DE3780603T2

DE3780603T2 - Substrat fuer optische elemente.

Info

Publication number: DE3780603T2
Application number: DE8787119155T
Authority: DE
Inventors: Rin-Ichi Kakuta; Akihiro Wada
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1986-12-25
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: EP0273397A2; DE3780603D1; EP0273397B1; CA1324699C; EP0273397A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Substrat für ein optisches Element. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat für ein optisches Element, enthaltend ein regelloses Copolymer, das eine Methylmethacrylateinheit, eine Einheit einer aromatischen Vinylverbindung, eine Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure und eine hexagonale Säureanhydrideinheit in spezifischen Gewichtsverhältnissen umfaßt, wobei das Substrat eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, thermische Stabilität, Durchsichtigkeit, Kratzbeständigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften für Metallschichten hat und vorteilhafterweise eine niedrige Doppelbrechung und Verwerfung aufweist. Der hier verwendete Ausdruck "Substrat für ein optisches Element" definiert einen Substratkörper für ein optisches Element. Der hier verwendete Ausdruck "optisches Element" definiert alle Typen von Elementen, bei denen Lichtdurchlässigkeit, Brechung, Reflexion und andere optische Eigenschaften ausgenutzt werden. Repräsentative Beispiele für optische Elemente umfassen eine optische Platte, wie eine digitale Audioplatte, eine Videoplatte und eine Platte, die befähigt ist, nach dem Aufzeichnen direkt abgelesen zu werden, einen Spiegel, eine Linse u. dgl. Das Substrat für eine optische Platte nach der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für ein Medium für Informationen in hoher Dichte für die Verwendung in einer Aufzeichnungs- und Playback-Vorrichtung. Diese Vorrichtung wandelt analoge Informationen in digitale Informationen um und zeichnet die digitalen Informationen in hoher Packungsdichte mittels eines Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium auf. Weiterhin ist infolge der Einfachheit und der Vorteile die Vorrichtung Gegenstand öffentlicher Aufmerksamkeit geworden.

Diskussion der verwandten Technik

Der oben erwähnte und hier verwendete Ausdruck "optische Platte" definiert eine Informationsplatte, die in Reflexion optisch abgelesen wird, und umfaßt beispielsweise eine digitale Audioplatte (DAD), eine Videoplatte (VD) und eine sogenannte nach dem Schreiben direkt ablesbare Platte (DRAW) und eine sogenannte löschbare, nach dem Schreiben direkt ablesbare Platte (E-DRAW).
Bei einer DAD wird die Audioinformation, die fein in Signale zerlegt und in ein binäres Zahlensystem von "0" und "1" umgewandelt worden ist, auf einer Schicht, die zum Reflektieren eines Laserstrahls befähigt ist, d. h. auf einer Metallschicht, als eine Reliefstruktur mit einem Zinnenornament-Profil von Flächen aufgezeichnet, die abwechselnd bei einem höheren und einem niedrigeren Niveau (Informations-Bits), bisweilen als definierte Blöcke und Pits, angeordnet sind. Die Reliefstruktur wird mittels eines Laserstrahls abgelesen, und die Signale des Laserstrahls werden entsprechend dem binären Zahlensystem in elektrische Signale umgewandelt und dann als Klang wiedergegeben. Im allgemeinen wird eine solche Platte, die eine Reliefstruktur aus einer Metallschicht aufweist, die zum Reflektieren eines Laserstrahls befähigt ist, durch Formen eines durchsichtigen Kunstharzes zu einem plattenförmigen Substrat mit einer Reliefstruktur und Ausbilden einer Metallschicht auf der Reliefstruktur-Oberfläche durch Vakuumverdampfungsbeschichtung od. dgl. erhalten.
Bildinformationen können in gleicher Weise als Reliefstruktur auf einer Metallschicht aufgezeichnet werden, die zum Reflektieren eines Laserstrahls befähigt ist, so daß sich eine VD zu ergibt.
Computerprogramme und -daten können ebenfalls auf einer optischen Platte als Reliefstrukturen aufgezeichnet werden, so daß sich eine optische Platte ergibt, die als Informationsplatte für Computerprogramme und -daten verwendbar ist. Platten, wie Informationsplatten für Computer, oder eine Platte, die fähig ist, direkt nach dem Schreiben oder Aufzeichnen abgelesen zu werden (DRAW-Platte), ziehen die besondere Aufmerksamkeit auf sich. Außerdem ist nun eine optische Platte entwickelt worden, die fähig ist, beschrieben und gelöscht zu werden [löschbare, direkt nach dem Schreiben ablesbare Platte (E-DRAW-Platte)]. Auf dem Gebiet von DRAW-Platten werden verschiedene Typen von Aufzeichnungsschichten angewendet. Beispiele für solche Aufzeichnungsschichten schließen (1) eine Schicht, in der durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl Löcher ausgebildet werden, (2) eine Schicht, bei der die Ausbildung von Blasen durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl ausgenutzt wird, und (3) eine Schicht ein, bei der die magnetische Richtung durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl wechselt. Die Aufzeichnungsschicht des obigen Typs (3) ist für E-DRAW-Platten verwendbar.
Um die Reliefstruktur bei den oben erwähnten verschiedenen optischen Platten mittels eines Laserstrahls abzulesen, muß die Laserstrahl-Interferenz ermittelt werden, die durch den Phasenunterschied zwischen einem direkt auf einen Detektor einfallenden Laserstrahl und einem das Substrat durchquerenden und den Detektor erreichenden Laserstrahl verursacht wird. Deshalb muß das als Material für ein Substrat für optische Platten verwendete Kunstharz die folgenden Anforderungen erfüllen:
(1) das Kunstharz muß eine hohe Durchlässigkeit für Laserstrahlen haben;
(2) nachdem das Kunstharz zu einem Plattensubstrat verformt worden ist, muß die Orientierung der Moleküle in dem Kunstharz gering sein, so daß die Doppelbrechung des Laserstrahls klein ist;
(3) nachdem das Kunstharz zu einem Plattensubstrat verformt worden ist, darf der Brechungsindex des Kunstharzes über die gesamte Platte nicht variieren;
(4) das Kunstharz darf keine Verunreinigungen enthalten;
(5) das Kunstharz muß eine gute Verformungsbeständigkeit unter Einwirkung von Wärme haben;
(6) das Kunstharz muß gut aufnahmefähig für die Vakuumaufdampfung eines Metalls sein;
(7) das Kunstharz muß gute Verformungseigenschaften haben und fähig sein, zu einem Plattensubstrat mit einem scharfen Pit- Muster verformt zu werden;
(8) Das Kunstharz muß eine gute Haftfähigkeit für eine reflektierende Schicht haben,
(9) nachdem das Kunstharz zu einem Plattensubstrat verformt worden ist, muß die Dicke über die gesamte Platte einheitlich sein, und
(10) nachdem das Kunstharz zu einem Plattensubstrat verformt worden ist, muß die Platte hinsichtlich ihrem Freisein von im Lauf der Zeit auftretender Verwerfung stabil sein.
Neben den vorstehenden Anforderungen sollte das Kunstharz keine Verunreinigungen, wie das Polymerisationslösungsmittel, enthalten, und es sollte nicht hydrolysierbar sein.
Bislang ist Polymethylmethacrylat (PMMA) als Material für Substrate für optische Platten verwendet worden. Die Feuchtigkeitsabsorption von PMMA ist jedoch hoch, und folglich wird sich eine optische Platte, bei der PMMA als Material für das Substrat verwendet worden ist, infolge der Absorption von Feuchtigkeit durch das Substrat mit der Zeit verwerfen. Um diesen Nachteil auszuschalten, ist eine optische Platte vorgeschlagen worden, bei der ein aus PMMA-Harz hergestelltes Substrat mit einem Kunstharz mit guten Sperreigenschaften gegenüber Wasser, wie Polyvinylidenchlorid, beschichtet ist. Für die Herstellung einer solchen Platte ist jedoch ein mühsamer Arbeitsschritt erforderlich.
Ein Polycarbonatharz ist ebenfalls als Material für ein Substrat für optische Platten verwendet worden. Das aus diesem Harz hergestellte Substrat ist jedoch wegen des inhärenten Vorhandenseins von Verunreinigungen, wie Chrom und Dichlormethan, die die reflektierende Schicht zerstören können, mangelhaft. Die Verunreinigung des Substrats mit Chrom wird während der Verformung des Harzes verursacht, die üblicherweise bei hohen Temperaturen durchgeführt wird. Die Verunreinigung des Substrats mit Dichlormethan wird durch das Dichlormethan verursacht, das als Polymerisationslösungsmittel verwendet wird und nicht entfernt worden ist. Weiterhin würde ein aus Polycarbonatharz hergestelltes Substrat mit der Zeit hydrolysiert, und dies würde zu einer Zerstörung der Haftfähigkeit der reflektierenden Schicht, die an dem Substrat haftet, führen.
Weiterhin sind optische Platten vorgeschlagen worden, bei denen ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Styrol (Methylmethacrylat/Styrol gewichtsmäßig = 60/40 oder 30/70) als Material für Substrate verwendet werden (vgl. japanische offengelegte Patentanmeldungsschriften No. 57-33446/1982 und No. 57- 162135/1982). Diese Substrate haben jedoch eine mangelnde Verformungsbeständigkeit bei Einwirkung von Wärme, und ihre Doppelbrechung ist unvorteilhaft hoch.
Die vorliegenden Erfinder haben früher ein Substrat für eine optische Platte vorgeschlagen, das aus einem ein Copolymer eines Methacrylsäureesters und einer aromatischen Monoalkenylverbindung enthaltenden Harz hergestellt ist (vgl. japanische offengelegte Patentanmeldungsschrift No. 58-88843/1983). Dieses Substrat genügt weitgehend den Standardanforderungen für DAD- Platten mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 1,2 mm. Jedoch ist es schwierig, bei diesem Substrat die Standardanforderungen für DRAW-Platten mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 1,2 mm zu erreichen. Beispielsweise wird infolge des vergrößerten Durchmessers der DRAW-Platten der Abstand, in dem ein geschmolzenes Harz bei Anwendung des Spritzgießens von dem mittleren Teil zu dem Randteil der Form fließt, groß gegenüber dem Fall der Formung von DAD-Platten. So tritt leicht eine Orientierung der Moleküle des geschmolzenen Harzes ein, was zu einer Erhöhung der Doppelbrechung führt. Deshalb ist es bei einem aus diesem Harz hergestellten Substrat schwierig, für die Doppelbrechung einen so kleinen Wert wie 40 nm oder weniger, wie er als Standardwert für DRAW-Platten erforderlich ist, und weiterhin einen so kleinen Wert wie 20 nm oder weniger zu erreichen, wie er als Standardwert für E-DRAW- Platten erforderlich ist.
Die vorliegenden Erfinder haben weiterhin ein Substrat für eine optische Platte vorgeschlagen, das aus einem Harz hergestellt ist, das ein Copolymer enthält, das durch Copolymerisieren von 40 bis 70 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 5 bis 20 Gewichtsteilen eines Esters einer Methacrylsäure und eines gesättigten aliphatischen einwertigen Alkohols mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und 25 bis 40 Gewichtsteilen einer aromatischen Monoalkenylverbindung erhalten wird, wobei das Copolymer eine Lösungsviskosität von 3 bis 10 cps, gemessen bei 25ºC an einer 10 %igen Lösung des Copolymers in Methylethylketon, und eine Doppelbrechung von 100 nm oder weniger hat (vgl. japanische offengelegte Patentanmeldungsschrift No. 59-108012/1984). Dieses Substrat ist bezüglich der Doppelbrechung und der Feuchtigkeitsabsorption zufriedenstellend. Jedoch mangelt es dem Substrat an Wärmebeständigkeit, die erforderlich ist, wenn auf dem Substrat eine reflektierende Schicht durch Kathodenzerstäubung od. dgl. ausgebildet wird, und es leidet daran, daß leicht Kriechen auftritt, wenn eine unter Verwendung des Substrats hergestellte Platte über einen langen Zeitraum unter warmen Bedingungen schräg gestellt und gelagert wird.
Auch ist, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldungsschrift No. 60-133004/1985 offenbart ist, vorgeschlagen worden, als optisches Aufzeichnungsmedium für Informationen in hoher Dichte ein Harz aus einem Copolymer zu verwenden, das eine Methylmethacrylateinheit, eine Estereinheit, wie sie durch Veresterung von Methacrylsäure mit einem einwertigen gesättigten aliphatischen Alkohol mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen erhalten wird, eine aromatische Monoalkenyleinheit, eine ungesättigte aliphatische Säureeinheit und/oder eine hexagonale Säureanhydrideinheit enthält. Die Verformungstemperatur dieses Harzes ist mit 70 bis 85ºC niedrig, wahrscheinlich infolge der Einarbeitung von C&sub3;-C&sub6;-Estereinheiten in das Harz in einer so großen Menge wie von 4 bis 16 Gew. -%, bezogen auf das Gewicht des Harzes. Wenn deshalb eine dieses Harz als Substrat enthaltende optische Platte auf eine Hardware mit Aufzeichnungs- und Playback-Funktionen montiert und über einen längeren Zeitraum betrieben wird, was zur Folge hat, daß die Temperatur der Platte auf beispielsweise bis etwa 60ºC oder mehr ansteigt, tritt Verwerfung der Platte auf. Diese Verwerfung beeinflußt nachteilig das Aufzeichnen und das Playback der Hardware.
Bei einem Spiegel umfaßt das herkömmliche Verfahren zu seiner Herstellung das Auftragen einer reflektierenden Metallschicht auf die gesamte Rückseite eines Glassubstrats durch ein beliebiges Verfahren, wie Vakuumverdampfungsbeschichtung, Kathodenzerstäubung, Ionenplattierung u. dgl., worauf wahlweise das weitere Auftragen einer Schutzschicht folgen kann. In neuerer Zeit ist wegen der Vorteile eines Kunststoffsubstrats bezüglich des geringen Gewichts, der Einfachheit der Massenproduktion und der Schlagfestigkeit, verglichen mit denen eines Glassubstrats, die Verwendung von Kunststoffen als Spiegelsubstrat anstelle von Glas auf dem einschlägigen Gebiet wünschenswert geworden, insbesondere auf dem Gebiet von Spiegeln für Fahrzeuge. Die Nachfrage nach einem Kunststoffspiegel ist rasch angestiegen, da es bei einem Kunststoffspiegel leichter ist, die neueren Anforderungen nach einem Farbspiegel und einem mit blendfreien Eigenschaften ausgestatteten Spiegel zu erfüllen.
Ein repräsentatives Bespiel für die Kunststoffe, die als Substrat für einen Kunststoffspiegel verwendet werden, ist ein Polymethylmethacrylatharz. Jedoch ist dieses Harz von Natur aus hygroskopisch. Deshalb besteht bei dem durch Aufbringen einer nicht-hygroskopischen reflektierenden Schicht aus einem Metall auf die Oberfläche einer Seite des Polymethylmethacrylatsubstrats hergestellten Spiegel das Problem der Verwerfung infolge der Absorption von Feuchtigkeit von der offenen Seite des Spiegels her, die von der reflektierenden Schicht entfernt ist. Deshalb ist die Verwendung des Kunststoffsubstrats eingeschränkt, und insbesondere ist noch nicht verwirklicht worden, daß dieses Substrat als ein Spiegelsubstrat in Fahrzeugen akzeptabel ist.
Hinsichtlich einer Linse ist, wie im Falle von Spiegeln, die Nachfrage nach einem Kunststoffprodukt aufgrund der Vorteile des geringen Gewichts und der Massenproduzierbarkeit rasch angestiegen. Repräsentative Beispiele für für eine Kunststofflinse verwendbare Kunststoffe sind ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonatharz und ein Allyldiglykolcarbonatharz. Das Polymethylmethacrylatharz ist hochgradig hygroskopisch und hat folglich eine geringe Abmessungstabilität, so daß Linsen, die das Harz als Substrat enthalten, nicht geeignet sind für die Verwendung in einem optischen Präzisionsinstrument. Die Temperatur, bis zu der das Polymethylmethacrylatharz wärmebeständig ist, beträgt nur etwa 80 bis 90ºC, selbst bei absolut trockenen Bedingungen. Die Temperatur wird durch die Absorption von Feuchtigkeit durch das Harz gesenkt. Wenn deshalb eine aus dem Harz bestehende Linse in einer Umgebung mit erhöhter Temperatur, beispielsweise in der Nähe der Lampe eines Wagens, verwendet wird, muß die Linse dick sein, damit verhindert wird, daß die Linse durch die Wärme deformiert wird. Die Notwendigkeit der Dicke ist aus der Sicht der Herstellungskosten nachteilig. Außerdem ist der Brechungsindex von Polymethylmethacrylatharz mit 1,49 niedrig. Deshalb hat der Brennpunktsabstand der aus dem Harz bestehenden Linse eine große Länge, was zur Folge hat, daß die Herstellung einer dünnen Linse schwierig wird.
Auf der anderen Seite besteht im Hinblick auf Polycarbonatharz der Nachteil, daß seine Lichtdurchlässigkeit mit etwa 88 % niedrig ist. Bei dem Polycarbonatharz besteht die Tendenz der Molekülorientierung, und folglich besteht die Tendenz, daß nachteiligerweise Doppelbrechung auftritt. Das Polycarbonatharz hat eine geringe Härte, ausgedrückt durch die Rockwellhärte oder die Bleistift-Härte, wie sie später definiert sind. Deshalb ist die aus dem Harz bestehende Linse kratzempfindlich, und wenn sie über einen längeren Zeitraum verwendet wird, färbt sich ihre Oberfläche weiß, was den Nachteil von diffuser Reflexion mit sich bringt.
Im allgemeinen wird für die Herstellung einer Linse ein Allyldiglykolcarbonatharz, das ein wärmehärtbares Harz ist, verwendet. Infolge der wärmehärtenden Eigenschaften ist dieses Harz von Schrumpfung zu dem Zeitpunkt begleitet, wenn die Linse hergestellt wird. Deshalb ist für das Harz eine Nachbehandlung erforderlich. Aus dem vorstehenden Grund ist der Hauptverwendungszweck von Allyldiglykolcarbonatharz auf eine Linse für Brillen beschränkt. Dieses Harz ist jedoch nicht verwendbar für die Herstellung von Hochpräzisionslinsen in Massenproduktion, wie für Suchlinsen, Kondensorlinsen, Flutlichtlinsen, Blitzlicht-Diffuserlinsen und photographische Linsen für Kameras sowie für Linsen mit nicht-sphärischer Oberfläche und Linsen für Televisions-Video-Projektoren, die in einem Compact-Disc- Abspielgerät verwendet werden. Der Brechungsindex von Allyldiglykolcarbonatharz ist mit etwa 1,50 niedrig. Folglich ist, wie im Falle des Polymethylmethacrylatharzes, der Brennpunktsabstand der aus diesem Harz bestehenden Linse von großer Länge, und folglich ist es schwierig, durch Verwendung dieses Harzes eine dünne Linse zu erhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Mit dem Blick auf die Entwicklung eines Substrats für ein optisches Element, das frei ist von den vorstehend genannten Nachteilen herkömmlicher Substrate, wurden erfindungsgemäß ausgedehnte und gründliche Untersuchungen angestellt. Als Ergebnis davon wurde erfindungsgemäß überraschenderweise gefunden, daß ein regelloses Copolymer, das eine Methylmethacrylateinheit, eine Einheit einer aromatischen Vinylverbindung, eine Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure und eine hexagonale Säureanhydrideinheit bei spezifischen Gewichtsverhältnissen umfaßt, ein Substrat für ein optisches Element, wie für eine optische Platte, einen Spiegel, eine Linse u. dgl., liefert, das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, thermische Stabilität, Durchsichtigkeit, Kratzbeständigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften für eine Metallschicht hat und das vorteilhafterweise eine geringe Doppelbrechung und Verwerfung aufweist. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser neuen, unerwarteten Erkenntnis.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Substrat für ein optisches Element mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, thermischer Stabilität, Durchsichtigkeit, Kratzbeständigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften für eine Metallschicht zu schaffen, das vorteilhafterweise eine niedrige Doppelbrechung und geringe Verwerfung aufweist.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung deutlich, in welcher ist:

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 eine schematische erläuternde Ansicht, die den Ablesevorgang bei einer Art einer optischen Platte veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht auf einen Teil einer Form einer optischen Platte; und
Fig. 3 ist eine schematische Querschnittansicht einer anderen Form einer optischen Platte, bei der sowohl die Vorder- als auch die Rückseite für die Aufzeichnung von Informationen genutzt werden kann.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind gleiche Teile oder Bereiche mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat für ein optisches Element vorgesehen, enthaltend ein regelloses Copolymer, das (A) eine Methylmethacrylateinheit, (B) eine Einheit einer aromatischen Vinylverbindung, (C) eine Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure und (D) eine hexagonale Säureanhydrideinheit der Formel:
worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, wobei die Gewichtsverhältnisse der Einheiten (A), (B), (C) und (D), bezogen auf das Gesamtgewicht der Einheiten (A), (B), (C) und (D), die als a, b, c bzw. d definiert sind, die folgenden Beziehungen erfüllen:
a + b + c + d = 100
88,9≥a≥40,
56≥b≥1,
10≥C≥1, und
50≥d≥9,1,
und wobei das regellose Copolymer eine Viskosität von 0,002 bis 0,01 Pa·s (2 bis 10 cps), gemessen bei 25ºC an einer Lösung von 10 Gew.-% des regellosen Copolymers in Methylethylketon, aufweist.
Der Gehalt (a) an Methylmethacrylateinheit in dem regellosen Copolymer liegt in dem Bereich von 40 bis 88,9 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers. Wenn der Gehalt niedriger ist als 40 Gew.-%, weist das in dem fertigen Substrat enthaltene Copolymer nachteiligerweise eine hohe Doppelbrechung auf. Der Gehalt an Methylmethacrylateinheit ist wegen der Notwendigkeit der Einarbeitung der anderen monomeren Einheiten in das Copolymer niedriger als 88,9 %. Es ist zu bevorzugen, daß der Gehalt vom Standpunkt der Erreichung einer Verminderung der Feuchtigkeitsabsorption und der Verbesserung der Abmessungsstabilität des fertigen Substrats für das optische Element niedriger als 75 % ist.
Beispiele für Einheiten (B) der aromatischen Vinylverbindung umfassen die, die von einer aromatischen Vinylverbindung abgeleitet sind, wie Styrol, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol und Mischungen aus diesen.
Die Einheit (B) der aromatischen Vinylverbindung trägt hauptsächlich zu der Erhöhung der Verformungstemperatur des fertigen Substrats für das optische Element und zu der Herabsetzung der Feuchtigkeitsabsorption des Substrats bei. Der Gehalt (b) des erfindungsgemäß zu verwendenden regellosen Copolymers an der Einheit der aromatischen Vinylverbindung liegt in dem Bereich von 1 bis 56 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers. Wenn der Gehalt weniger als 1 % beträgt, geht die günstige Wirkung der Einheit auf die vorstehend erwähnte Herabsetzung der Feuchtigkeitsabsorption verloren, was zur Folge hat, daß das fertige Substrat einen unerwünscht hohen Verwerfungsgrad aufweist. Wenn andererseits der Gehalt 56 Gew.-% überschreitet, hat das fertige Substrat für das optische Element eine unerwünscht hohe Doppelbrechung und weist nachteiligerweise eine Restverformungsdehnung auf.
Beispiele für die Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure schließen Einheiten ethylenisch ungesättigter aliphatischer Sauren ein, die von einer ethylenisch ungesättigten aliphatischen Säure abgeleitet sind, wie Acrylsäure, Methacrylsäure und eine Mischung von diesen. Der Gehalt des Copolymers an der Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure liegt in dem Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers. Bei der Herstellung des regellosen Copolymers, wie sie später beschrieben wird, wird zunächst ein Methylmethacrylateinheiten, die Einheiten der aromatischen Vinylverbindung und die Einheiten der ungesättigten aliphatischen Säure enthaltendes Vor-Copolymer hergestellt, und dann wird die Zyklisierungsreaktion zwischen einer Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure und der benachbarten Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure oder der Methylmethacrylateinheit durchgeführt, um eine hexagonale Säureanhydrideinheit der Formel (I), wie sie vorstehend angegeben ist, in das Vor-Copolymer einzuführen. Während dieser Reaktion wird nicht die Gesamtmenge an Einheiten der ungesättigten aliphatischen Säure des Vor- Copolymers der Ringbildung unterzogen. Eine bestimmte Menge an Einheiten der ungesättigten aliphatischen Säure verbleibt nicht-umgesetzt, und folglich ist der Gehalt des Copolymers an der Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure nicht niedriger als 1 Gew. -%. Wenn auf der anderen Seite der Gehalt an Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure 10 Gew.-% überschreitet, ist die Feuchtigkeitsabsorption des Copolymers hoch, was zur Folge hat, daß das fertige Substrat für das optische Element eine extreme Verwerfung und eine geringe Abmessungsstabilität aufweist.
Der Gehalt (d) an hexagonaler Säureanhydrideinheit der Formel (I) in dem regellosen Copolymer liegt in dem Bereich von 9,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 9,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers. Wenn der Gehalt niedriger als 9,1 % ist, sind die Wärmebeständigkeit und die thermische Stabilität des fertigen Substrats für das optische Element gering. Wenn andererseits der Gehalt 50 Gew. -% überschreitet, weist das Copolymer eine geringe Fließfähigkeit zum Zeitpunkt der Verformung auf, was zur Folge hat, daß das fertige Substrat für das optische Element eine unerwünschte Restdehnung aufweist. Auch weist das Substrat für das optische Element nachteiligerweise eine hohe Doppelbrechung auf.
Die Summe des Gehaltes (c) an Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure und des Gehaltes (d) an hexagonaler Säureanhydrideinheit in dem erfindungsgemäß zu verwendenden regellosen Copolymer erfüllt im allgemeinen die Beziehung 60≥c+d≥ 10,1, vorzugsweise 50≥c+d≥10,1, noch vorteilhafter 25≥c +d≥10,1, ausgedrückt durch Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers. Wenn die Summe weniger als 10,1 Gew.-% beträgt, ist die Verformungstemperatur des Copolymers unerwünscht niedrig, was zur Folge hat, daß das fertige Substrat für das optische Element unerwünschte Kriecheigenschaften hat und eine ungünstige Verwerfung aufweist. Insbesondere im Hinblick auf eine Linse wird es notwendig, die Dicke der Linse in nachteiliger Weise zu erhöhen, um den Problemen gewachsen zu sein, die die niedrige Verformungstemperatur des Copolymers mit sich bringt. Wenn andererseits die Summe 60 Gew.-% überschreitet, ist die Feuchtigkeitsabsorption des Copolymers hoch, was zur Folge hat, daß das fertige Substrat für das optische Element nachteiligerweise Verwerfung und Doppelbrechung aufweist. Wenn darüber hinaus die Summe 60 Gew.-% überschreitet, hat das Copolymer während der Zeit, in der das Copolymer zu einem Substrat für ein optisches Element verformt wird, eine unerwünscht geringe Fließfähigkeit.
Von dem Molekulargewicht des erfindungsgemäß zu verwendenden regellosen Copolymers wird gefordert, daß es innerhalb eines geeigneten Bereiches liegt, so daß das Copolymer gute Verformungseigenschaften sowie eine hohe mechanische Festigkeit hat. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Molekulargewicht des regellosen Copolymers durch die Lösungsviskosität für das Copolymer definiert, welche in Beziehung zu dem Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Copolymers steht. Das erfindungsgemäß zu verwendende regellose Copolymer hat eine Viskosität von 2 bis 10 mPa·s (2 bis 10 cps), vorzugsweise von 3 bis 6 mPa·s (3 bis 6 cps), gemessen bei 25ºC an einer Lösung von 10 Gew.-% des Copolymers in Methylethylketon. Die Messung wird mittels eines Cannon-Fenske-Viskosimeters durchgeführt. Wenn die Viskosität niedriger als 2 mPa·s (2 cps) ist, ist das Copolymer brüchig. Wenn die Viskosität 10 mPa·s (10 cps) überschreitet, weist das fertige Substrat für das optische Element, das aus dem Copolymer besteht, eine unerwünschte Doppelbrechung auf, und die Schmelzflußeigenschaften des Copolymers sind schlecht, was zu Schwierigkeiten bei der Verformung des Copolymers zu einem Substrat für eine optische Platte mit einer feinen Reliefstruktur führt.
Die Gehalte an den jeweiligen Einheiten (A) und (D) in dem erfindungsgemäß zu verwendenden regellosen Copolymer können nach den folgenden bekannten Methoden ermittelt werden. Der Gehalt des Copolymers an der Einheit der aromatischen Vinylverbindung kann durch Protonen-NMR ermittelt werden. Der Gehalt des Copolymers an Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure kann durch Titration mit Alkali ermittelt werden. Der Gehalt des Copolymers an hexagonaler Säureanhydrideinheit kann entweder durch ¹³C-NMR oder durch Hydrolyse zur Ringöffnung mit Druckwasser bei etwa 110ºC und anschließende Titration ermittelt werden. Der Gehalt des Copolymers an Methylmethacrylateinheit kann durch Infrarotspektrophotometrie ermittelt werden.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden regellosen Copolymers ist nicht kritisch. Beispielsweise kann das regellose Copolymer durch Durchführen der Lösungscopolymerisation, der Copolymerisation in Masse oder der Suspensionscopolymerisation der vorstehenden Komponenten Methylmethacrylat, aromatische Vinylverbindung und ungesättigte aliphatische Säure nach gebräuchlichen Verfahren hergestellt werden, wodurch ein Vorprodukt erhalten wird, das Methylmethacrylateinheiten, Einheiten der aromatischen Vinylverbindung und Einheiten der ungesättigten aliphatischen Säure enthält, wonach die Zyklisierungsreaktion zwischen einer ungesättigten aliphatischen Säureeinheit und der benachbarten ungesättigten aliphatischen Säureeinheit oder Methylmethacrylateinheit bewirkt wird.
Bei der Durchführung der Lösungscopolymerisation ist es zu bevorzugen, eine Lösung anzuwenden, die durch Auflösen des Methylmethacrylat, eine aromatische Vinylverbindung und eine ungesättigte aliphatische Säure enthaltenden Monomergemisches in einem Lösungsmittel bei einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Lösung, hergestellt wird. Bei der Herstellung der Lösung kann eine große Vielzahl von Lösungsmitteln verwendet werden. Wenn jedoch die Konzentration an ungesättigter aliphatischer Säure in der Lösung 15 Gew.-% oder weniger beträgt, ist es im allgemeinen zu bevorzugen, daß ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol, und ein Keton, wie Methylethylketon und Methylisobutylketon, verwendet wird. Wenn andererseits die Konzentration an ungesättigter aliphatischer Säure in der Lösung mehr als 15 Gew.-% beträgt, ist es vom Standpunkt der Löslichkeit des erhaltenen Copolymers in der Lösung zu bevorzugen, daß ein Ether, wie Tetrahydrofuran und ein Ethylenglykolmonoalkylether, und ein Alkanol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol und Cyclohexanol, verwendet wird.
Die Copolymerisation in Masse von Methylmethacrylat, einer aromatischen Vinylverbindung und einer ungesättigten aliphatischen Säure kann durch ein monomeres freies Radikal initiiert werden, das durch Erhitzen oder durch Bestrahlung gebildet wird. Auch kann die Copolymerisation in Masse bequem durch die Verwendung eines freie Radikale bildenden Katalysators initiiert werden. Beispiele für freie Radikale bildende Katalysatoren umfassen Diacylperoxide, wie Acetylperoxid, Lauroylperoxid und Benzoylperoxid; Hydroperoxide, wie Cumolhydroperoxid; Alkylperoxide, wie Di-tert.-butylperoxid; Peroxyester, wie tert.-Butylperoxyacetat, tert.-Butylperoxylaurat und tert.-Butylperoxybenzoat; und Azoverbindungen, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril.
Bei der Copolymerisation in Masse kann der Methylmethacrylat, eine aromatische Vinylverbindung und eine ungesättigte aliphatische Säure enthaltenden Monomermischung ein Verdünnungsmittel, wie Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Ethyltoluol, Ethylxylol, Diethylbenzol und Benzol, in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Monomermischung, zugesetzt werden, um zu ermöglichen, daß das erhaltene Copolymer das gewünschte Molekulargewicht hat.
Die Suspensionscopolymerisation von Methylmethacrylat, einer aromatischen Vinylverbindung und einer ungesättigten aliphatischen Säure kann durch Verwendung eines Polymerisationsinitiators initiiert werden, der eine geringe Löslichkeit in dem Reaktionsmedium, d. h. Wasser, besitzt, das bei der Suspensionscopolymerisation verwendet wird, der jedoch eine starke Löslichkeit in der Methylmethacrylat, eine aromatische Vinylverbindung und eine ungesättigte aliphatische Säure enthaltenden Monomermischung besitzt. Beispiele für solche Polymerisationsinitiatoren umfassen Diacylperoxide, wie Acetylperoxid, Lauroylperoxid und Benzoylperoxid, und Azoverbindungen, wie 2,2'- Azobisisobutyronitril. Dem die Monomermischung und den Initiator enthaltenden Reaktionssystem kann ein Stabilisator, wahlweise zusammen mit einem Hilfsstabilisator, zugesetzt werden, um die gewünschte Dispergierung der Monomermischung in dem Reaktionsmedium zu ermöglichen. Geeignete Beispiele für Stabilisatoren sind wasserlösliche Polymere. Gebräuchliche Stabilisatoren, die kaum wasserlösliche pulverförmige anorganische Verbindungen enthalten, können bei der vorliegenden Erfindung nicht mit Erfolg verwendet werden, weil sie die Durchsichtigkeit des erhaltenen Copolymers nachteilig beeinflussen.
Bei den vorstehenden Copolymerisationsverfahren kann dem Methylmethacrylat, eine aromatische Vinylverbindung und eine ungesättigte aliphatische Säure enthaltenden Reaktionssystem ein das Molekulargewicht regulierendes Mittel, wie ein Mercaptan, ein Disulfid, ein Halogenid und ein Terpen, zugesetzt werden, um so das Molekulargewicht des erhaltenen Copolymers zu regulieren.
Das durch die vorstehenden Copolymerisationsverfahren erhaltene Copolymer wird einer gebräuchlichen Zyklisierungsreaktion unterworfen, so daß zwischen einer Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure innerhalb des Copolymers und der benachbarten Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure oder des Methylmethacrylats innerhalb des Copolymers eine Zyklisierung stattfindet, um so eine hexagonale Säureanhydrideinheit der Formel (I) auszubilden, wodurch das erfindungsgemäß zu verwendende regellose Copolymer erhalten wird. Hinsichtlich der Zyklisierungsreaktion kann auf beispielsweise Polymer, Bd. 1, Seiten 125 bis 134 (1960), Bezug genommen werden.
Das bei der vorliegenden Erfindung zu verwendende regellose Copolymer kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Methylmethacrylat, eine aromatische Vinylverbindung und Acrylsäure oder Methacrylsäure werden in einem Lösungsmittel, wie Ethylbenzol, gelöst. Zu der erhaltenen Lösung wird 1,1-Ditert.-butylperoxycyclohexan als Polymerisationsinitiator zugesetzt, wodurch ein Reaktionssystem erhalten wird. Das Reaktionssystem wird für eine solche Zeit auf etwa 130ºC erhitzt, daß eine etwa 50 %ige Umsetzung der Monomermischung zu einem eine Methylmethacrylateinheit, eine Einheit einer aromatischen Vinylverbindung und eine Acrylsäure- oder Methacrylsäureeinheit enthaltenden Copolymer stattfindet. Anschließend wird das Reaktionsgemisch für 5 bis 60 Minuten unter vermindertem Druck, wie 133,322 bis 1333,224 Pa (1 bis 10 Torr) auf eine hohe Temperatur, wie etwa 260ºC erhitzt, wodurch die Verdampfung des Lösungsmittels und der noch verbliebenen nichtumgesetzten Monomermischung und gleichzeitig infolge einer intramolekularen Kondensation zwischen einer ungesättigten aliphatischen Säureeinheit innerhalb des Copolymers und einer benachbarten ungesättigten aliphatischen Säureeinheit oder Methylmethacrylateinheit innerhalb des Copolymers die Zyklisierung erreicht wird. Auf diese Weise wird ein bei der vorliegenden Erfindung zu verwendendes regelloses Copolymer erhalten.
Bei der Herstellung des Substrats für ein optisches Element nach der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Mitglied, das aus der aus Phenol-Antioxidationsmittel, Phosphit-Antioxidationsmittel, Phenylphosphit-Antioxidationsmittel und Thioether-Antioxidationsmittel bestehenden Gruppe ausgewählt ist, dem regellosen Copolymer zugesetzt werden, wie es durch die obigen Verfahren erhalten wird, um die Wärmebeständigkeit des Copolymers zu verbessern. Von diesen Antioxidationsmitteln ist eine gehinderte Phenolverbindung mit einem Molekulargewicht von 350 oder mehr zu bevorzugen. Die Zusatzmenge an Antioxidationsmittel ist nicht kritisch. Jedoch ist es vom Standpunkt der Vermeidung von Schwierigkeiten, wie Blasenbildung, zum Zeitpunkt der Verformung des Copolymers aus gesehen im allgemeinen zu bevorzugen, daß das Antioxidationsmittel dem Copolymer in einer Menge von 100 bis 10 000 Gewichtsteilen pro Million Gewichtsteile des Copolymers zugesetzt wird.
Der hier verwendete Ausdruck "gehinderte Phenolverbindung" soll eine Phenolverbindung mit einer voluminösen Substituentengruppe in einer oder beiden Ortho-Positionen bedeuten.
Als ein bevorzugtes Beispiel für eine gehinderte Phenolverbindung kann eine Phenolverbindung mit einem Molekulargewicht von 350 oder mehr erwähnt werden, die durch die folgende allgemeine Formel veranschaulicht wird
worin RI und RII jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, RIII eine organische Substituentengruppe, RIV ein Wasserstoffatom und RV eine tert.- Butylgruppe bedeuten. Als organische Substituentengruppe RIII kann als bevorzugtes Beispiel eine organische Substituentengruppe erwähnt werden, die eine oder mehr gehinderte Phenolstrukturen enthält.
Spezifische Beispiele für gehinderte Phenolverbindungen sind nachstehend angegeben:
Pentaerithrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat] (Molekulargewicht 1176,6),
1,1,3-Tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert.-butylphenyl)-butan (Molekulargewicht 544,83),
n-Octadecyl-3-(4'-hydroxy-3',5'-di-tert.-butylphenyl)propionat (Molekulargewicht 520,9),
Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat (Molekulargewicht: 712),
Triethylenglykol-bis-3-(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionat (Molekulargewicht 586,8),
4,4'-Butyliden-bis(3-methyl-6-tert.-butylphenol) (Molekulargewicht: 382,6),
Tris[β-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxyethyl]isocyanurat (Molekulargewicht 1045),
4,4'-Methylen-bis(2,6-di-tert.-butyl)phenol (Molekulargewicht: 425) ,
1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol (Molekulargewicht: 761,1),
Hexamethylenglykol-bis(β-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat (Molekulargewicht: 524,8) und
Bis[3,3-bis(4'-hydroxy-3'-tert.-butylphenyl)buttersäure)glykolester (Molekulargewicht 795).
Additive, wie ein Formentrennmittel und ein antistatisches Mittel, können wahlweise dem für die Verformung des Substrats für das optische Element nach der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Copolymer zugesetzt werden, so lange das Additiv nicht die Durchsichtigkeit und irgendwelche anderen physikalischen Eigenschaften des Substrats beeinträchtigt.
Die Herstellung eines Substrats für ein optisches Element, wie eine optische Platte, einen Spiegel oder eine Linse, aus dem nach den vorstehenden Verfahren erhaltenen regellosen Copolymer kann nach in der Kunststofftechnik bekannten gebräuchlichen Methoden durchgeführt werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Substrat für eine optische Platte durch Verformen des Copolymers mittels einer Spritzgießmaschine, einer Formpresse, einer Spritzprägemaschine oder einer Strangpresse unter Verwendung von Formwerkzeugen, die eine innere Oberfläche mit einem Reliefstrukturmuster haben, wie vorstehend erwähnt, zu der gewünschten Form des Substrats verarbeitet werden. Die Spiegel- und die Linsensubstrate nach der vorliegenden Erfindung können weitgehend dieselben Verfahren, wie sie vorstehend mit Bezug auf die optische Platte erläutert wurden, hergestellt werden, mit der Ausnahme, daß Formwerkzeuge mit flachen inneren Oberflächen verwendet werden. Eine optische Platte, ein Spiegel und eine Linse können aus den jeweiligen Substraten für die optische Platte, den Spiegel und die Linse nach gebräuchlichen, in der einschlägigen Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Hinsichtlich der Herstellung einer optischen Platte und eines Spiegels ist es erforderlich, daß die reflektierende Schicht im allgemeinen aus einem Metall besteht, das durch bekannte Verfahren, wie die Vakuumverdampfungsbeschichtung, auf das Substrat aufgetragen wird.
Bezüglich des Substrats für eine optische Platte, das ein repräsentatives Beispiel für ein erfindungsgemäßes Substrat für ein optisches Element ist, wird hinsichtlich der Verfahren zur Herstellung desselben und der Eigenschaften des fertigen Produktes eine besondere Erläuterung gegeben.
Wie vorstehend erläutert, weist ein Substrat, das aus einem regellosen Copolymer mit einer Viskosität von mehr als 10 mPa·s (10 cps), gemessen mittels eines Cannon-Fenske-Viskosimeters bei 25ºC an einer Lösung von 10 Gew.-% des regellosen Copolymers in Methylethylketon, nachteiligerweise eine hohe Doppelbrechung auf. Eine hohe Doppelbrechung hat zur Folge, daß das Reflexionsvermögen des Laserstrahls zum Ablesen der Information unvermeidbar abnimmt, was die Reproduzierbarkeit der Information nachteilig beeinflußt, wenn die auf einer das Substrat aus dem Copolymer enthaltenden optischen Platte aufgezeichnete Information auf einer Playback-Einrichtung wiedergegeben wird.
Vom Gesichtspunkt der verschiedenen mechanischen Beschränkungen einer solchen Playback-Einrichtung aus gesehen ist die Doppelbrechung des Substrats für eine optische Platte vorzugsweise nicht größer als 100 nm.
Es ist bekannt, daß die Doppelbrechung durch verschiedene Faktoren definiert wird, jedoch wurden zwischen der Doppelbrechung und solchen Faktoren keine klaren Beziehungen festgelegt. Erfindungsgemäß wurden gründliche und ausgedehnte Untersuchungen angestellt. Als Ergebnis davon wurden erfindungsgemäß klare Beziehungen zwischen dem Typ, der Zusammensetzung und dem Molekulargewicht des Copolymerharzes und der Doppelbrechung gefunden, und weiterhin wurde erfindungsgemäß ein Copolymerharz gefunden, das nicht nur die vorstehend beschriebenen Anforderungen erfüllt, sondern auch relativ billig, d. h. ein für wirtschaftliche Zwecke höchst geeignetes Harz ist.
Neben den Eigenschaften eines Copolymerharzes hat das Herstellungsverfahren (verformungsverfahren) für ein Substrat für eine optische Platte einen signifikanten Einfluß auf die Doppelbrechung des fertigen Substrats für die optische Platte. Von den verschiedenen Verformungsverfahren, wie Spritzgießen, Formpressen, Spritzprägen und Strangpressen, ist das Spritzgießverfahren das für die Formung eines Substrats für eine optische Platte vom Gesichtspunkt der Produktivität, der Abmessungsgenauigkeit usw. am meisten zu bevorzugende Verfahren. Bei der Spritzgießverformung unterscheiden sich infolge ihrer Natur die physikalischen Eigenschaften und auch die optischen Eigenschaften des fertigen ausgeformten Produktes in Harzfließrichtung von denen in der Richtung, die im rechten Winkel zu der Harzfließrichtung liegt. Dies bedeutet, daß der Brechungsindex in der Harzfließrichtung (n1) sich von dem der Richtung (n2) im rechten Winkel zu der Harzfließrichtung unterscheidet, und der Unterschied Δn = n1-n2 ist der Doppelbrechungsindex. Weiterhin haben die Verformungsbedingungen einen Einfluß auf den Doppelbrechungsindex n und die Doppelbrechung R. Die Beziehung zwischen n und R ist durch die Formel
R=n·d
definiert, worin d die Dicke einer Testprobe ist.
Erfindungsgemäß wurde die Verformungstemperatur untersucht, die als höchst einflußreich auf die Doppelbrechung anzusehen ist. Als Ergebnis wurde gefunden, daß, wenn die Verformungstemperatur ansteigt, die Doppelbrechung des erhaltenen Substrats herabgesetzt wird. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, daß der Anstieg der Verformungstemperatur eingeschränkt ist. Dies bedeutet, daß die Temperatur des für die Verformung verwendeten Zylinders niedriger sein muß als die Wärmezersetzungstemperatur des Copolymerharzes, und die Temperatur der für die Verformung verwendeten Formwerkzeuge muß vom Gesichtspunkt der Erleichterung der Trennung von den Formen niedriger sein als die Formbeständigkeitstemperatur des Copolymerharzes in der Wärme.
Als empirisches Ergebnis wurde gefunden, daß die folgenden Verformungsbedingungen für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats für eine optische Platte geeignet sind. Die Verformungstemperatur ist auf einen Punkt nahe der Zersetzungstemperatur des Harzes festgelegt.
Spritzgießmaschine: In-line-Spritzgießmaschine (Dynameltor M70A D, hergestellt und vertrieben von MEIKI CO., LTD., Japan)
Platte: Plattenformwerkzeuge für DAD (für eine Platte von 120 mm Durchmesser und 1,2 mm Dicke)
Zylindertemperatur: 300ºC, 320ºC
Verformungstemperatur: 70ºC
Wenn beispielsweise ein 65 Gew.-% Methylmethacrylateinheiten, 20 Gew.-% Styroleinheiten, 4 Gew.-% Methacrylsäureeinheiten und 11 Gew.-% hexagonale Säureanhydrideinheiten enthaltendes regelloses Copolymer mit einer Viskosität von 5 mPa·s (5 cps), gemessen bei 25ºC an einer Lösung von 10 Gew.-% des regellosen Copolymers in Methylethylketon, verwendet wird, kann die Verformung entsprechend den obigen Bedingungen durchgeführt werden, wodurch Substrate für optische Platten erhalten werden, die Pits auf ihrer einen Seite haben und durchschnittliche Doppelbrechungen R von 66 nm bei einer Zylindertemperatur 300ºC und von 30 nm bei einer Zylindertemperatur von 320ºC aufweisen.
Um aus dem Substrat für die optische Platte eine optische Platte herzustellen, wird auf der die Pits aufweisenden Seite des Plattensubstrats unter Anwendung bekannter Beschichtungsverfahren, wie die Vakuumverdampfungsbeschichtung, eine reflektierende Schicht aus einer Metallschicht ausgebildet. Beispiele für Metalle zur Ausbildung der reflektierenden Metallschicht umfassen Aluminium, Gold, Platin, Silber und Kupfer. Von diesen ist Aluminium wegen der niedrigen Kosten des Metalls zu bevorzugen.
Die Struktur der das Substrat nach der vorliegenden Erfindung enthaltenden optischen Platte wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung zur Veranschaulichung beschrieben.
In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 das Copolymersubstrat nach der vorliegenden Erfindung, Bezugszeichen 2 bedeutet eine durch bekannte Beschichtungsverfahren, wie die Vakuumverdampfungsbeschichtung, laminierte reflektierende Metallschicht, und Bezugszeichen 3 bedeutet einen konvexen Teil der Copolymersubstratschicht 1. Der konvexe Teil 3 der Copolymersubstratschicht 1 entspricht dem Pit 4 der reflektierenden Metallschicht 2. Das Pit 4 ist so ausgebildet, daß es eine Breite von etwa 1,0 bis 1,5 um, eine Tiefe von etwa 0,1 bis 0,2 um und eine Länge von etwa 1,0 bis 1,6 um hat. Die Pits 4 sind entlang einer Spur dicht angeordnet, die von oben gesehen einen Wirbel hat. Eine vergrößerte Draufsicht auf die Anordnung der Pits ist in Fig. 2 gezeigt, in der das Bezugszeichen 7 flache Bereiche der reflektierenden Metallschicht 2 bezeichnet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, durchquert, wenn ein Laserstrahl 5 auf den halbdurchsichtigen Spiegel 6 gerichtet wird, die Hälfte des Strahls geradlinig den Spiegel. Andererseits geht die andere Hälfte des Strahls senkrecht in die Copolymersubstratschicht 1 hinein, um durch die Metallschicht 2 reflektiert zu werden, wobei der reflektierte Strahl zu dem halbdurchsichtigen Spiegel 6 zurückkehrt. Der zurückgekehrte Strahl wird durch den halbdurchsichtigen Spiegel 6 reflektiert und folgt demselben Weg wie die andere Hälfte des Strahls, welche den halbdurchsichtigen Spiegel 6 durchquert hat. Demgemäß wird die Differenz des optischen Weges (Phasendifferenz) von dem Reflexionsbereich des Laserstrahls entsprechend dem konkav-konvexen Muster der reflektierenden Metallschicht 2 auf etwa zwischen die Hälfte des gerade durch den halbdurchsichtigen Spiegel 6 hindurchgehenden Strahls und die andere Hälfte des Strahls gebracht, die von der Metallschicht 2 reflektiert und mittels des halbdurchsichtigen Spiegels 6 weiterbefördert worden ist. Wenn sich die optische Platte dreht, hat dies zur Folge, daß der senkrecht in die Substratschicht 1 gelangende Laserstrahl in einer Folge auf Pits 3 trifft, die der Anordnung der Pits 3 entspricht. Deshalb wird die Reflexion des Laserstrahls 5 entsprechend der Anordnung der Pits 3 variiert, und folglich wird die Intensität des Laserstrahls, der durch den halbdurchsichtigen Spiegel 6 zu einem Detektor zurückkehrt, variiert. Somit wird die auf der optischen Platte in Form von Pits aufgezeichnete Information in Form von Intensitätsänderungen des zu dem Detektor zurückkehrenden Laserstrahls nachgewiesen. Die so nachgewiesenen Signale werden in elektrische Signale umgewandelt und dann als Klang od. dgl. wiedergegeben.
Eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Form einer optischen Platte ist in Fig. 3 gezeigt, in der sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite für die Aufzeichnung von Informationen verwendet werden können. Diese optische Platte kann durch Verbinden von zwei optischen Platten des vorstehend beschriebenen Typs unter Verwendung eines Klebers 8 in der Weise hergestellt werden, daß die Metallschichten der Platten miteinander verklebt werden.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Substrats für die optische Platte erfüllen die folgenden Anforderungen, die für ein Substrat einer optischen Platte gewünscht werden.

Optische Eigenschaften

Durchlässigkeit für einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 630 nm oder 840 nm (Harzdicke: 2,5 bis 3,0 mm) 90 % oder mehr
Doppelbrechung 100 nm oder weniger
Brechungsindex 1,5±0,1
Verunreinigungen keine

Physikalische Eigenschaften

Formbeständigkeit in der Wärme 100ºC oder mehr
Empfindlichkeit gegenüber der Vakuumverdampfungsbeschichtung mit Aluminium gut
Verformbarkeit gut

Abmessungsgenauigkeit und -stabilität

Dickenverteilung ±0,1 mm
Verwerfung (nach 72 h bei 45ºC, 90 % relative Feuchte) 0,4 mm oder weniger
Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den nachfolgenden Beispielen ersichtlich ist, hat das erfindungsgemäße Substrat für ein optisches Element eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, thermische Stabilität, Durchsichtigkeit, Kratzbeständigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften für eine Metallschicht und weist vorteilhafterweise eine niedrige Doppelbrechung und Verwerfung auf. Dieses neue Substrat kann vorteilhaft als Substrat für ein optisches Element, wie eine optische Platte, einschließlich einer digitalen Audio-Platte, einer Video-Platte und einer direkt nach dem Aufzeichnen ablesbaren Platte, einen Spiegel, eine Linse u. dgl. verwendet werden.
Die optischen und physikalischen Eigenschaften, wie sie vorstehend und in später angeführten Beispielen und vergleichsbeispielen angegeben sind, werden wie folgt ermittelt.
[1] Doppelbrechung (die folgenden Größen (1), (2) und (3) entsprechen den Größen (1), (2) und (3) in Tabelle 2, die später folgt):

(1) Doppelbrechung vor Lagerung:

Ein Substrat für eine optische Platte ohne darauf ausgebildete Pits (Durchmesser: 120 mm, Dicke: 1,2 mm) wird durch Verformung hergestellt. Die Platte wird der Messung der Doppelbrechung, ausgedrückt als Verzögerung eines He-Ne-Laserstrahls nach doppelten Durchgängen durch das Element, durch die Senarmont-Kompensatormethode unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops XTP-II (hergestellt und vertrieben von NIPPON KOGAKU K.K., Japan) unterzogen. Die Kriterien sind wie folgt:
O: weniger als 100 nm
X: 100 nm oder mehr

(2) Doppelbrechung nach Lagerung:

Die vorstehend erläuterte Doppelbrechungs-Messung wird vorgenommen, nachdem die Platte 7 Tage bei 60 bis 70ºC stehengelassen wurde.
O: Zunahme der Doppelbrechung innerhalb von 1 %
X: Zunahme der Doppelbrechung mehr als 20 %.

(3) Abhängigkeit der Doppelbrechung von dem Winkel des einfallenden He-Ne-Laserstrahls:

O: Die Doppelbrechung ist nicht von dem Winkel des einfallenden Laserstrahls abhängig.
X: Die Doppelbrechung nimmt in Abhängigkeit von der Abweichung des Winkels des einfallenden Laserstrahls vom rechten Winkel zur Substratoberfläche stark zu.

[2] Wärmebeständigkeit:

Die Wärmebeständigkeit wird, ausgedrückt durch die Formbeständigkeit in der Wärme, berechnet. Die Formbeständigkeitstemperatur in der Wärme (ºC) wird gemäß JIS K 7207 unter einer Last von 1,82·10&sup6; Pa (18,6 kg/cm²) berechnet. Die Kriterien sind wie folgt:
O: 100ºC oder mehr
X: weniger als 100ºC

[3] Formmuster-Übertragbarkeit:

Unter Verwendung eines Formwerkzeuges mit einer inneren Oberfläche mit Pits von jeweils 1 um Breite, 1-1,6 um Länge und 0,1-0,2 um Tiefe wird ein Copolymer zu einem Substrat für eine optische Platte verformt. Die Übertragbarkeit des Pit-Musters des Formwerkzeugs auf das Substrat wird unter Verwendung eines Mikroskops visuell ausgewertet. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Das Pit-Muster wird vollständig übertragen.
: Es gibt Stellen, an denen das Pit-Muster gut übertragen ist, und auch Stellen, an denen die Übertragung des Pit- Musters auf das Substrat schlecht ist.
X: Die Übertragbarkeit des Pit-Musters ist schlecht.

[4] Durchsichtigkeit (Durchlässigkeit für einen Laserstrahl):

Die Durchlässigkeit (%) für einen Laserstrahl wird gemäß JIS K 6718 (Methode A) unter Verwendung einer integrierten Photometerkugel ermittelt.
O: 90 % oder mehr
X: weniger als 90 %

[5] Verunreinigungen:

Ein Copolymer wird zur Herstellung einer Platte von 2,5 mm Durchmesser durch Spritzgießen verformt. Bezogen auf eine Fläche der Platte von 200 cm² wurden die Anzahl und die Größe der Verunreinigungen unter Verwendung eines Standard-Meßinstruments zum Messen der Fleckengröße der Society of Radio Communication Machine Industry gemessen. Wenn die Anzahl der Verunreinigungen mit einem Durchmesser von 0,2 mm oder mehr 1 oder weniger beträgt, bedeutet dies die Bewertung, daß die Platte weitgehend keine Verunreinigungen aufweist. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Keine Verunreinigungen
X: Es sind Verunreinigungen vorhanden.

[6] Haftung der durch Vakuumverdampfungsbeschichtung ausgebildeten reflektierenden Schicht

Eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 100 nm (1000 Ä) wird unter einem Druck von 13,332 bis 1,333 mPa (10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;&sup5; Torr) durch das gebräuchliche Vakuumverdampfungs-Beschichtungsverfahren auf ein Substrat aufgebracht. Dann werden auf der Aluminiumschicht mit einem Messer geschnittene Linien in einem Gittermuster gezogen, worauf ein Abziehtest unter Verwendung eines Klebebandes folgt, welches an der mit Schnittlinien versehenen Schicht festgeklebt wird und auf welches eine Abziehkraft ausgeübt wird. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Es tritt kein Abziehen auf.
X: Es tritt Abziehen auf.

[7] Korrosionsschutzeigenschaften:

Eine reflektierende Aluminiumschicht wird auf ein Substrat aufgetragen. Danach wird eine Acrylharzschicht auf die reflektierende Schicht aufgebracht, und durch Bestrahlung mit UV-Strahlen (UV-Beschichtung) wird die Vernetzung der Beschichtung durchgeführt. Das erhaltene Element wird 1000 h einem Umgebungstest bei 65ºC unter einer relativen Feuchte von 90 % unterworfen, um die Korrosion der reflektierenden Schicht zu untersuchen. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Nicht korrodiert.
X: Korrodiert.

[8] Verwerfung:

(1) Optische Platte

Eine optische Platte wird durch Ausbilden eines Pits aufweisenden Substrats mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Dicke von 1,2 bis 1,5 mm und anschließendes Aufbringen eines Aluminiumfilms auf eine seiner Oberflächen und darauffolgende UV- Beschichtung hergestellt. Die so hergestellte optische Platte wird auf eine Platte gegeben und 72 h bei 45ºC unter einer relativen Feuchte von 90 % stehengelassen. Dann wird die Verwerfung (mm) der Platte gemessen. Die Kriterien sind wie folgt:
O: weniger als 0,4 mm
X: 0,4 mm oder mehr

(2) Spiegel

Ein Spiegel wird auf die Oberseiten von zwei Trägern derselben Höhe gegeben, die entfernt voneinander auf einem flachen Tisch angeordnet werden. Die Höhe zwischen der unteren Oberfläche des Spiegels und der Oberfläche des Tisches wird durch einen Feinzeiger gemessen, der in der Mitte zwischen den Trägern angeordnet ist. Diese Messung wird vor und nach einem 22-tägigen Umgebungstest bei 23ºC unter einer relativen Feuchte von 80 % durchgeführt, und der Höhenunterschied wird als Verwerfung definiert. Die Kriterien sind wie folgt:
O: weniger als 0,4 mm
X: 0,4 mm oder mehr

[9] Mechanische Festigkeit:

Biegefestigkeit (gemessen gemäß ASTM D790)
O: 4,90·10&sup7; Pa (500 kg/cm²) oder mehr
X: weniger als 4,90·10&sup7; Pa (500 kg/cm²)
Zugfestigkeit (gemessen gemäß JIS K 6870)
O: 2,94·10&sup7; Pa (300 kg/cm²) oder mehr
X: weniger als 2,94·10&sup7; Pa (300 kg/cm²)

[10] Thermischer Stabilitätstest:

Eine Spitze mit einer Länge von 90 mm, einer Breite von 49 mm und einer Dicke von 3 mm wird mittels einer Spritzgießmaschine [hergestellt und vertrieben von KATO SEISAKUSHO, Japan, Modell K170S, Fassungsvermögen: 70,874 g (2,50 oz), Schneckenstruktur: zweistufiger Dulmage-Kopf (L/D = 20)] auf die folgende Weise geformt. Pellets aus einem Copolymerharz werden durch eine Schnecke geschmolzen, wobei die Düse zurückgezogen wird, und dann wird die Drehung der Schnecke unterbrochen, so daß das geschmolzene Harz 20 min darin belassen wird. Dann wird die Düse vorwärts bewegt, und nach Berührung der Düse wird das Harz durch Spritzgießen zu einer Spitze verformt. Die erhaltene Spitze wird untersucht, ob sie von Blasen herrührende Lücken und silbrige Streifen aufweist oder nicht. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Es sind weitgehend keine Lücken und keine silbrigen Streifen vorhanden.
X: Es gibt mehrere Lücken von mehreren mm Durchmesser und mehrere silbrige Streifen.

[11] Rockwell-Härte

Die Rockwell-Härte wird gemäß der ASTM D785-65-Methode (entsprechend JIS K7202) gemessen.

[12] Bleistift-Härte (Kratzbeständigkeit)

Die Bleistift-Härte (Kratzbeständigkeit) wird gemäß JIS K5401, ausgedrückt durch die Härte eines Bleistifts, der auf dem Substrat eines optischen Elements Kratzer hervorrufen kann, ermittelt. Eine Testprobe wird mit einem Bleistift bestimmter Härte fünfmal an unterschiedlichen Teilen gekratzt, und wenn die Probe zwei oder mehr Kratzer erhält, wird der Bleistift gegen einen anderen mit einer Härte ausgewechselt, die um einen Grad des Härteindex niedriger ist als der erstere. Die Härte des Bleistifts, mit dem die Probe keinen oder nur einen Kratzer erhält, wird als Bleistift-Härte der Probe angenommen. Die Kriterien sind wie folgt:
O: Härte H oder mehr
X: Härte B oder weniger

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele im einzelnen beschrieben, aber diese bedeuten keinerlei Einschränkung des Bereiches der vorliegenden Erfindung. In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind alle "Teile" und "% (Prozent)" auf Gewichtsbasis angegeben, wenn es nicht anders bezeichnet ist.

Beispiel 1

Durch Vermischen von 18 % Styrol, 11 % Methacrylsäure (MAA), 71 % Methylmethacrylat (MMA), 10 % Methylethylketon und 0,1 % tert.-Dodecylmercaptan wurde eine Mischung erhalten. Zu dieser Mischung wurde n-Octadecyl-3(4'-hydroxy-3',5'-di-tert.-butylphenyl)propionat als Additiv zugegeben, so daß die Konzentration an diesem 1000 ppm betrug. Die erhaltene Mischung wurde kontinuierlich bei einer Fließrate von 1 l/h in einen eine vollständige Durchmischung herbeiführenden 2-l-Reaktionsbehälter mit einem Mantel eingegeben, in dem unter Verwendung von 1,1-Di-tert.-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan als Initiator bei 126ºC die Copolymerisation bewirkt wurde. Nach Beendigung der Copolymerisationsreaktion wurde die Reaktionsmischung mit einem Feststoffgehalt von 40 % kontinuierlich in eine Hochtemperatur-Vakuumkammer eingegeben, wodurch die verbliebenen nichtumgesetzten Monomeren entfernt und die Zyklisierungsreaktion bewirkt wurde, wodurch ein hexagonale Anhydrideinheiten aufweisendes Copolymer gebildet wurde.
Der Gehalt an jeder Einheit des so erhaltenen Copolymers wurde durch Titration, NMR und Infrarotspektrophotometrie gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß das Copolymer aus 20 % Styroleinheiten, 65 % Methylmethacrylateinheiten, 4 % Methacrylsäureeinheiten und 11 % hexagonalen Säureanhydrideinheiten bestand. Weiterhin hatte das Copolymer eine Lösungsviskosität von 4,5 mPa·s (4,5 cps), gemessen bei 25ºC an einer Lösung von 10 % Copolymer in Methylethylketon unter Verwendung eines Cannon- Fenske-Viskosimeters No. 200. Dann wurde das Copolymer pulverisiert und 4 h bei 270ºC unter einem Stickstoffstrom in einem Heizofen gehalten, wonach unter einem Stickstoffstrom abgekühlt wurde. Durch Messung der Lösungsviskosität des so erhaltenen pulverisierten Copolymers auf dieselbe Weise wie vorstehend erläutert wurde gefunden, daß die Viskosität des Copolymers auf dem Wert von 4,5 mPa·s (4,5 cps) verblieben war.
Das Copolymer wurde Tests unterworfen, durch die die Eignung des Copolymers für ein Substrat für eine optische Platte untersucht wurde. Die Besonderheiten des Copolymers und die Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiele 2 bis 10

Die Copolymerisationsreaktion und die nachfolgenden Behandlungen des Copolymers wurden auf weitgehend dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Anteile der drei Monomeren variiert wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt. Die Besonderheiten der Polymeren und die Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 1 und 2

Ein Polycarbonatharz [Panlite (eingetragenes Warenzeichen) AD 5503, hergestellt und vertrieben von TEIJIN CHEMICALS LTD., Japan] und PMMA [Delpet (eingetragenes Warenzeichen) 98A, hergestellt und vertrieben von ASAHI CHEMICALS CO., LTD., Japan; Lösungsviskosität 10 mPa·s (10 cps), gemessen bei 25ºC an einer 10 %igen Lösung des Copolymers in Methylethylketon] wurden den Messungen derselben Eigenschaften unterzogen, wie sie in Beispiel 1 gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Vergleichsbeispiele 3 bis 10

Es wurden die in Tabelle 2 definierten Copolymeren hergestellt. Die hergestellten Copolymeren wurden den Messungen derselben Eigenschaften unterzogen, wie sie in Beispiel 1 gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2 Copolymerharz Methylmethacrylat-Einheiten (Gew.%) Einheiten d. aromatischen Vinylverbindg. der ungesätt. aliphatischen Säure Hexagonale Anhydrideinheiten Lösungsviskosität Additiv Beziehung Molekulargewicht Konzentration Eigenschaften der optischen Platten Doppelbrechung Wärmebeständigkeit Formmusterübertragbarkeit Durchsichtigkeit Verunreinigungen Haftung an Reflexionsschicht Korrosionsverhinderg. Verwerfung Mechanische Festigkeit thermische Stabilität Beispiel Vergl.beisp. Tabelle 2 Copolymerharz Methylmethacrylat-Einheiten (Gew.%) Einheiten d. aromatischen Vinylverbindg. der ungesätt. aliphatischen Säure Hexagonale Anhydrideinheiten Lösungsviskosität Additiv Beziehung Molekulargewicht Konzentration Eigenschaften der optischen Platten Doppelbrechung Wärmebeständigkeit Formmusterübertragbarkeit Durchsichtigkeit Verunreinigungen Haftung an Reflexionsschicht Korrosionsverhinderg. Verwerfung Mechanische Festigkeit thermische Stabilität Vergl.beisp. Anmerkungen: (1) n-Octadecyl-3-(4'-hydroxy-3',5'-di-ti-butylphenyl)propionat (2) Pentaeritrit-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat] (3) Butylmethacrylat (4) Lösungsviskosität, gemessen bei 25ºC an einer 10%igen Lösung des Copolymeren in Methylethylketon

Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 11

Ein aus 65 % MMA-Einheiten, 20 % Styroleinheiten, 4 % Methacrylsäureeinheiten und 11 % hexagonalen Säureanhydrideinheiten bestehendes Copolymer mit einer Lösungsviskosität von 4,5 mPa·s (4,5 cps), gemessen bei 25ºC an einer 10 %igen Lösung des Copolymers in Methylethylketon, wurde hergestellt. Zu dem Copolymer wurde n-Octadecyl-3-(4'-hydroxy-3',5'-di-tert.-butylphenyl)propionat als Antioxidationsmittel in einer Konzentration von 1000 ppm zugesetzt. Die erhaltene Copolymer-Zusammensetzung wurde durch Spritzgießen bei 255ºC zu einem Substrat für einen Spiegel verformt.
Separat wurde zum Vergleich ein Polymethacrylharz (Delpet 80N (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt und vertrieben von ASAHI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD, Japan) durch Spritzgießen bei 240ºC zu einem Substrat für einen Spiegel verformt.
Auf jedem der so erhaltenen Substrate wurde durch Vakuumverdampfungsbeschichtung unter einem Druck von 13,332 mPa (1·10&supmin;&sup4; Torr) eine reflektierende Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) ausgebildet, wodurch Spiegel mit jeweils einer Größe von 230 mm·60 mm·3 mm erhalten wurden. Die Dicke der Aluminiumschicht wurde durch Steuerung der Vakuumverdampfungszeit erhalten.
Als jeder der vorstehend erhaltenen Spiegel der Messung auf Verwerfung unterzogen wurde, zeigte sich, daß der Spiegel, der das aus Polymethacrylharz hergestellte Substrat enthielt, eine Verwerfung von etwa 5 mm hatte. Solch ein Spiegel ist nachteilig, weil bei ihm erhebliche Verzerrungen des reflektierten Bildes hervorgerufen werden. Im Gegensatz dazu zeigte sich, daß der das Substrat nach der vorliegenden Erfindung enthaltende Spiegel eine Verwerfung von 0,2 mm oder weniger hatte und weitgehend keine Beeinträchtigung des reflektierten Bildes aufwies und blendfrei war.

Beispiel 12 und Vergleichsbeispiele 12 und 13

Ein aus 65 % MMA-Einheiten, 20 % Styroleinheiten, 4 % Methacrylsaureeinheiten und 11 % hexagonalen Säureanhydrideinheiten bestehendes Copolymer mit einer Lösungsviskosität von 4,5 mPa·s (4,5 cps), gemessen bei 25ºC an einer 10 %igen Lösung des Copolymers in Methylethylketon, wurde hergestellt. Zu dem Copolymer wurde n-Octadecyl-3-(4'-hydroxy-3',5'-di-tert.-butylphenyl)propionat als Antioxidationsmittel in einer Konzentration von 1000 ppm zugesetzt. Die erhaltene Copolymer-Zusammensetzung wurde bei 290ºC durch Spritzgießen zu einer konvexen Linse mit einem Durchmesser von 15 cm und einer maximalen Dicke von 2,5 cm verformt.
Separat wurden zum Vergleich ein Polymethacrylharz (Delpet 80N (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt und vertrieben von ASAHI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD, Japan) und ein Polycarbonatharz (Panlite 1250, hergestellt und vertrieben von TEIJIN CHEMICALS, LTD., Japan) durch Spritzgießen bei 250ºC bzw. 330ºC zu Linsensubstraten mit jeweils einem Durchmesser von 15 cm und einer maximalen Dicke von 2,5 cm verformt.
Anschließend wurden die vorstehend erhaltenen Linsen den Messungen auf Durchsichtigkeit, Wärmebeständigkeit und Härte unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Durchsichtigkeit Wärmebeständigkeit Härte Rockwell-Härte Bleistifthärte Copolymerharz nach der vorliegenden Erfindung Polymethacrylharz (Delpet 80N) (eingetragenes Warenzeichen) Polycarbonatharz (Panlite 1250)
Da außerdem das Polymethacrylharz einen so kleinen Brechungsindex wie 1,49 hatte, war der Brennpunktsabstand des aus Polymethacrylharz hergestellten Linsensubstrats groß, und seine Dicke war unvermeidbar groß. Da im Gegensatz dazu das Linsensubstrat nach der vorliegenden Erfindung einen hohen Brechungsindex von 1,521 hatte, war der Brennpunktsabstand der Linse klein, und seine Dicke war vorteilhafterweise klein.

Claims

1. Substrat für ein optisches Element, enthaltend ein regelloses Copolymer, das (A) eine Methylmethacrylateinheit, (B) eine Einheit einer aromatischen Vinylverbindung, (C) eine Einheit einer ungesättigten aliphatischen Säure und (D) eine hexagonale Säureanhydrideinheit der Formel

umfaßt,

worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, wobei die Gewichtsverhältnisse der Einheiten (A), (B), (C) und (D), bezogen auf das Gesamtgewicht der Einheiten (A), (B), (C) und (D), die als a, b, c und d definiert sind, die folgenden Beziehungen erfüllen:

a + b + c + d = 100,

88,9≥a≥40,

56≥b≥1,

10≥c≥1, und

50≥d≥9,1,

und wobei das regellose Copolymer eine Viskosität von 0,002 bis 0,01 Pa·s (2 bis 10 cps). gemessen bei 25ºC an einer Lösung von 10 Gew.-% des regellosen Copolymers in Methylethylketon, aufweist.

2. Substrat gemäß Anspruch 1, wobei c und d die Bedingung 50≥c+d≥10,1 erfüllen.

3. Substrat gemäß Anspruch 1 oder 2. wobei das Substrat in der Form eines Substrats für eine optische Platte vorliegt.

4. Substrat gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat in der Form eines Substrats für einen Spiegel vorliegt.

5. Substrat nach Anspruch 1 oder 2 wobei das Substrat in der Form eines Substrats für eine Linse vorliegt.

6. Substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verhältnisse a, b, c und d die folgenden Beziehungen erfüllen:

75≥a≥40,

35≥b≥15,

10≥c≥1,

20≥d≥9,1, und

25≥c+d≥10,1.

7. Substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin mindestens ein Mitglied, das aus der aus Phenol Antioxidationsmittel, Phosphit-Antioxidationsmittel, Phenolphosphit-Antioxidationsmittel und Thioether- Antioxidationsmittel bestehenden Gruppe ausgewählt ist, in dem regellosen Copolymer in einer Menge von 100 bis 10000 Gewichtsteilen, bezogen auf 1 Million Gewichtsteile des Copolymers, vorhanden ist.

8. Substrat gemäß Anspruch 7, wobei das Phenol-Antioxidationsmittel eine sterisch gehinderte Phenolverbindung mit einem Molekulargewicht von 350 oder mehr ist.

9. Substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einheit der aromatischen Vinylverbindung von mindestens einer der Verbindungen Styrol, α-Methylstyrol und p-Methylstyrol abgeleitet ist.

10. Substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Einheit der ungesättigten aliphatischen Säure die Einheit einer ethylenisch ungesättigten aliphatischen Säure ist.

11. Substrat gemäß Anspruch 10, wobei die Einheit der ethylenisch ungesättigten aliphatischen Säure von mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Acrylsäure und Methacrylsäure abgeleitet ist.