CN1145156C - 涂布的光盘 - Google Patents
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Abstract
一种包括基底、金属化层和由可辐照固化组合物形成的涂层的光盘。可辐照固化组合物包括选自二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯、二甲基丙烯酸烯烃二醇酯和它们的混合物的第一组分、和包括含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷氧基化的双酚A化合物的第二组分。该组合物还包括光引发剂和提高涂层与金属化基底的附着力的增粘剂。
Description
本发明领域
本发明涉及包括一基底、金属化层和涂层的光盘，更具体而言，涉及这样的光盘，其中的涂层由可辐照固化的组合物形成，具有综合的物理性质的优点。
本发明背景
光盘在其领域中是众所周知的。在形成光存储盘，如小型光盘(CD)中，一般将熔化的透明塑料注模形成基底。在基底的一个表面上，形成原模所具有的凹坑和纹间表面的复制品。将高度反射的金属层，如金、铜、银或铝层施用在含凹痕和道间表面的基底表面，使该表面反射光盘读出器，如CD唱机的激光束。该反射层一般由铝构成，通过真空沉积或类似技术，一般可施用约50-100纳米厚度。然后一般通过离心涂布、电子喷涂技术、真空沉积或类似技术，在该金属化基底上提供可紫外线(UV)固化的涂层。通常，当通过离心涂布施用涂料时，随着旋转该基底，将可UV固化涂料的液滴施用到金属化基底的中心内径，以涂布整个表面。然后固化该涂层，如果需要可随后印刷。UV固化的涂层一般可保护该金属化基底免受摩擦和潮湿。
Wolf等人的美国专利4,652,498公开的光盘包括一个载有信息的表面的透明基底、镜面反射层和由烯键不饱和组分，如聚丙烯酰和聚甲基丙烯酰材料的可聚合网络形成的保护层。还包括提供磷酸官能度的化合物。Namba等人的美国专利5,161,150公开的光记录盘具有由可辐照固化化合物和光聚合增感剂形成的保护层。公开的合适的可辐照固化化合物包括与可辐照固化单体结合使用的低聚丙烯酸酯，其中的例子包括各种丙烯酸酯、二丙烯酸酯和三丙烯酸酯。Dijkstra等人的美国专利4,188,433公开的光盘包括由含丙烯酸酯的质子性的混合物的紫外线固化清漆(lacquer)形成的覆盖层。还披露环氧丙烯酸酯和尿烷丙烯酸酯(urethaneacrylates)为合适的清漆。
一般，普通的UV固化涂料组合物已能为光盘(如CD)提供不同程度的抗摩擦和潮湿的保护。这类固化后的涂料组合物保持无色和透明，易于印刷并能以相对较低成本生产也很重要。本领域的技术人员会认识到在提供合理的光盘产品中，重要的不仅是UV涂料组合物的最终物理性质，而且未固化的组合物的各种性质也很重要。例如，未固化的组合物必须具有低粘度和良好的流动性，能于固化前，在金属化基底上提供优良的均匀涂层。涂料组合物的固化速度对提供易于大规模生产的产品也很重要。许多普通的涂料组合物中，所要求的这些特性相互抗衡，因此改善一种性质，如未固化组合物的粘度，会对另一种性质，如固化后组合物的硬度产生不利影响。据此，需要继续研制能优化这些和另外的，有时是相互抗衡的要求，用于光盘的涂料组合物。
本发明的概述
本发明的目的是提供克服了现有技术领域的缺点的光盘。本发明的目的更具体而言是提供包括由可辐照固化组合物形成的涂层的光盘，该组合物提供了综合性质的优点。本发明还有一个目的是提供光存储盘，如小型光盘，它具有综合物理性质的优点。本发明的另一个目的是提供与普通的光盘产品相比，能以提高的速度生产的光盘。
本发明的光盘提供了这些和另外的目的。更具体而言，这类盘包括基底、金属化层、以及由可辐照固化组合物形成的涂层。在一个实施方案中，可辐照固化组合物包括选自二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯、二甲基丙烯酸烯烃二醇酯和它们的混合物的第一组分，和包括含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷氧基化双酚A化合物的第二组分。该可辐照固化组合物还包括可引发第一和第二组分固化形成硬的保护涂层的光引发剂、以及用于促进涂料与盘(如金属化层)的粘合的增粘剂。该增粘剂包括丙烯酸化的(acrylated)磺酸、甲基丙烯酸化的(methacrylated)磺酸、丙烯酸化的磺酸酐、甲基丙烯酸化的磺酸酐、丙烯酸化的羧酸、甲基丙烯酸化的羧酸、丙烯酸化的羧酸酐、甲基丙烯酸化的羧酸酐、丙烯酸化的磷酸、甲基丙烯酸化的磷酸、或它们的混合物。
根据本发明，含有由所述的辐照固化组合物形成的涂层的光盘具有优良的综合物理性质，如优良的硬度、优良的耐水性以及优良的无色透明度。另外，用于在本发明的光盘上形成涂层的可辐照固化组合物易于施用，可充分和均匀地涂布金属化基底，并能快速固化，有利于大规模生产光盘。
根据下面的详细描述将更充分地理解本发明的这些和另外的目的。
本发明的详细描述
本发明的光盘包括基底、金属化层和涂层。一般通过在一模具中注模透明塑料形成基底，模具的一面有一个原模。根据小型光盘生产领域众所周知的方法，形成具有对应于记录信号的微观凹坑和纹间表面的原模，从而使注模形成的基底的一个表面含有原模所具有的凹坑和纹间表面的复制品。在从模具中推出该基底时，在盘的基底冲一中心孔。在一个实施方案中，用于形成盘基底的透明塑料包括聚碳酸酯、专门设计用于生产小型光盘的易于购得的各种商品形式。
一般在含有微观凹坑和纹间表面的基底表面形成金属化层，从而使含凹坑和纹间表面的表面反射光束，例如普通CD唱机的那类激光束。可以用任何合适的反射金属形成金属化层。金、铜、银和铝由于它们的高度反射性而被优选，其中特别优选铝。一般通过真空沉积形成金属化层，厚度约为50-100纳米，尽管可采用本领域已知的其它技术，而且厚度可根据光盘的具体要求用途变化。
由可辐照固化组合物形成光盘涂层，并且最好是在金属化层上形成该涂层。形成涂料的可辐照固化组合物包括选自二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯、二甲基丙烯酸烯烃二醇酯和它们的混合物的第一组分，和包括含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷氧基化双酚A化合物的第二组分。这些组分与光引发剂和增粘剂结合在一起，提供能快速固化形成具有优良硬度和耐水性均匀涂层的组合物。固化后的涂料组合物为透明和无色，有利于其在本发明的光盘中的使用。
包括在可辐照固化组合物中的第一组分的链烷和/或烯烃部分较好的有约2-10个碳原子，或可以包括含约2-10个碳原子的重复单元的聚合部分。适合用于该可辐照固化组合物的第一组分的例子包括但不限于：二丙烯酸1，3-丙二醇酯或二甲基丙烯酸1，3-丙二醇酯、二丙烯酸1，4-丁二醇酯或二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯或二甲基丙烯酸1，6-己二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯或二甲基丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯或二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯或二甲基丙烯酸三丙二醇酯等。一般这一组分使形成光盘涂层的可辐照固化组合物具有较低粘度，并有助于涂料在金属化基底上提供连续均匀的覆盖层。在一个优选的实施方案中，第一组分仅包括二丙烯酸1，6-己二醇酯，或与另外的二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯或二甲基丙烯酸烯烃二醇酯结合。
形成光盘涂层的可辐照固化组合物中的第二组分包括一般为下式的化合物：
R1-X1-Z1-X2-R2其中，R1和R2各自独立地是可辐照固化的官能团，X1和X2各自独立地是有约2-40个碳原子的烯化氧(alkyleneoxy)基团，并包括一个连接Z的氧原子，Z是有约5-40个碳原子的烃基，并至少含有一个环状基团。该第二组分有助于可辐照固化组合物的快速固化，并使光盘涂层具有优良的硬度。在一个特别优选的实施方案中，第二组分包括乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯。
为了优化具体的结合组分的性质，例如优化组合物的粘度和固化速度，和由此形成的固化后涂层的硬度、耐水性和无色透明度，可以改变包含在可辐照固化组合物中的第一和第二组分的量。关于这点，可辐照固化组合物的粘度，根据ASTM-D-2196测定，优选在约10-200cps范围，在约30-70cps更好。在另一个优选的实施方案中，使用约300mJ/cm2量的紫外光，在约小于2秒，约小于1秒更好，能有效地固化可辐照固化组合物。一旦可辐照固化组合物施用到金属化基底上并固化，制得的涂层，根据ASTM-D-3363-74测定，较好的具有至少为B的铅笔硬度，至少为HB的硬度更好。固化后的组合物为透明和无色(即非黄色)为佳，根据ASTM-D-1209测定，具有约0-100的APHA色泽。
较好的本发明可辐照固化组合物包括约20-70％(重量)的第一组分和约20-70％(重量)的第二组分。更具体而言，为使组合物和由此制得的固化后涂层具有上述性质总的优点，该可辐照固化组合物包括约30-60％(重量)的第一组分和约30-60％(重量)的第二组分。
本发明的另一个实施方案中，可辐照固化组合物可包括一种或多种另外的反应活性的丙烯酸酯组分，例如含多醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，或源自它们的化合物，和/或尿烷丙烯酸酯或氨酯甲基丙烯酸酯。这类可UV固化的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的低聚物在本领域众所周知并能购得，它们包括如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、含季戊四醇的丙烯酸酯，如季戊四醇四丙烯酸酯、新戊二醇(PO)二丙烯酸酯和二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。尿烷丙烯酸酯组分也适合用作另外的反应活性的丙烯酸酯组分，包括异氰尿酸酯单、二或三丙烯酸酯组分、或它们的混合物。当可辐照固化组合物包括至少一种另外的反应活性丙烯酸酯组分与第一和第二组分结合时，可以减少第一或第二组分或两者的含量。在使用另外的反应活性丙烯酸酯组分的一个优选实施方案中，组合物包括约20-70％(重量)的第一组分、约5-40％(重量)的第二组分和约10-50％(重量)的另外的反应活性丙烯酸酯组分。这些可辐照固化组合物更好的包括约30-60％(重量)的第一组分、约10-30％(重量)的第二组分和约20-40％(重量)的另外的反应活性丙烯酸酯组分。
为引发组合物固化，具体是第一和第二组分随辐照处理固化，可辐照固化组合物还包括光引发剂。本发明的组合物的优点就是可UV固化。本领域已知的许多光引发剂可用于本发明的可辐照固化组合物。适用于本发明的组合物的光引发剂的例子包括但不限于：苯偶姻或其烷基醚类，例如二苯酮、苯基甲基酮(苯乙酮)、取代的苯乙酮、蒽醌、多环醌、二硫化物或苯偶酰。在一个优选的实施方案中，光引发剂包括二苯酮、苯乙酮(取代或未取代的)、或它们的混合物，更优选包括取代的苯乙酮。在可辐照固化组合物中包括足以引起第一和第二组分固化的量的光引发剂。包括的光引发剂量较好的为组合物重量的约2-15％，约5-12％更好，最好约为8-10％。
形成光盘涂层的可辐照固化组合物还包括用于促进涂层与盘的附着力，具体说是与光盘的金属化基底附着力的增粘剂。因此，本发明的光盘显示改善了的涂层性质，从而增加了光盘的耐用性。增粘剂一般包括有机官能酸性化合物。优选的增粘剂包括丙烯酸化的磺酸、甲基丙烯酸化的磺酸、丙烯酸化的磺酸酐、甲基丙烯酸化的磺酸酐、丙烯酸化的羧酸、甲基丙烯酸化的羧酸、丙烯酸化的羧酸酐、甲基丙烯酸化的羧酸酐、丙烯酸化的磷酸、甲基丙烯酸化的磷酸或它们的混合物。据信增粘剂的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯部分能提高增粘剂与第一和第二组分的相容性。在可辐照固化组合物中包括足以提高固化后组合物与相邻光盘层，一般是金属化基底附着力的量的增粘剂。在一个优选的实施方案中，包含的增粘剂量约为可辐照固化组合物重量的约0.01-1％。增粘剂量约为可固化组合物重量的约0.05-0.5％更好，最好是约为所固化组合物重量的约0.05-0.3％。在另一个实施方案中，增粘剂包括丙烯酸化的磷酸或甲基丙烯酸化的磷酸，或它们的混合物。
形成光盘涂层的可辐照固化组合物还可以包括一种或多种常用的添加剂，这些添加剂不能明显影响由上述基本组分提供的性质的最佳组合。例如，组合物可任选包括流动促进剂，以提高可辐照固化组合物能快速、充分和均匀地涂布金属化基底的能力。合适的流动促进剂包括反应活性的硅氧烷丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化合物、高分子量丙烯酸化合物等(能购得的)。如果包括任何这样的流动促进剂，其用量相对较低，因此不会对可辐照固化涂料组合物和由该组合物形成的涂层的物理性质最佳组合产生不利影响。在一个优选的实施方案中，包含在可辐照固化组合物中的流动促进剂量最多为组合物重量的约0.5％，在约0.01-0.3％范围更好。
采用常规的加工技术制备可辐照固化组合物。一般，如果丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯组分为固体形态，可通过加热使之液化，然后与其余的组分混合在一起。在施用到金属化基底之前，如果需要，可以通过0.45μm的过滤器等，过滤制得的液体混合物。根据本领域已知的任何技术，将可辐照固化组合物施用到金属化基底上。例如使用离心涂布技术、电子喷涂技术或真空沉积，可施用可辐照固化组合物。较好的和常用的是采用本领域已知的离心涂布技术，将可辐照固化组合物施用到金属化基底。本发明组合物具有粘度上的优势，使之可采用离心涂布技术施用组合物，并在盘，一般是在金属化基底上获得完全均匀的涂层。
根据常用的技术，可使用一注射器，最好包括联用的过滤器，将组合物施用到盘上。施用组合物后，旋转该盘，使组合物在盘的表面完全均匀分布。然后使涂布后的盘经辐照，固化该组合物，并形成硬的保护涂层。可采用任一合适的辐照形式，例如电子束辐照或紫外线辐照，来固化本发明的未固化组合物。最好该组合物是可光固化的，即可用紫外线辐照固化。许多UV辐照光源都适用，包括但不限于：电能弧光灯，如中压或高压汞灯、无电极灯，如H型、D型或V型金属卤化物灯。作为一个例子，合适的UV辐照源在约240-450nm波长下操作，能量约为200-450mJ/cm2。一旦使可辐照固化组合物固化，按照要求用油墨印刷制得的涂层。由可辐照固化组合物形成的本发明的涂层可以在其上油墨印刷。
本发明的光盘的详细描述已指出通常该类盘为CD类。也在本发明范围内的有光盘，其中有CD-R、CD-ROM和DVD形式。
由下面的实施例进一步说明本发明。在实施例和本说明书中，所有的份和百分数，除非特别指出都是重量份和重量百分数。
实施例
参考表1，采用列出的重量百分数，由所指出的组分制备可辐照固化组合物：
表1
可辐照固化组合物
组分％(重量)
A
B
二丙烯酸1，6-己二醇酯 46.75 40.75
乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯 13.00 50.00
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯三丙烯酸酯 31.00 -
Irgacure 1841 9.00 9.00
Ebecryl 1682 0.15 0.15
硅氧烷丙烯酸酯流动促进剂 0.10 0.10
1包括1-羟基环己基苯基酮的光引发剂
2包括羧酸/磷酸甲基丙烯酸酯的增粘剂
在制备上述标为A的组合物中，首先在约65℃将异氰尿酸酯三丙烯酸酯组分加热24小时，熔化该组分以有利于使用。将组合物A和B各自的组分按照表1列出的顺序加入混合罐。然后引发切力，将混合罐温度升至约56℃。组合物在这些条件下保持约1小时，之后通过0.45微米过滤器过滤，准备施用到光盘的金属化基底。根据ASTM-D2196，测定组合物A和B的粘度为52.4cps和63.5cps。组合物在300mJ/cm2下固化，根据铅笔硬度试验ASTM-D3363-74，测定组合物分别具有B和HB的铅笔硬度。因此，组合物和由此制得的固化后产品具有综合性质的优点。
提出这一实施例来说明本发明的具体实施方案，但是并不限于此。本发明的普通技术人员能理解本发明的另外的实施方案和优点。
Claims (24)
1.一种光盘，包括基底、金属化层和涂层，涂层由可辐照固化的组合物形成，所述组合物包含30-70重量％选自二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯、二甲基丙烯酸烯烃二醇酯和它们混合物的第一组分，20-70重量％含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷氧基化的双酚A化合物的第二组分，其量足以使可辐照固化的组合物暴露在辐射下时能引发固化的光引发剂和0.01-1重量％提高涂层与盘的附着力的增粘剂，所述增粘剂包括丙烯酸化的磺酸、甲基丙烯酸化的磺酸、丙烯酸化的磺酸酐、甲基丙烯酸化的磺酸酐、丙烯酸化的羧酸、甲基丙烯酸化的羧酸、丙烯酸化的羧酸酐、甲基丙烯酸化的羧酸酐、丙烯酸化的磷酸、甲基丙烯酸化的磷酸、或它们的混合物，上述百分数以可辐照固化的组合物为100重量％计。
2.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物包含2-15重量％的光引发剂。
3.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物包含30-60重量％的第一组分、30-60重量％的第二组分、5-12重量％的光引发剂和0.05-0.5重量％的增粘剂。
4.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的第一组分包括二丙烯酸链烷二醇酯。
5.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的第一组分包括二丙烯酸己二醇酯。
6.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的第二组分包括乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯。
7.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物还包括至少一种另外的反应活性丙烯酸酯组分。
8.如权利要求7所述的光盘，其特征在于所述的另外的反应活性丙烯酸酯组分包括乙氧基化的三丙烯酸酯、季戊四醇多丙烯酸酯、异氰脲酸酯单、二、或三丙烯酸酯，或它们的混合物。
9.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的增粘剂包括丙烯酸化的磷酸或甲基丙烯酸化的磷酸，或它们的混合物。
10.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物还包括流动促进剂。
11.如权利要求10所述的光盘，其特征在于所述的流动促进剂包括反应活性的硅氧烷(甲基)丙烯酸酯化合物或高分子量丙烯酸类化合物，其包含的量为0.01-0.5重量％。
12.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的光引发剂包括二苯酮、苯乙酮，或它们的混合物。
13.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的基底由聚碳酸酯形成。
14.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述的涂层在盘的外表面上形成。
15.如权利要求14所述的光盘，其特征在于固化所述的涂层，并为其提供油墨印刷。
16.如权利要求1所述的光盘，其特征在于形成的所述的基底有凹坑和纹间表面，该光盘是光存储盘。
17.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述涂层由具有10-200cps粘度的可辐照固化的组合物形成，使用在240-450nm波长下操作、能量为200-450mJ/cm2紫外线辐照源在小于2秒的时间内能使所述组合物有效地固化，固化后的涂层具有至少B的铅笔硬度。
18.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述涂层由具有10-200cps粘度的可辐照固化的组合物形成，使用在240-450nm波长下操作、能量为200-450mJ/cm2紫外线辐照源在小于2秒的时间内能使所述组合物有效地固化。
19.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述可辐照固化的组合物包含30-70重量％的第二组分。
20.如权利要求1所述的光盘，其特征在于所述可辐照固化的组合物包含30-60重量％的第二组分。
21.一种光盘，包括基底、金属化层和涂层，涂层由可辐照固化的组合物形成，所述组合物包含30-70重量％选自二丙烯酸链烷二醇酯、二甲基丙烯酸链烷二醇酯、二丙烯酸烯烃二醇酯、二甲基丙烯酸烯烃二醇酯和它们混合物的第一组分，5-40重量％含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷氧基化的双酚A化合物的第二组分，10-50重量％包括乙氧基化的三丙烯酸酯、季戊四醇多丙烯酸酯、异氰脲酸酯单、二、或三丙烯酸酯或它们混合物的另外的反应活性丙烯酸酯组分，2-15重量％的光引发剂和0.01-1重量％的增粘剂，所述增粘剂包括丙烯酸化的磺酸、甲基丙烯酸化的磺酸、丙烯酸化的磺酸酐、甲基丙烯酸化的磺酸酐、丙烯酸化的羧酸、甲基丙烯酸化的羧酸、丙烯酸化的羧酸酐、甲基丙烯酸化的羧酸酐、丙烯酸化的磷酸、甲基丙烯酸化的磷酸、或它们的混合物，上述百分数以可辐照固化的组合物为100重量％计。
22.如权利要求21所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物包含30-60重量％的第一组分、10-30重量％的第二组分、20-40重量％的另外的反应活性丙烯酸酯组分、5-12重量％的光引发剂和0.05-0.5重量％的增粘剂。
23.如权利要求21所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物包含20-50重量％的另外的反应活性丙烯酸酯组分。
24.如权利要求21所述的光盘，其特征在于所述的可辐照固化的组合物包含20-40重量％的另外的反应活性丙烯酸酯组分。
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