产活动盘的树脂注射至装配有具有图案的盘的注射成型机中，以获得活动盘。在该活动盘上，施加用于形成信息层的组合物以形成凹槽。在之前的信息层表面上，通过沉积诸如铝的金属来形成反射层。然后，将在其上施加了紫外线可固化粘结剂的衬盘与反射层相结合，以获得DVD光盘。
通过参照以下实施例可以更好地理解本发明，该实施例是为了举例说明目的，而不应解释为以任意方式来限制由所附权利要求限定的本发明的范围。在以下实施例中，除非另外指出，所有的份数和百分比均以重量计。
实施例1
将按重量计55％(固含量)的具有平均橡胶颗粒尺寸为200nm的聚丁二烯胶乳、按重量计33.23％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计2.25％的丙烯腈、及按重量计9.52％的苯乙烯进行乳液聚合。将所得产物进行凝结、脱水以及干燥，以获得含水量小于1wt％的接枝MABS粉末。
对于一个独立的反应器，添加按重量计73.85％甲基丙烯酸甲酯、按重量计5％的丙烯腈，和按重量计21.15％的苯乙烯并进行悬浮聚合。将所得产物进行脱水和干燥，以获得重均分子量为约105,000的珠状甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂(MSAN)。
将作为抗氧化剂的0.3重量份的Irganox1076(Ciba)、作为润滑剂的0.2重量份的乙撑双硬酯酰胺(ethylenebis stearamide)、作为稳定剂的0.3重量份的硬酯酸镁添加至含有分别生产的按重量计31％的接枝MABS粉末及按重量计69％的MSAN的100重量份的树脂混合物中并进行混合。将该混合物挤出成型以制备颗粒状的产物。将树脂颗粒成型为用于测量物理特性的测试样品，以及0.6mm厚的衬盘。存在于该甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的组分为按重量计61.3％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计4.2％的丙烯腈、按重量计17％的丁二烯橡胶、及按重量计17.5％的苯乙烯。
通过在衬盘和活动盘之间施加紫外线可固化粘结剂并辐射紫外线，将由前述所获得的用于DVD的衬盘结合至由聚碳酸酯(由Bayer AG制造，产品名：Makrolon CD2005)制成的活动盘上，以获得光盘。
实施例2
按照与实施例1相同的方式制备实施例2，除了使用具有平均橡胶颗粒尺寸为140nm的聚丁二烯胶乳的MABS树脂作为衬盘，并使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂(由LG Chemical Co.制造，产品名：IF-850)作为活动盘。
实施例3
按照与实施例1相同的方式制备实施例3，除了使用具有平均橡胶颗粒尺寸为140nm的聚丁二烯胶乳的MABS树脂作为衬盘，并使用聚碳酸酯树脂(由Bayer AG制造，产品名:Makrolon CD2005)作为活动盘。
实施例4
按照与实施例1相同的方式制备实施例4，除了使用具有平均橡胶颗粒尺寸为300nm的聚丁二烯胶乳的MABS树脂作为衬盘，使用聚碳酸酯树脂(由Bayer AG制造，产品名：Makrolon CD2005)作为活动盘。
实施例5
在乳化剂、引发剂、分子量调节剂、和离子交换水的存在下，将按重量计50％(固含量)的具有平均橡胶颗粒尺寸为200nm的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶胶乳(苯乙烯含量：25wt％)、按重量计26.1％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计2.5％的丙烯腈、及按重量计21.4％的苯乙烯进行乳液聚合。将所得产物进行凝结、脱水以及干燥，以获得含水量小于1wt％的接枝MABS粉末。
对于一个独立的反应器，在引发剂、有机分散剂、分散辅助剂、分子量调节剂、及离子交换水的存在下，加入按重量计52.2％甲基丙烯酸甲酯、按重量计5％的丙烯腈、按重量计42.8％的苯乙烯并进行悬浮聚合。将所得产物脱水并干燥，以获得重均分子量约为105,000的甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂(MSAN)。
将作为抗氧化剂的0.3重量份的Irganox1076(Ciba)、作为润滑剂的0.2重量份的乙撑双硬酯酰胺、作为稳定剂的0.3重量份的硬酯酸镁添加至含有分别生产的按重量计34％的接枝MABS粉末及按重量计66％的MSAN的100重量份的树脂混合物中并进行混合。将该混合物挤出成型以制备颗粒状的产物。将树脂颗粒成型为用于测量物理特性的测试样品，以及0.6mm厚的衬盘。存在于甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的组分为按重量计43.3％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计4.2％的丙烯腈、按重量计17％的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶、及按重量计35.5％的苯乙烯。
接着，重复与实施例1相同的方法，除了将如上所获得的MABS树脂用作衬盘，并使用聚碳酸酯(由Bayer AG制造，产品名：Makrolon CD2005)作为活动盘。
比较例1
按照与实施例1相同的方式制备比较例1，除了使用聚碳酸酯树脂(由BayerAG制造，产品名：Makrolon CD2005)作为衬盘，并使用聚碳酸酯树脂(由Bayer AG制造，产品名:Makrolon CD2005)作为活动盘。
比较例2
按照与实施例1相同的方式制备比较例2，除了使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂(由LG Chemical Co.制造，产品名：IF-850)作为衬盘，并使用聚碳酸酯树脂(由Bayer AG制造，产品名：MakrolonCD2005)作为活动盘。
比较例3
按照与实施例1相同的方式制备比较例3，除了使用平均橡胶颗粒尺寸为300nm的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(ABS:BASF GP-35)作为衬盘，并使用聚碳酸酯树脂(由Bayer AG制造，产品名：Makrolon CD2005)作为活动盘。
比较例4
按照与实施例1相同的方式制备比较例4，除了使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂(由LG Chemical Co.制造，产品名：IF-850)作为衬盘和活动盘。
比较例5
按照与实施例1相同的方式制备比较例5，除了使用平均橡胶颗粒尺寸为300nm的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(ABS:BASF GP-35)作为衬盘，使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂(由LG Chemical Co.制造，产品名：IF-850)作为活动盘。
如下测量实施例与比较例的测试样品以及衬盘的物理特性，结果示于表1中。
(1)衬盘的注射成型：按照ISO1103，在220℃，10kg负载(g/10min)下，测量流动性。
(2)UV可固化性：通过使用长125mm、宽13mm、以及厚2.2mm的测试样品，来评价UV可固化性。将UV固化剂施加至10mm×13mm的测试样品区域。用波长365nm且强度100mW/cm2的紫外线辐射试样20秒，并按照ASTM D638测试拉伸强度，来评价UV可固化性。作为UV粘结剂，使用
Figure G2006800538408D0012084708QIETU
3100粘结剂。
(3)衬盘的落镖冲击(falling Dart Impact)：将厚度3.2mm测试片固定在内径为50mm的圆柱上。掉落直径为1.5mm重量为10kg的球，以便使到该测试片上的能量为70J。对5个测试片重复进行测试，并计算平均值。
(4)弯曲实验：按照日本Sony Electronic.Inc.的DVD MIDI测量评价光盘(其中衬盘和活动盘彼此结合)的弯曲性能。将活动盘弯曲90°。当在弯曲部位没有发现破裂时，光盘评价为良好。
(5)拉伸伸长率：按照ASTM D638，以5mm/min的拉伸速度来测量相对于原始长度的长度增加百分比。
(6)MABS的缺口悬臂梁式冲击强度(notch izod impactstrength)：按照ASTM-256(kgf·cm/cm)测量冲击强度。
(7)MABS的光透过率：使用日本SUGA INSTRUMENTCo.，Ltd.制造的彩色计算机，将MABS的光透过率评价为总光透过率和雾度。雾度由下式进行计算：雾度(％)＝(漫射的光透过率/总光透过率)×100。总光透过率(％)由下式进行计算：总光透过率(％)＝(全部向前角度的透射光/入射光)×100。
表1
Figure G2006800538408D00131
如表1中所示，比较例1使用PC(聚碳酸酯)树脂作为衬盘，表现出下降的注射成型性。比较例2使用PMMA树脂作为衬盘，表现出可保证UV可固化性，但是衬盘的落镖冲击强度以及其他的性能明显变差。用ABS树脂用作衬盘的比较例3和5表现出下降的UV可固化性。相比之下，MABS树脂用作衬盘的实施例1～5表现出良好的可注射成型性、流动性、UV可固化性、以及高的冲击强度、和弯曲特性。
本发明可以由本领域普通技术人员容易地实施。可以认为任何的修改和改动均属于本发明所附权利要求所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光盘，包括记录信息的活动盘(1)；和用于保护所述活动盘的衬盘(4)，其中，使所述活动盘和所述衬盘结合以形成单一的盘体，并且其中，所述衬盘由甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂制成，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂包括按重量计53％至64％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计3％至5％的丙烯腈、按重量计10％至30％的聚丁二烯、以及按重量计14％至19％的苯乙烯。
2.根据权利要求1所述的光盘，其中，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的橡胶的平均颗粒尺寸为100nm～350nm。
3.根据权利要求1所述的光盘，其中，记录表面(2)在所述活动盘(1)上形成，其中反射层(3)沉积到所述记录表面上，并且其中，所述衬盘(4)与所述反射层(3)结合。
4.根据权利要求1所述的光盘，其中，所述衬盘通过紫外线固化树脂而结合。
5.一种光盘，包括记录信息的活动盘(1)；和用于保护所述活动盘的衬盘(4)，其中，使所述活动盘和所述衬盘结合以形成单一的盘体，并且其中，所述衬盘由甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂制成，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂包括按重量计36％至47％的甲基丙烯酸甲酯、按重量计4％至7％的丙烯腈、按重量计10％至30％的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶、以及按重量计30％至36％的苯乙烯。
6.根据权利要求5所述的光盘，其中，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)树脂中的橡胶的平均颗粒尺寸为100nm～350nm。
7.根据权利要求5所述的光盘，其中，记录表面(2)在所述活动盘(1)上形成，其中反射层(3)沉积到所述记录表面上，并且其中，所述衬盘(4)与所述反射层(3)结合。
8.根据权利要求5所述的光盘，其中，所述衬盘通过紫外线固化树脂而结合。
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