DE2853262A1 - Scheibenfoermiger informationstraeger mit abdeckschichten - Google Patents

Scheibenfoermiger informationstraeger mit abdeckschichten

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DE2853262A1
DE2853262A1 DE19782853262 DE2853262A DE2853262A1 DE 2853262 A1 DE2853262 A1 DE 2853262A1 DE 19782853262 DE19782853262 DE 19782853262 DE 2853262 A DE2853262 A DE 2853262A DE 2853262 A1 DE2853262 A1 DE 2853262A1
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Germany
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layer
radiation
information carrier
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disc
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Withdrawn
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DE19782853262
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English (en)
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Arnoldus Johannes Maria Broek
Rinse Dijkstra
Gerardus Johannes Mein Lippits
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Description

PHN. 8979-
VA/BVH.
15.4.1978.
Scheibenförmiger Informationsträger mit Abdecksch.ich.teri
JDie Erfindung bezieht sich auf einen scheibenförmigen Informationsträger, der auf einer Seite oder beiden Seiten mit einer Strahlungsreflektierenden die Information enthaltenden Struktur versehen ist, die optisch ausgelesen werden kann, wobei die reflektierende Struktur mit einer strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht versehen ist.
909824/08 8 0
PHN. 8979-15.^.78.
Dabei handelt es sich vor allem um einen Informationsträger, der eine sehr verfeinerte strahlungsreflektierende Struktur in Form einer aus Gruben (Vertiefungen) geringer Abmessungen aufgebauten spiralförmigen oder aus konzentrischen Kreisen bestehenden Informationsspur aufweist, die mit einer strahlungsreflektierenden Schicht, wie einer aufgedampften Metallschicht t z.B. einer Aluminiumschicht, abgedeckt ist. Die strahlungsreflektierende Schicht weist eine geringe Dicke von etwa 300 bis 500 A auf und folgt genau dem Profil der Gruben und der zwischenliegenden höheren Teile (als Blöcke bezeichnet), so dass eine reflektierende Struktur auf demselben Pegel liegender Gruben und auf demselbens aber höheren Pegel liegender Blöcke erhalten wird, wobei Gruben und Blöcke denselben hohen Reflexionskoeffizienten aufweisen. Der Pegelunterschied zwischen Gruben und Blöcken entspricht einem Viertel der Wellenlänge der energiereichen Strahlung, mit der die reflektierende Struktur ausgelesen werden kann. Eine geeignete Auslesestrahlung ist Laserlicht.
Die reflektierende Struktur ist mit einer strahlungsdurchlässigen Schicht abgedeckt und wird durch Abtastung mit einem Laserlichtstrahl in Reflexion ausgelesen, wobei der Laserlichtstrahl die strahlungsdurchlässige Schicht zweimal durchläuft.
Infolge von Reflexion an der reflektierenden
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PHN. 8979. 15.^.78.
Struktur wird das Laserlicht entsprechend der reflektierenden Struktur, also entsprechend der gespeicherten Information, moduliert. Die strahlungsdurchlässige Schicht schützt die reflektierende optische Struktur und weist eine Mindestdicke von etwa 200 bis 300 /um auf, wodurch die auf der Oberfläche der strahlungsdurchlässigen Schicht vorhandenen Staubteilchen oder Kratzer ausserhalb der Tiefenschärfe des Objektivs gehalten werden, das das Laserlicht auf die reflektierende Struktur fokussiert.
Ein Informationsträger der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Auslegeschrift 2 615 6O5 bekannt. Nach dem Text dieser Auslegeschrift wird als strahlungsdurchlässige Abdeckschicht eine transparente Lackschicht verwendet. Dies hat nach der von der Anmelderin erworbenen Einsicht die folgenden Nachteile:
Es ist sehr schwierig, eine stabile Lackschicht von mindestens 200 /um und in der Praxis meistens 3OO bis 400yum anzubringen. Derartige dicke Lackschichten weisen viele innere Spannungen auf, so dass die Lackschicht leicht von dem Substrat, in diesem Falle der strahlungsreflektierenden Schicht, abspringt. Die Spannungen werden u.a. dadurch herbeigeführt, dass beim Aushärten des Lackes Unterschiede im Polymerisationsgrad auftreten. Die Aussenschale der Lackschicht wird eher und stärker als die tiefer liegenden Teile der Lackschicht polymerisieren.
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PHN. 8979. -Iy- 15.^.78.
Der in der Lackschicht vorhandene Polymerisationsinitiator ■wird ausserdem in den äusseren Lackschichtteilen stärker als in den tiefer liegenden Teilen wirksam sein. Die für die Aushärtung benötigte Zeit ist verhältnismässig lang, wodurch das Substrat durch den flüssigen Lack und insbesondere durch den in dem Lack vorhandenen Initiator oder Aktivator angegriffen werden kann. Auch hat eine verhältnismässig lange Aushärtungszeit zur Folge, dass eine genaue Positionierung des Lackes erheblich erschwert wird.
Es ist schwierig, eine ganz ebene Oberfläche der Lackschicht zu erhalten. Die gebildeten Unebenheiten in der Lackschicht beeinflussen ausserdem die optische Auslesbar— keit der gespeicherten Information in ungünstigem Sinne. Infolge eines Unterschiedes im Ausdehnungskoeffizienten unter dem Einfluss von Wärme und Feuchtigkeit zwischen der Lackschicht und der scheibenförmigen Trägerplatte besteht eine reelle Möglichkeit, dass der Informationsträger krummzieht oder dass sonst die Lackschicht abspringt. Weiter muss berücksichtigt werden, dass Luftsauerstoff meistens eine vollständige Aushärtung der Oberfläche der Lackschicht hemmt, so dass die Aushärtung der aufgebrachten Lackschicht in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoffatmosphäre, stattfinden muss.
Nach der Erfindung erhält man einen scheibenförmigen Informationsträger der eingangs genannten Art, der die
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PHN. 8979.
r 15.4.78.
vorgenannten Nachteile nicht aufweist und dadurch, gekennzeichnet ist, dass die Abdeckschicht durch eine strahlungsdurchlässige scheibenförmige Abdeckschicht gebildet wird, die mittels eines mit Strahlung härtbaren Lackes mit der reflektierenden Struktur verbunden ist.
Die transparente scheibenförmige Abdeckplatte kann eine Glasplatte sein, ist aber vorzugsweise eine Kunststoffplatte mit einer Dicke von 0,2 bis 1 mm. Geeignete transparente Kunststoffplatten sind z.B. Platten aus Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.
Die Schichtdicke des unter dem Einfluss von
Strahlung härtbaren Lackes ist gering und beträgt vorzugsweise höchstens 30 /Um.
Ein sehr geeigneter Lack ist ein mit ultraviolettem Licht härtbarer Lack. Der Fachmann kann leicht aus den käuflich erhältlichen mit ultraviolettem Licht härtbaren Lacken eine Auswahl treffen, wobei es naturgemäss erforderlich ist, dass der gewählte Lack nach Aushärtung gut auf dem Metall der Strahlungsreflektierenden Struktur sowie auf dem Material, wie Kunststoff, der verwendeten transparenten Abdeckplatte haften muss.
Bei einer günstigen Ausführungsform des Informationsträgers nach der Erfindung wird ein mit ultraviolettem Licht härtbarer Lack verwendet, der ein protisches Gemisch
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acrylsaurer Ester enthält. Der protische Charakter des Gemisches, d.h. die Möglichkeit zum Abspalten von Protonen, ist von Bedeutung für die Erhaltung einer guten Haftung auf der Metalloberfläche der reflektierenden Struktur. Der protische Charakter wird dadurch erhalten, dass in das Gemisch acrylsäure Ester aufgenommen werden, die protisch sind.
Ein sehr geeignetes Gemisch acrylsaurer Ester, das bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Informationsträgers nach der Erfindung verwendet wird, enthält als protischen Bestandteil ein Hydroxyalkylacrylat oder Aminoalkylacrylat. Die Menge Hydroxyalkylacrylat oder Aminoalkylacrylat im Gemisch acrylsaurer Ester ist nicht an enge Grenzen gebunden und wird im allgemeinen von 20 bis 80Gew.^ betragen. Gut brauchbar ist z.B. Hydroxyäthylacrylat.
Beispiele anderer gut brauchbarer Ester von. Acrylsäure sind niedrigmolekulare Mono-, Di-, Tri- oder Tetraester. Von diesen können beispielsweise erwähnt werden: die Monoacrylate, insbesondere Alkylacrylate, wie Athylacrylat und 2-Athylhexylacrylat, weiter Diacrylate, wie Alkandioldiaerylate und Alkenglykoldiacrylate, sowie Triacrylate, wie Trimethylolpropantriacrylat. Auch gut brauchbar sind die acrylsauren Ester von Oligomeren, wie Epoxyacrylat und Urethanacrylat. Die in
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PHN. 8979. 15.4.78.
diesen Stoffen vorhandenen Hydroxyl- und Aminogruppen bewirken einen protischen Charakter.
Die Zusammensetzung eines gut brauchbaren mit ultraviolettem Licht härtenden Lackes auf Basis acrylsaurer Ester ist wie folgt:
60 Gew„^ 2-Hydroxyäthylacrylat
20 Gew.$ 2-Athylhexylacrylat
18 Gew.fo 1 j 1 , 1-Trimetliylolpropantriacrylat und
2 Gew.$ Photoinitiator.
Der Photoinitiator ist meistens eine aromatische Carbonylverbindung, wie ein unter dem Handelsnamen "Vicure" bekannter Benzoin-isobutyläther.
Der Informationsträger nach der Erfindung kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass eine scheibenförmige Kunststoffplatte, die auf einer Seite oder beiden Seiten mit einer aus Blöcken und Gruben aufgebauten Informationsspur versehen ist, mit einer dünnen Metallschicht versehen wird. Eine geeignete reflektierende dünne Metallschicht ist z.B. eine aufgedampfte Al-Schicht mit einer sehr geringen Dicke von etwa 300 bis 5OO OL. Die Kunststoffplatte selber kann nach einem üblichen Pressverfahren mit Hilfe von Matrizen hergestellt werden, wobei eine Menge plastischen Kunststoffes, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-Acetat- 2^ Copolymer, Polycarbonat oder Plexiglas, unter erhöhter
PHN. 8979·
15&?3262
• J "
Temperatur und erhöhtem Druck verformt wird, wobei in eine oder beide Oberflächen die auf der (den) Matrize(n) vorhandene Oberflächenstruktur gepresst wird.
Auf der reflektierenden Metallschicht wird dann mittels eines Gussverfahrens, Spritzverfahrens oder
Zentrifugierverfahrens eine geringe Menge des mit Strahlung härtbaren dünnflüssigen Lackes angebracht. Auf der Lackschicht, die eine Dicke von etwa 30 /um aufweist, wird unter Vermeidung von Lufteinschluss die transparente '1O Abdeckplatte angebracht. Ein geeignetes Verfahren zum Anbringen der Lackschicht und der Abdeckplatte besteht darin, dass die Abdeckplatte etwas kugelsymmetrisch verformt rind gegen die in der Mitte dieses Substrats angebrachte Lackmenge gedrückt wird. Beim Andrücken wird die Abdeckplatte immer stärker geebnet, wobei die Lackflüssigkeit
über die Oberfläche des Substrats (d.h. die Metallschicht) ausgewalzt wird. Dieser Vorgang ist u.a. in der deutschen Patentanmeldung P 28 09 161.4 der Anmelderin beschrieben. Die Lackschicht wird dann über die Abdeckplatte mit ultraviolettem Licht belichtet, wobei der Lack in sehr kurzer Zeit polymerisiert wird und einerseits an der Metallschicht und andererseits an der Oberfläche der Abdeckplatte haftet. Die Härtungszeit ist u.a. von der Intensität des angewandten ultravioletten Lichtes und von der Zusammensetzung des Lackes abhängig und variiert
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gewöhnlich von einigen Zehnteln einer Sekunde bis zu einigen Minuten.
Die dünne Lackschicht polymerisiert schnell und homogen bei normaler Umgebungstemperatur. Die schnelle Härtung sowie die Möglichkeit, den Zeitpunkt der Härtung (Verleimung) genau bestimmen und einstellen zu können, und zwar durch das Einschalten des ultravioletten Lichtes, gestatten eine genaue Positionierung und Verleimung der Abdeckplatte auf der Metallschicht. Sogar eine etwaige Unwucht der scheibenförmigen Kunststoffplatte kann durch eine richtige Positionierung und anschliessende Verleimung der Abdeckplatte ausgeglichen werden.
Infolge der schnellen Aushärtung der dünnen Lackschicht ist der Polymerisationsgrad an allen Stellen gleich gross, was die Möglichkeit des Auftretens innerer Spannungen verringert. Auch wird das Substrat nicht angegriffen. Da die Lackschicht zwischen dem Substrat und der Abdeckplatte eingeschlossen ist, findet keine Sauerstoffinhibition statt und kann die Aushärtung in normaler Umgebungsatmosphäre durchgeführt werden. Veiter ist die Feuchtigkeits- und Temperaturbelastung der eingeschlossenen Lackschicht verhältnismässig gering, so dass der Feuchtigkeits- und Temperaturstabilität der Lackschicht weniger strenge Anforderungen gestellt werden können.
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Die in dem scheibenförmigen Informationsträger nach der Erfindung verwendete Lackschicht ist unter Betriebsbedingungen genügend biegsam, um Unterschiede in der Ausdehnung zwischen der Lackschicht einerseits und der Abdeckplatte und dem Substrat andererseits neutralisieren zu können, ohne dass die Haftung am Substrat und an der Abdeckplatte unterbrochen wird. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass es zu bevorzugen ist, für das Substrat und für die Abdeckplatte dasselbe Kunststoffmaterial zu wählen. Das Substratmaterial wird nicht von dem Abtaststrahl durchlaufen, braucht demzufolge nicht optisch klar zu sein und kann, im Gegensatz zu dem Material der Abdeckplatte, Zusätze enthalten, wodurch die anfängliche Klarheit verloren geht oder wodurch eine grosse Doppelbrechung auftritt. Derartige Zusätze, wie z.B. Russ oder Versteifungsmaterial» können für die Erhöhung der mechanischen, thermischen oder chemischen Stabilität des Substrats von Bedeutung sein. So kann * beispielsweise die Abdeckplatte aus transparentem PoIyvinylchlorid und das Substrat aus mit Russ und anderen Zusatzstoffen, wie thermischen und chemischen Stabilisatoren, versehenen Polyvinylchlorid bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert,-deren einzige Figur' einen Querschnitt durch einen scheibenförmigen Informationsträger nach der Erfindung zeigt»
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PHN. 8979.
-Vf- 15.4.78.
In der Figur bezeichnet 1 eine 1 mm dicke Platte aus Poiycarbonatj die auf beiden Seiten mit einer die Information enthaltenden Struktur 2 versehen ist, die durch Gruben 3 und Blöcke h gebildet wird» Gruben 3 und Blöcke h sind nicht masstäblich dargestellt. Die Abmessungen derselben liegen in der Grössenordnung von 1/um. Die Struktur 2 ist mit einer aufgedampften Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 300 A versehen. Auf der Aluminium— schicht 5 befindet sich eine haftend mit ihr verbundene mit ultraviolettem Licht gehärtete Harzschicht 6, die an der von der Schicht 5 abgekehrten Oberfläche haftend mit einer 0,25 nim dicken Abdeckplatte 7 aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Copoljnner verbunden ist.
Der in der Figur gezeigte Informationsträger wird dadurch hergestellt;, dass eine mit Hilfe von Matrizen durch einen Pressvorgang hergestellte PoIycarbonatplatte, die auf beiden Seiten eine Information enthaltende Struktur trägt, mit einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von 300 A versehen wirds die in einer
-k -5 Vakuumglocke unter einem Druck von 10 bis 10 Torr aufgedampft wird. Die Platte wird nun waagerecht angeordnet und auf der oberen Fläche wird in der Mitte eine geringe Menge (etwa 5 bis 10 cm3) einer mit ultraviolettem Licht härtbaren Lackzusammensetzung ausgegössen, deren Zusammensetzung folgende ist:
909824/0880
PHN. 8979.
'^262
60 GeM.% 2-Hydroxyäthylacrylat
20 Gew.^ 2-Athylhexylacrylat
18 Gew.^ 1 , 1 , 1-Trimethylolpropantriacrylat und
2 Gew. fo Photoinitiator ("Vicure 10").
Eine 0,25 mm dicke Abdeckplatte aus Vinylchlorid-Vinylacetat—CopoJ.ymer wird dann auf derartige Weise über die mit Lack versehene Polycarbonatplatte angebracht, dass, sich der Lack ohne Lufteinschlüsse über die Oberfläche der Polycarbonatplatte ausbreitet. Dazu wird die Abdeck— platte etwas kugelsymmetrisch gekrümmt und mit dem mittleren Teil gegen die Lackschicht gedrückt. Bei fortgesetztem Andrücken wird sich der Lack mit einer kreisförmigen Flüssigkeitsfront über die Polycarbonatplatte verschieben und wird weiter die gekrümmte Abdeckplatte flachgemacht. In der Endlage, in der die Flüssigkeitsfront den Rand der Polycarbonatplatte erreicht hat, wird die Abdeckplatte flach und infolge eigener Entspannung spannungslos an der erhaltenen Lackschicht anliegen. Die Lackschicht wird anschliessend durch die Abdeckplatte hindurch 1 bis 2 Minuten lang mit ultraviolettem Licht belichtet, das von einer 500-W-Quecksilberdampflampe herrührt. Die Lackschicht wird dabei ausgehärtet und verbindet sich haftend mit einerseits der Abdeckplatte und andererseits der sich auf der Polycarbonatschicht befindenden Aluminiumschicht. Die Platte
909824/0880
PHN. 8979.
wird nun umgedreht, und auf die oben bereits beschriebene Weise wird die unbehandelte Seite der eine Aluminiumschicht enthaltenden Polycarbonatplatte mit einer über eine Lackschicht mit ihr verbundenen Abdeckplatte versehen.
909824/0380

Claims (1)

  1. PHN, 8979.
    15.^.78*853262
    PATENTANSPRÜCHE
    M .) Scheibenförmiger Informationsträger, der auf einer Seite oder beiden Seiten mit einer strahlungsreflektierenden die Information enthaltenden Struktur versehen ist, die optisch ausgelesen werden kann, wobei die reflektierende Struktur mit einer strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht durch eine strahlungsdurchlässige scheibenförmige Abdeckplatte gebildet wird, die mittels eines mit Strahlung härtbaren Lackes mit der reflektierenden Struktur verbunden ist,
    2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Strahlung härtbare Lack ein protisches Gemisch acrylsaurer Ester enthält.
    3. Informationsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch ein Hydroxyalkylacrylat oder Aminoalkylacrylat enthält.
    h. Informationsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3s dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte eine Kunststoffplatte mit einer Mindestdicke von 200/um ist und aus transparentem Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid- Acetat-Copolymer , Polycarbonat oder Polymethylinethacrylat hergestellt ist.
    ORIGINAL INSPECTED
    9098 2 4/0 88 0
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