DE3734681A1 - Optisches informationsaufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Informationsaufzeich­ nungsmedium und die Verbesserung der Korrosionsbeständig­ keit einer auf einem Substrat aus einem Polycarbonatharz ausgebildeten Aufzeichnungsschicht.

Das optische Aufzeichnungssystem zeichnet sich durch solche Eigenschaften oder Vorteile, wie Handlichkeit, aus, die eine kontaktlose Aufzeichnung und Wiedergabe, eine hohe Be­ ständigkeit gegenüber Schmutz oder Kratzern und ein Spei­ chervermögen, das mehrere 10- oder 100-mal größer als das von magnetischen Aufzeichnungssystemen mit elektromagneti­ scher Induktion ist, ermöglichen. Es wird z. B. nicht nur für sogenannte Compact-Disks oder Laser-Disks, wobei Tonsi­ gnale oder Videosignale digital aufgezeichnet werden, ver­ wendet, sondern man nimmt auch an, daß es bei der Ablage von Codeinformationen oder bei Bildinformationen mit einer großen Speicherkapazität verwendet werden kann.

Unter den optischen Informationsaufzeichnungsmedien gibt es eine große Vielzahl von optischen Platten zum einmaligen Beschreiben oder magneto-optischen Platten, die nicht zu den vorgenannten Compact-Disks gehören, die nur zur Wieder­ gabe geeignet sind; jedoch besteht jedes jeweils aus einer Informationsaufzeichnungsschicht, die auf einem durchsich­ tigen Substrat aus einem Polycarbonatharz ausgebildet ist.

Ein Polycarbonatharz ist ein für Substrate von optischen Aufzeichnungsmedien geeignetes Material, da es die folgen­ den Eigenschaften besitzt: Es weist eine Wärmebeständigkeit zum Zeitpunkt der Schmelzverformung auf und kann mit Leich­ tigkeit verformt werden; es verändert sich nicht in seiner Qualität nach dem Verformen zu Platten und besitzt hervor­ ragende mechanische Eigenschaften.

Als Aufzeichnungsmaterial für die Informationsaufzeich­ nungsschicht sind andererseits auch schon metallische Auf­ zeichnungsmaterialien, wie Schichten aus amorphen Selten­ erdmetall/Übergangsmetall-Legierungen für magneto-optische Platten, eingesetzt worden. So ist z. B. bekannt, daß Mate­ rialien, wie TbFeCo, TbFe und GdFe hinsichtlich ihrer Emp­ findlichkeit oder ihres Lesevermögens und dergleichen, ge­ eignet sind.

Wenn man ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium mit einer Informationsaufzeichnungsschicht aus dem oben genann­ ten metallischen Aufzeichnungsmaterial verwendet, ergibt sich ein Problem insoweit, daß nämlich seine Korrosionsbe­ ständigkeit verbessert werden muß.

Wenn man tatsächlich ein optisches Informationsaufzeich­ nungsmedium, z. B. eine Compact-Disk oder eine magneto-op­ tische Platte mit einem Substrat aus einem Polycarbonat­ harz, bei hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit lagert, kommt es zu Korrosionserscheinungen in der Aufzeichnungs- oder Reflexionsschicht. Es wird daher eine schlechtere Wie­ dergabe durch die Korrosion verursacht, so daß diese ein ernsthaftes Problem für optische Informationsaufzeichnungs­ medien darstellt, die eigentlich eine hohe Verläßlichkeit garantieren sollten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein optisches Informa­ tionsaufzeichnungsmedium mit einem Substrat aus einem Poly­ carbonatharz zu schaffen, mit dem das Auftreten von Korro­ sion unterdrückt werden kann.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein optisches In­ formationsaufzeichnungsmedium zu schaffen, das eine bessere Wiedergabe hervorbringt, wobei eine hohe Verläßlichkeit ge­ währleistet ist.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht des wesentlichen Aufbaus einer Ausführungsform einer magneto-optischen Platte,

Fig. 2 die Veränderungen der Fehlerrate in Abhängigkeit mit der Zeit bei verschiedenen Restchlorionenge­ halten in den jeweiligen magneto-optischen Plat­ ten, und

Fig. 3 eine Teilschnittansicht des wesentlichen Aufbaus einer Compact-Disk.

Bei der sorgfältigen, sich über einen langen Zeitraum er­ streckenden Untersuchung zur Aufklärung des Mechanismus der Korrosionsentstehung in optischen Informationsaufzeich­ nungsmedien mit einem Polycarbonatharz als Substratmaterial hat man festgestellt, daß der Restchlorionengehalt im Sub­ strat diesen Mechanismus beträchtlich beeinflußt.

Das erfindungsgemäße optische Informationsaufzeichnungsme­ dium mit einer auf einem Substrat aus einem Polycarbonat­ harz ausgebildeten Informationsaufzeichnungsschicht, von der Signale optisch gelesen werden, wurde auf der Grundlage der vorgenannten Untersuchungen hergestellt und es ist da­ durch gekennzeichnet, daß das Substrat einen Restchlorio­ nengehalt von nicht mehr als 1,0 ppm aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen Informationsaufzeich­ nungsmedium wird das als Substratmaterial verwendete Poly­ carbonatharz nach dem Phosgen-Verfahren hergestellt, bei dem eine zweiwertige Phenolverbindung (z. B. Bisphenol A) mit Phosgen in Gegenwart eines sauren Bindemittels (z. B. einer Alkaliverbindung, wie Natriumhydroxid) und eines Lö­ sungsmittels (Methylenchlorid) umgesetzt wird. Die in die­ ser Weise erhaltenen Polycarbonatharze stellen insbesondere verzweigte Polycarbonatharze mit multifunktionellen organi­ schen Verbindungen mit mehr als drei funktionellen Gruppen mit einer phenolischen Hydroxylgruppe als Verzweigungsmit­ tel, ein langkettiges alkyl-terminiertes Polycarbonatharz mit einer einfunktionellen organischen Verbindung, wie ein langkettiges Alkylsäurechlorid oder ein langkettiger Alkyl­ ester, der mit Phenol als Terminator permutiert ist, ein langkettiges alkyl-terminiertes und verzweigtes Polycarbo­ natharz mit dem vorgenannten Verzweigungsmittel und Termi­ nator sowie eine Mischung aus diesen Verbindungen, die nicht zu den gewöhnlichen Polycarbonatharzen gehören, dar.

Diese Polycarbonatharze werden in der Regel zu Substraten geformt, indem man sie als Pellets in eine Spritzgießvor­ richtung gibt, mit einer Heizvorrichtung verwirbelt und sie in metallische Gießformen ausstößt. Der Restchlorionenge­ halt in dem geformten Substrat, das nach dem Spritzgießver­ fahren erhalten wurde, wird jedoch erfindungsgemäß auf ei­ nem Wert von nicht mehr als 1,0 ppm gehalten. Es ist bei Untersuchungen festgestellt worden, daß sich die Fehlerrate erhöht, wenn der Restchlorionengehalt die Grenze von 1,0 ppm überschreitet.

Zur Erniedrigung des Restchlorionengehalts sollten die nach dem Phosgen-Verfahren hergestellten Polycarbonatharze ent­ sprechend gereinigt werden. In diesem Zusammenhang sei bei­ spielsweise die wiederholte Durchführung eines Waschverfah­ rens mit gereinigtem Wasser zur vollständigen Entfernung von Elektrolytmaterialien, wie Salze, Alkaliverbindungen oder andere Verunreinigungen aus der nach dem Phosgen-Ver­ fahren gebildeten Polymerlösung und dergleichen, oder das sorgfältige Austreiben des Methylenchlorids aus dem Poly­ carbonatharz als nützliche Maßnahmen zur Erniedrigung des Chlorgehalts in Polycarbonatharzen erwähnt, wodurch schließlich die Verminderung des Restchlorionengehalts zum Zeitpunkt der Substratverformung erreicht wird.

Es verbleiben im allgemeinen noch beträchtliche Mengen an Chlorionen in den auf dem Markt erhältlichen Polycarbonat­ harzen, so daß ihr Restchlorionengehalt während des Verfor­ mens in Substrate hohe Werte von 1,3 bis 1,6 ppm erreicht.

Die im Polycarbonatharzpolymer verbliebene Restchlorionen sind auf den Elektrolyt Natriumchlorid, das Lösungsmittel Methylenchlorid oder auf das Chlorion, das mit dem Ende des Polymeren verbunden ist, zurückzuführen und üben einen deutlich schädlichen Einfluß auf die Korrosionsbeständig­ keit eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums aus.

Obwohl man annehmen könnte, daß das Waschen des Substrats zur Unterdrückung des Einflusses der Restchlorionen helfen würde, ist dies nur eine zeitbedingte Maßnahme und kann so­ mit nicht zu der endgültigen Lösung des Problems führen. Es ist daher vorgeschlagen worden, eine Schutzschicht aufzu­ tragen. Da jedoch schon ein winziger Riß eine Korrosion verursacht, kann auch diese Maßnahme das Problem von Grund auf nicht lösen.

Man ist daher erfindungsgemäß wieder auf das Reinigungsver­ fahren für Polycarbonatharze zurückgekommen, wodurch die Unterdrückung von Korrosionserscheinungen in der Informa­ tionsaufzeichnungsschicht von optischen Informationsauf­ zeichnungsmedien durch sorgfältiges Entfernen der Chlor­ ionen, die in dem als Substratmaterial verwendeten Polycar­ bonatharz enthalten sind, erreicht wird, so daß der Chlor­ ionengehalt im Substrat auf einen Wert von nicht mehr als 1,0 ppm gehalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beispiele näher erläutert.

Beispiele

Man stellt zunächst Polycarbonatharzpellets her, die je­ weils unterschiedlich intensiven Chlorionenentfernungsver­ fahren unterworfen worden sind und gibt sie in eine Spritz­ gießvorrichtung und führt ein Spritzgießverfahren bei einer Heiztemperatur von 320 bis 360°C und einer Metallschmelz­ temperatur von 80 bis 115°C durch und verformt somit ein plattenähnliches Substrat von 1,2 mm Dicke. Die in dieser Weise erhaltenen Substrate bezeichnet man als Substrat A bis D.

Als nächstes mißt man den Restchlorionengehalt, der in den Substraten A bis D verblieben ist. Für diese Messungen be­ dient man sich in diesem Fall der potentiometrischen Titra­ tion bei konstantem Strom.

Hierzu schneidet man eine 5 g schwere Probe von den jewei­ ligen Substraten ab, wiegt diese genau und löst sie in 150 ml Methylenchlorid und fügt dann Aceton dazu. Danach mißt man sofort die Chloriddichte in einer potentiometrischen Titration unter Verwendung eines automatischen Titrators in einer 0,005 m Silbernitrat/Aceton-Lösung. Bei dem hierbei verwendeten automatischen Titrator handelt es sich um ein COMTITE-7-Modell von Hiranuma Reporting Titrator.

Aus den Meßergebnissen geht hervor, daß der Restchlorionen­ gehalt des Substrats A 0,9 ppm, der des Substrats B 1,2 ppm, der des Substrats C 1,3 ppm und der des Substrats D 1,9 ppm beträgt.

Man stellt als nächstes eine magneto-optische Platte (siehe Fig. 1) her, wobei man der Reihe nach eine Si₃N₄-Schicht 2 mit einer Schichtdicke von 50 nm (500 Å), eine TbFeCo- Schicht 3 mit einer Schichtdicke von 80 nm (800 Å) (die TbFeCo-Schicht 3 dient hier als Aufzeichnungsschicht) und eine mit ultravioletter Strahlung gehärtete Harzschicht 4 mit einer Dicke von 5 µm unter Bildung von Schichten auf dem jeweiligen Substrat 1 (Substrate A bis D) aufbringt.

Man berechnet nun die Erhöhung der Fehlerrate bei den je­ weiligen, in dieser Weise erhaltenen magneto-optischen Platten. Bei der Berechnung werden die jeweiligen magneto­ optischen Platten bei einer Temperatur von 90°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% konserviert, und die Erhö­ hung der Fehlerrate in Abhängigkeit der Zeit ergibt sich aus dem Verhältnis zu dem Wert im Anfangszustand. Die je­ weiligen Ergebnisse sind aus Fig. 2 zu entnehmen. In dieser Figur repräsentiert die Kurve A die magneto-optische Platte mit dem Substrat A, die Kurve B die magneto-optische Platte mit dem Substrat B, die Kurve C die magneto-optische Platte mit dem Substrat C und die Kurve D die magneto-optische Platte mit dem Substrat D.

Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß sich die Fehlerrate in dem Substrat 1, worin der Restchlorionengehalt einen Wert von nicht mehr als 1,0 ppm einnimmt (die magneto-optische Platte mit dem Substrat A) kaum erhöht, was durch die vor­ teilhaften Antikorrosionserscheinungen zum Ausdruck kommt. Wenn dagegen der Restchlorionengehalt den Wert von 1,0 ppm überschreitet, so erhöht sich die Fehlerrate, was auf die Entstehung von Korrosion zurückzuführen ist. Es sei hier festgestellt, daß, mit der Erhöhung des Restchlorionenge­ halts, diese Tendenz mehr und mehr bestätigt wird.

Man stellt weiterhin eine Compact-Disk (siehe Fig. 3) unter Verwendung eines Substrats mit einem niedrigen Restchlorio­ nengehalt (Substrat A) her, und beschichtet dieses der Rei­ he nach mit einer Aufzeichnungsschicht 5 aus einer Alumini­ umschicht mit einer Dicke von 150 nm (1500 Å) und einer ul­ traviolettgehärteten Harzschicht 6 mit einer Dicke von 10 µm. Man hat bei den in dieser Weise hergestellten Compact­ Disk festgestellt, daß es bei diesen zu keinen Korrosions­ erscheinungen kommt und diese demzufolge vorteilhafte Kon­ servierungseigenschaften besitzen.

Die Erfindung ist anhand der Ergebnisse der Beispiele er­ läutert worden. Es ist daher selbstverständlich, daß diese Erfindung nicht nur auf die vorgenannten magneto-optischen Platten oder Compact-Disks, sondern auch auf andere ver­ schiedene Typen von optischen Informationsaufzeichnungsme­ dien, wie optische Platten zum einmaligen Beschreiben, an­ gewendet werden kann. Die Struktur der hier beschriebenen Medien dient daher nur zur Erläuterung und nicht zur Ein­ schränkung.

Es ist gezeigt worden, daß mit dem erfindungsgemäßen opti­ schen Informationsaufzeichnungsmedium die Entstehung von Korrosionserscheinungen in der Informationsaufzeichnungs­ schicht auf bedeutsame Weise unterdrückt werden kann, da der in dem Polycarbonatharzsubstrat verbliebene Restchlor­ ionengehalt auf einen Wert von nicht mehr als 1,0 ppm ge­ halten wird. Auf diese Weise erhält man ein optisches In­ formationsaufzeichnungsmedium, das eine bessere Wiedergabe hervorbringt, wobei außerdem eine überlegene, langandauern­ de Verläßlichkeit gewährleistet werden kann.

Claims (3)

1. Optisches Informationsaufzeichnungsmedium mit einer auf einem Substrat aus einem Polycarbonatharz ausgebildeten optischen Informationsaufzeichnungsschicht, von der Signale optisch gelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der in den Substrat enthaltenen Restchlorionen nicht mehr als 1,0 ppm beträgt.

2. Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat unter Verwendung eines Polycarbonatharzes geformt worden ist.

3. Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbonatharz zur Entfernung der Restchlorionen durch genügendes Waschen in gereinigtem Wasser unter Bildung eines Substrats mit ei­ nem Chlorionengehalt von nicht mehr als 1,0 ppm gereinigt worden ist.