DE19904408A1

DE19904408A1 - Substrate für optische Datenspeicher

Info

Publication number: DE19904408A1
Application number: DE1999104408
Authority: DE
Inventors: Wilfried Haese; Steffen Kuehling; Ralf Lanze; Michael Prein; Rainer Neumann; Hermann Kauth; Frieder Heydenreich; Tony Van Osselaer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Substrate für optische Datenspeicher mit verbesserter Transmission im blauen Spektralbereich aus Polycarbonat, bei dessen Herstellung Natriumbisphenolat-Lösungen mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 150 ppb eingesetzt werden.

Description

Um höhere Speicherdichten bei optischen Datenspeichern realisieren zu können, ist ein Ersatz der bislang verwendeten Schreib-Lesesysteme, die mit Licht im roten Spektralbereich arbeiten, durch solche, die Wellenlängen im blauen Spektralbereich, speziell von 400 bis 450 nm Wellenlänge verwenden, vorgesehen. Hierfür ist erforderlich, daß die zur Herstellung der optischen Datenspeicher eingesetzten Substrate eine möglichst hohe Transmission in diesem Wellenlängenbereich aufweisen. Dies ist entscheidend für ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis und eine lange Lebensdauer des Datenträgers.

Es wurde nun gefunden, daß Substrate mit den gewünschten Eigenschaften her gestellt werden können aus Polycarbonat, welches unter Verwendung von Natrium bisphenolat-Lösungen mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 150 ppb, bevorzugt < 100 ppb, besonders bevorzugt < 50 ppb hergestellt wurde.

Gegenstand der Erfindung sind Substrate für optische Datenspeicher aus Poly carbonat, das erhältlich ist durch Umsetzung von Phosgen mit einer Natriumbis phenolat-Lösung mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 150 ppb, bevorzugt < 100 ppb, besonders bevorzugt < 50 ppb, nach dem Phasengrenzflächenverfahren, wie es beispielsweise in DE-OS 42 27 272 beschrieben ist, unter Sauerstoff ausschluß.

Die erfindungsgemäßen Substrate können aus Homo- oder Copolycarbonaten hergestellt werden. Bevorzugt werden Bisphenol A-Polycarbonat oder Copolymere auf Grundlage von Bisphenol A und Bisphenol TMC oder Bisphenol M und Bisphenol TMC eingesetzt.

In der Reaktionskessel und Rohrreaktor umfassenden Konfigurationsschleife sind Umpumpschleife und Rohrreaktoren geflutet und der Reaktionskessel mit Stickstoff überlagert, so daß Sauerstoffausschluß gewährleistet wird.

Diese Substrate werden eingesetzt für die Herstellung optischer Datenspeicher, beispielsweise von compact disks (CD), magneto-optischen disks (MOD) oder digital versatile disks (DVD bzw. high-density DVD), die mit kurzwelligem Laserlicht (< 500 nm, bevorzugt 400 bis 450 nm) beschrieben und/oder gelesen werden. Gegenstand der Erfindung sind auch die aus den Substraten hergestellten optischen Datenspeicher, die aus den Substraten in dem Fachmann im Prinzip bekannter Weise hergestellt werden.

Bei der Herstellung des Polycarbonats für die erfindungsgemäßen Substrate werden Natriumbisphenolat-Lösungen mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 150 ppb, bevorzugt < 100 ppb, besonders bevorzugt < 50 ppb eingesetzt, die durch Umsetzung von Bisphenolen mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 10 ppb mit einer wäßrigen NaOH-Lösung mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 100 ppb unter Sauerstoff ausschluß erhältlich sind.

Erfindungsgemäß einsetzbare Bisphenole sind solche, die erhältlich sind durch Um setzung von aromatischen Hydroxyverbindungen, die in p-Position nicht substituiert sind und keine Substituenten zweiter Ordnung wie Cyano-, Carboxy- oder Nitro gruppen enthalten, beispielsweise Phenol, o- und m-Kresol, 2,6-Dimethylphenol, o- tert.-Butylphenol, 2-Methyl-6-tert.-Butylphenol, o-Cyclohexylphenol, o-Phenylphenol, o-Isopropylphenol, 2-Methyl-6-cyclopentyl-phenol, o- und m-Chlorphenol, 2,3,6- Trimethylphenoh bevorzugt Phenol, o- und m-Kresol, 2,6-Dimethylphenol, o-tert.- Butylphenol und o-Phenyl-phenol; besonders bevorzugt Phenol, und Ketonen mit wenigstens einer aliphatischen Gruppe an der Carbonylfunktion, beispielsweise Aceton, Methylethylketon, Methylpropylketon, Methylisopropylketon, Diethylketon, Acetophenon, Cyclohexanon, Cyclopentanon, Methyl-, Dimethyl- und Trimethyl cyclohexanonen, die auch geminale Methylgruppen aufweisen können, z. B. 3,3,5- Trimethylcyclohexanon (Hydroisophoron), bevorzugt Aceton, Acetophenon, Cyclo hexanon und dessen Methylgruppen tragende Homologe; besonders bevorzugt Aceton. Weiterhin kann als Bisphenol auch 1,3-Bis[1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl]benzol (Bisphenol M, CAS-No. 13595-25-0) eingesetzt werden. Dessen Herstellung ist beschrieben in US-PS 5,633,060. Durch intensive Stickstoffinertisierung beim Herstellungsprozeß wird sichergestellt, daß der Restgehalt an gelöstem Sauerstoff in den Bisphenolen weniger als 10 ppb beträgt.

Die Bisphenole werden unter Sauerstoffausschluß (Stickstoff-Inertisierung) mit wäßrigen NaOH-Lösungen umgesetzt, die einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 100 ppb, bevorzugt < 20 ppb aufweisen. Die Konzentration der wäßrigen NaOH wird bevorzugt so gewählt, daß die Konzentration der resultierenden Natriumbis phenolat-Lösung möglichst nahe an der Löslichkeitsgrenze liegt, d. h. im Falle von Bisphenol A im Bereich von 13 bis 16 Gew.-%, bevorzugt 14 bis 15,5 Gew.-%. Das Molverhältnis von NaOH zu Bisphenol beträgt 1,8 : 1 bis 2,5 : 1, bevorzugt 1,9 : 1 bis 2,4 : 1, besonders bevorzugt 2,0 : 1 bis 2, 3 : 1. Das Bisphenol kann als Feststoff in der NaOH gelöst werden, bevorzugt wird es jedoch, ohne den festen Zustand durchlaufen zu haben, direkt als Schmelze bei Temperaturen von 20°C bis 90°C, bevorzugt 30°C bis 70°C, der NaOH zugesetzt. Es können selbstverständlich auch Mischungen unterschiedlicher Bisphenole eingesetzt werden, beispielsweise Mischungen von Bisphenol A und Bisphenol TMC (1,1-Bis[4-hydroxyphenyl]-3,3,5-trimethylcyclo hexan).

Die zur Herstellung der Natriumbisphenolat-Lösung eingesetzte, nahezu sauerstoff freie wäßrige NaOH kann durch Elektrolyse hergestellt werden. Lagerung und Transport der NaOH nach der Herstellung müssen unter Inertgas erfolgen. Für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Konzentration der bei der Elektrolyse erhaltenen NaOH in der Regel durch Verdünnen mit nahezu sauerstoff freiem vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) erniedrigt. Das VE-Wasser wird in im Prinzip bekannter Weise, z. B. katalytisch, durch Entgasen oder Strippen mit Inertgas von Sauerstoff befreit.

Die so erhaltenen Natriumbisphenolat-Lösungen weisen besonders niedrige Farb zahlen auf, die naturgemäß auch abhängig sind von der Farbzahl des eingesetzten Bisphenols. Bei Verwendung eines Bisphenols mit einer Farbzahl < 10 Hz lassen sich Farbzahlen von < 1,5 Hz, bevorzugt < 1,0 Hz erzielen.

Beispiele

Die Bestimmung der Farbzahlen erfolgte nach ASTM D 1686 durch Messung der Absorption bis 400 nm bei einer Durchstrahlungsstrecke von 50 cm.

Beispiel 1

Zur Herstellung von 1,022 t/h einer 15%igen wäßrigen NaBPA-Lösung werden 867,5 kg/h 6,5%ige NaOH und 154,5 kg/h BPA-Schmelze kontinuierlich zusam mengebracht. Der gesamte Prozeß ist mit Stickstoff inertisiert. Die 6,5%ige NaOH weist einen Sauerstoffgehalt von 10 ppb auf. Die Hazen-Farbzahl der resultierenden 15%igen wäßrigen NaBPA beträgt 0,5 Hz. Diese NaBPA-Lösung wird zur Her stellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenprozeß eingesetzt.

Vergleichsbeispiel 2

Zur Herstellung von 1,022 t/h einer 15%igen wäßrigen NaBPA-Lösung werden 867,5 kg/h 6,5%ige NaOH und 154,5 kg/h BPA-Schmelze kontinuierlich zusam mengebracht. Der gesamte Prozeß ist mit Stickstoff inertisiert. Die 6,5%ige NaOH weist einen Sauerstoffgehalt von 250 ppb auf. Die Hazen-Farbzahl der resultierenden 15%igen wäßrigen NaBPA beträgt 2 Hz. Diese NaBPA-Lösung wird zur Her stellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenprozeß eingesetzt.

Beispiel 3

Aus der in Beispiel 1 erhaltenen NaBPA-Lösung wurde ein Polycarbonat mit tert.- Butylphenol-Endgruppen und einer mittleren Viskositätszahl 40 (nach ISO 1628-1 gemessen) hergestellt. Dieses Polycarbonat wurde bei einer zulässigen Verarbei tungsfeuchte von 0,01% auf einer CD-Spritzgußmaschine vom Typ Netstal Discjet 600 zu CD-Rohlingen, die eine Dicke von 1,2 mm und einen Außendurchmesser von 120 mm aufweisen, verspritzt. Dabei wurde eine blanke Matrize ohne Pitstruktur verwendet.

Die Verarbeitung des Granulates zu CD-Rohlingen erfolgte bei unterschiedlichen Maschineneinstellungen:

Einstellung 1

Zylindertemperaturen

Werkzeug (Vorlauftemperatur): 55°C
Zykluszeit: 4,6 sec

Einstellung 2

Zylindertemperaturen

Werkzeug (Vorlauftemperatur): 55°C
Zykluszeit: 4,9 sec

Bei Einstellung 2 wurden außerdem CDs hergestellt, nachdem die Maschine für 5 Minuten angehalten worden war. Währenddessen wurde die Maschineneinstellung nicht verändert. Die dritte Platte nach Wiederanfahren der Spritzgußmaschine wurde für die Messungen entnommen. Diese Versuchseinstellung ist in den Tabellen als Einstellung 2 (Smin Maschinenstopp) bezeichnet.

Einstellung 3

Zylindertemperaturen

Werkzeug (Vorlauftemperatur): 55°C
Zykluszeit: 5, 5 sec

Die erhaltenen CD-Rohlinge wurden anschließend einer farbmetrischen Bewertung unterzogen. Die Messung erfolgt im Bereich der CD auf dem Radius 40 mm. Dabei wurden folgende Meßverfahren herangezogen:

1. Transmission (auf Basis der Normen ASTM E 308/ASTM D 1003) Gerät: Pye-Unicam (Meßgeometrie: 0°/diffus, berechnet nach Lichtart C)
2. Yellownessindex YI nach ASTM E 313

Vergleichsbeispiel 4

Aus der in Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen NaBPA-Lösung wurde ein Polycarbonat mit tert.-Butylphenol-Endgruppen und einer mittleren Viskositätszahl 40 (nach ISO 1628-1 gemessen) hergestellt. Mit diesem Material wurden die in Beispiel 10 beschriebenen Versuche wiederholt.

Die in Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen zusammengefaßt:

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Die Ergebnisse zeigen, erfindungsgemäß hergestellten CDs höhere Transmissions werte im blauen Spektralbereich, 400 und 450 nm Wellenlänge, sowie niedrigere Yellonessindex-Werte besitzen als die Vergleichs-CDs.

Damit besitzen die erfindungsgemäßen CDs ein besseres Signal-Rauschverhältnis im Wellenlängenbereich von 400 bis 450 nm, was für optische Datenspeicher, die mit kurzwelligem Laserlicht beschrieben oder gelesen werden, von großer Bedeutung ist. Zudem ist die Lebensdauer der CD aufgrund geringerer Lichtabsorption des Materials höher.

Claims

1. Substrate für optische Datenpeicher aus Polycarbonat, das erhältlich ist durch Umsetzung von Phosgen mit einer Natriumbisphenolat-Lösung mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff < 150 ppb nach dem Phasengrenzflächenver fahren unter Sauerstoffausschluß.

2. Optische Datenspeicher enthaltend ein Substrat gemäß Anspruch 1.