DE4222448A1

DE4222448A1 - Optisches aufzeichnungsmedium mit antistatischer hartbeschichtung

Info

Publication number: DE4222448A1
Application number: DE4222448A
Authority: DE
Inventors: Edward J Woo
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1993-01-14
Also published as: JPH05214323A; US5176943A; US5910517A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft antistatische Zusam mensetzungen auf Perfluor-Basis, umfassend ionische und nicht-ionische Perfluor-Tenside im Gemisch mit nicht- fluorierten, copolymerisierbaren, strahlungshärtbaren Prepolymeren sowie aus diesen Zusammensetzungen herge stellte antistatische Hartbeschichtungen. Die vorliegen de Erfindung betrifft auch optische Aufzeichnungsmedien, die auf wenigstens einer Oberfläche mit einer solchen antistatischen Hartbeschichtung versehen sind.

Optische Aufzeichnungsmedien umfassen typischerweise eine optische Aufzeichnungsschicht, die auf einem Sub strat vorliegt. Bei Medien wie etwa magnetooptischen Aufzeichnungsmedien und optischen WORM-Aufzeichnungs medien (write-once-read-many) umfaßt die optische Auf zeichnungsschicht im allgemeinen einen dünnen Film einer Seltenerd-Übergangsmetall-Legierung wie etwa Gadolinium- Cobalt (Gd-Co), Gadolinium-Eisen (Gd-Fe), Terbium-Eisen (Tb-Fe), Dysprosium-Eisen (Dy-Fe), Gd-Tb-Fe, Tb-Dy-Fe, Tb-Fe-Co, Terbium-Eisen-Chrom (Tb-Fe-Cr), Gadolinium- Eisen-Bismut (Gd-Fe-Bi), Gd-Co-Bi, Gadolinium-Eisen-Zinn (Gd-Fe-Sn), Gd-Fe-Co, Gd-Co-Bi und Gd-Dy-Fe. Derartige Legierungen werden zum Beispiel in US-Patent Nr. 48 22 675 beschrieben. Bei Medien wie etwa Compact Disks kann es sich bei der optischen Aufzeichnungs schicht um eine Schicht aus Polycarbonat mit struktu rierter, informationstragender Oberfläche handeln.

Viele der als optische Aufzeichnungsschicht geeigneten Materialien reagieren in hohem Maße mit Sauerstoff oder anderen Elementen, die in der Umgebung vorhanden sind, in welcher die optischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden. Des weiteren kann auch das Substrat selbst Ver unreinigungen enthalten, die mit der optischen Aufzeich nungsschicht reagieren. So können transparente dielek trische Filme auf einer oder beiden Seiten der optischen Aufzeichnungsschicht aufgebracht sein, um diese zu schützen. Solche dielektrischen Filme werden zum Bei spiel in den US-Patenten Nr. 48 33 043 und 49 17 970 beschrieben.

Gegebenenfalls kann in das optische Aufzeichnungsmedium eine reflektierende Schicht eingebracht werden, so daß einfallendes Licht, das die optische Aufzeichnungs schicht ein erstes Mal passiert, reflektiert wird und die optische Aufzeichnungsschicht ein zweites Mal pas siert. Eine solche Reflexion erhöht die magnetooptische Rotation des einfallenden Lichts, da zum sogenannten Kerr-Effekt noch der sogenannte Faraday-Effekt hinzu kommt. Reflektierende Schichten werden zum Beispiel in US-Patent Nr. 48 22 675 beschrieben.

Die reflektierende Schicht kann so in ein magnetisches Aufzeichnungsmedien eingebracht sein, daß die optische Aufzeichnungsschicht zwischen Substrat und reflektieren der Schicht liegt. Bei solchen Medien werden transparen te Substrate verwendet, so daß einfallendes Licht zu nächst durch das Substrat hindurchgeht, dann die opti sche Aufzeichnungsschicht passiert und dann von der re flektierenden Schicht zurück durch die optische Auf zeichnungsschicht reflektiert wird. Bei diesen Medien handelt es sich um Substrateinfallmedien (im angelsäch sischen als "substrate incident media" geläufig). Wird die optionelle reflektierende Schicht zwischen das Sub strat und die optische Aufzeichnungsschicht gebracht, so werden Lese- und Schreibstrahlen nicht durch das Sub strat geführt. Bei diesen Medien handelt es sich um Direkteinfallmedien (im angelsächsischen als "air incident media" geläufig), wenn auch im allgemeinen we nigstens eine Schicht zwischen der optischen Aufzeich nungsschicht und der Luft vorhanden ist.

Bei Substrateinfallmedien ist das Substrat typischer weise aus Polycarbonat gebildet. Polycarbonat-Substrate besitzen ausgezeichnete Steifigkeit, Formbeständigkeit, Transparenz und Schlagzähigkeit, doch leider geringe Abriebfestigkeit. Folglich sind Polycarbonat-Substrate empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen durch Kratzer, Abrieb und dergleichen.

Um das Substrat vor mechanischer Beschädigung zu schüt zen, wird eine Schicht "Hartbeschichtung" auf das Sub strat aufbeschichtet, um eine schützende Schicht zwi schen dem Substrat und der Luft zu bilden. Zum Beispiel beschreibt die japanische Kokai Nr. JP 02-2 60 145 eine Hartbeschichtungsschicht, die auf das Substrat einer optischen Karte aufbeschichtet wird. Die Hartbeschich tungsschicht wird gebildet aus einem Harz, das mittels Elektronenstrahl oder Ultraviolettstrahlung härtbar ist. Die Hartbeschichtungsschicht der japanischen Kokai Nr. JP 02-2 60 145 schließt auch ein Oberflächengleitmittel, d. h., ein Schmiermittel ein.

Durch die statische Aufladung zieht die Hartbeschich tungsschicht von optischen Aufzeichnungsmedien Staub an, der verhindern kann, daß Lese- und Schreibstrahlen die optische Aufzeichnungsschicht während des Lesens oder Schreibens erreichen. Daher ist im allgemeinen die Ver wendung von Antistatika wünschenswert, um diese stati sche Aufladung zu vermindern.

Antistatische Zusammensetzungen müssen strengen Anforde rungen genügen, damit sie für die Verwendung in opti schen Aufzeichnungsmedien geeignet sind. Zusätzlich zu ihrer Schutzfunktion vor statischer Aufladung müssen antistatische Zusammensetzungen transparent sowie ab riebfest und in ihrer Zusammensetzung stabil sein, so daß die Zusammensetzungen über lange Zeiträume transpa rent bleiben. Werden die Zusammensetzungen trübe, so kann sich die Menge einfallenden Lichtes, das die opti sche Aufzeichnungsschicht erreicht, verringern, was zu einer Erhöhung der Bit-Fehlerquote, einer Vermehrung von Reservesektoren oder zu Datenverlust führt. Eine weitere Anforderung betrifft die Viskosität der antistatischen Zusammensetzung. Um eine antistatische Beschichtung gleichmäßiger Dicke zu erhalten, muß die antistatische Zusammensetzung vorzugsweise geringe Viskosität aufwei sen, z. B. 0,1 Pa·s (100 cP) oder weniger. Die Verwendung von wärmehärtbaren oder heißen thermoplastischen Zusam mensetzungen ist ebenso zu vermeiden, da höhere Tempera turen, d. h., Temperaturen von etwa 100°C oder mehr, op tische Aufzeichnungsmedien beschädigen und/oder die Lei stung der Medien negativ beeinflussen können.

Im allgemeinen gibt es zwei Vorgehensweisen, um die Antistatika mit der Hartbeschichtungsschicht zu ver wenden. Bei der einen Vorgehensweise wird die Hartbe schichtungsschicht direkt mit den Antistatika beschich tet. Diese Vorgehensweise bietet jedoch im allgemeinen insofern keinen dauerhaften Antistatikschutz, als diese Beschichtungen zu leicht zur Abwischbarkeit neigen. Bei einer anderen Vorgehensweise werden die Antistatika mit den Hartbeschichtungsmaterialien vorgemischt, ehe die Medien mit der Hartbeschichtung beschichtet werden. Bei dieser Vorgehensweise sind die herkömmlichen Antistati ka, um annehmbaren antistatischen Schutz zu bieten, je doch in solch relativ hohen Konzentrationen verwendet worden, daß die resultierenden Hartbeschichtungen mit der Zeit zu Trübung neigen, geringe Abriebfestigkeit zeigen und sich von den Medien in Schichten ablösen.

Die japanische Kokai Nr. JP 57-49 741 beschreibt eine antistatische Zusammensetzung, umfassend ein nicht- ionisches Fluorid-Tensid und ein ionisches Fluorid- Tensid. Eine Kunststoffoberfläche kann durch Eintauchen oder Besprühen mit der antistatischen Zusammensetzung beschichtet werden, oder die Zusammensetzung kann vor dem Vorgang des Formens mit Kunststoffen vorgemischt werden. Gemäß JP57-42 741 schließen geeignete Kunst stoffe wärmehärtbare und thermoplastische Materialien ein.

Die japanische Kokai Nr. JP 61-0 00 265 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung, die eine Verbindung mit Perfluoralkyl-Gruppen an beiden Seiten einer Oligo ethylenoxid-Gruppe enthält. Die Zusammensetzung wird verwendet als Schutzüberzug für feste Oberflächen, z. B. Magnetbänder oder -disks.

Die japanische Kokai Nr. JP63-2 08 561 beschreibt Per fluorsulfonamide, die als Antistatika für Kunstharze brauchbar sind.

Die japanische Kokai Nr. JP 62-2 07 352 beschreibt anti statische Harzzusammensetzungen, die 100 Gewichtsteile Harz und 0,05 bis 10 Gewichtsteile einer anionischen Perfluor-Verbindung umfassen.

Das US-Patent Nr. 42 08 466 beschreibt die Herstellung ionischer fluorchemischer Tenside, die als Antistatika und Gleitmittel für polymere Profile brauchbar sind. Diese Tenside können direkt auf ein polymeres Profil aufgebracht oder vor dem Formen mit einem polymeren Ma terial compoundiert werden.

Das US-Patent Nr. 46 23 594 beschreibt eine antistati sche Zusammensetzung, erhalten aus einem mittels Elek tronenstrahlung härtbaren Prepolymer und einem gegenüber Elektronenstrahlung reaktiven Antistatikum, das in dem Prepolymer löslich ist. Geeignete Antistatika sind quar täre Ammonium-Salze wie etwa Trialkyletherammonium- Salze.

Das US-Patent Nr. 45 05 990 beschreibt antistatische Zusammensetzungen, umfassend ein filmbildendes syntheti sches Harz und ein Alkali-, Erdalkali-, Ammonium- oder Amin-Salz einer Perfluoralkylsulfonsäure oder Carbon säure.

Es wurde jetzt gefunden, daß durch Kombinieren von ioni schen und nicht-ionischen Perfluor-Tensiden mit nicht fluorierten, copolymerisierbaren, strahlungshärtbaren Präpolymeren verbesserte antistatische Zusammensetzungen geliefert werden, die besonders zur Bildung von Hartbe schichtungen auf optischen Aufzeichnungsmedien geeignet sind. Bevorzugte antistatische Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind gekennzeichnet durch niedri ge Viskosität, z. B. 0,1 Pa·s (100 cP) oder weniger. Mit ihrer niedrigen Viskosität lassen sich die Zusammenset zungen leicht durch Rotationsbeschichtung auf Substrate aufbringen, um extrem dünne, gleichmäßige Beschichtungen zu ergeben. Da die Zusammensetzungen strahlungshärtbar sind, können sie nach dem Beschichten mittels Strahlung rasch gehärtet werden, um abriebfeste, transparente, in ihrer Zusammensetzung stabile, antistatische Beschich tungen zu bilden, die über lange Zeiträume transparent bleiben. Vorteilhafterweise ist Härten durch Wärme oder die Verwendung heißer thermoplastischer Materialien nicht erforderlich, wodurch höhere Temperaturen vermie den werden, die die optischen Aufzeichnungsmedien be schädigen können. Darüber hinaus zeigen die antistati schen Beschichtungen der vorliegenden Erfindung nach dem Härten ausgezeichnete Adhäsion an Polycarbonat-substra ten optischer Aufzeichnungsmedien. Im Ergebnis wider stehen die gehärteten Zusammensetzungen der Delaminie rung oder dem Abgewischtwerden für die Lebensdauer der Medien.

In einer Hinsicht werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung mit einer antistatischen Zusammensetzung er reicht, umfassend 100 Gewichtsteile eines nicht-fluo rierten, copolymerisierbaren, strahlungshärtbaren Pro polymers, 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines nicht-ioni schen Perfluor-Tensids und 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines ionischen Perfluor-Tensids. Die antistatische Zu sammensetzung bildet beim Härten eine abriebfeste, transparente Beschichtung.

In einer anderen Hinsicht betrifft die Erfindung ein op tisches Aufzeichnungsmedium, das auf wenigstens einer Seite mit einer abriebfesten, transparenten, antistati schen Zusammensetzung versehen ist. Bei der antistati schen Beschichtung handelt es sich um eine gehärtete Zusammensetzung, erhalten aus Reaktionspartnern, umfas send 100 Gewichtsteile eines nicht-fluorierten, copoly merisierbaren, strahlungshärtbaren Präpolymers, 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines nicht-ionischen Perfluor-Tensids und 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines ionischen Perfluor- Tensids.

"Transparent" bedeutet, daß wenigstens 80% einfallenden Lichts einer gewünschten Wellenlänge oder eines Wellen längenbereichs von der Beschichtung durchgelassen werden. Die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften einer Beschichtung lassen sich mit Hilfe einer Vorrichtung messen wie z. B. einem UV-Spectrophotometer, im Handel erhältlich bei Shimatsu, Inc..

"Abriebfest" bedeutet, daß die Beschichtung sichtbar trübungsfrei bleibt nach 200 Durchgängen Reiben der Beschichtung mit einem Nylon-Tuch mit einer Gewichtsbe lastung von 1000 g unter Verwendung eines Crockmeter- Geräts, das im Handel von Atlas Electrical Device, Inc. erhältlich ist. Nach diesem Test wird eine optische Aufzeichnungsscheibe fest an die Plattform des Crock meter-Geräts geheftet, wobei sicherzustellen ist, daß die Scheibe flach aufliegt und die Kante der Scheibe mit der Markierung auf der Plattform zur Deckung kommt. Ein Nylon-Tuch wird auf das Armende gegeben und so zurecht gelegt, daß es glatt und flach ist. Die Anzahl der Durchgänge wird auf 200 gesetzt, und das Gerät wird 200 Durchgänge lang laufengelassen. Nach 200 Durchgängen wird die Oberfläche der Scheibe auf Trübung überprüft. Im allgemeinen wird die Scheibe zweimal in zwei senk rechten Richtungen geprüft. "Trübungsfrei" bedeutet, daß kein Trübungsstreifen in dem Bereich der Scheibe sicht bar auftritt, wo gerieben wurde. Kleine Kratzer sind akzeptabel und können auftreten, wenn die Scheibe nicht fest und flach auf die Plattform montiert wurde oder wenn das Nylon-Tuch nicht richtig um den Arm gewickelt wurde.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines magneto optischen Aufzeichnungsmediums, umfassend eine antista tische Beschichtung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen stark vergrößerten schematischen Querschnitt durch einen Teil einer veranschaulichenden magnetooptischen ("MO") Substrateinfall-Aufzeichnungs scheibe 10 der vorliegenden Erfindung. Man sollte sich jedoch darüber im klaren sein, daß die antistatischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die Verwendung von MO-Medien beschränkt ist, sondern vielmehr für die Verwendung einer großen Vielfalt von Materialien geeignet sind. Zum Beispiel sind die anti statischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung neben ihrer Verwendung als MO-Disks besonders für die Verwendung mit anderen Arten optischer Aufzeichnungs medien geeignet wie etwa Compact Disks, den Medien CD-ROM, WORM (d. h., write-once-read-many) und der gleichen.

Wie nun Fig. 1 zeigt, wird ein transparentes Substrat 14 mit einer optischen Aufzeichnungsschicht 12 versehen. Ein Film 16 mit einer reflektierenden Oberfläche 18 ist so angeordnet, daß einfallendes Licht 40 ein erstes Mal die magnetooptische Schicht 12 durchdringt und ein zwei tes Mal die optische Schicht 12 auf umgekehrtem Wege durchdringt. Eine schützende Verschlußbeschichtung 20 ist über dem Film 16 angeordnet, um die optische Auf zeichnungsschicht 12 vor Umgebungseinflüssen zu schüt zen. Gegebenenfalls können transparente dielektrische Schichten 15 und 17 auf einer oder beiden Seiten der optischen Aufzeichnungsschicht 12 angeordnet sein. Wie in der Fachwelt bekannt ist, verstärken derartige di elekrische Schichten das optische Signal der optischen Aufzeichnungsschicht 12 und schützen auch die optische Aufzeichnungsschicht 12 vor Oxidation oder Korrosion, hervorgerufen durch Wärme, Luftfeuchtigkeit oder chemi sche Reaktionen mit Verunreinigungen. Darüber ist das Substrat 14 mit einer Schicht Hartbeschichtung 22 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen, um das Substrat 14 vor mechanischer Beschädigung zu schützen.

Bei dem Substrat 14, der optischen Aufzeichnungsschicht 12, dem Film 16, der schützenden Verschlußbeschichtung 20 und den dielektrischen Schichten 15 und 17 kann es sich um einen der Fachwelt bekannten Typ handeln. Siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 49 17 970. Allerdings wird das Substrat 14 vorzugsweise aus Polycarbonat gebildet, da die antistatischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Adhäsion an Polycarbonat-Sub straten zeigen. Für dieses Merkmal der Erfindung läßt sich eine mögliche Erklärung angeben. Es wird angenom men, daß die nicht-fluorierten, strahlungshärtbaren, copolymerisierbaren Präpolymere, die im allgemeinen mit Polycarbonat mischbar sind, dazu neigen, beim Aufbringen auf das Substrat in das Polycarbonat zu wandern. Im Er gebnis weisen die Prepolymere beim Härten starke Adhä sion am Substrat auf, was auf die Bildung von Vernetzung mit dem Polycarbonat zurückgeht.

Die Hartbeschichtungsschicht 22 wird hergestellt aus einer Zusammensetzung, umfassend 100 Gewichtsteile an nicht-fluorierten, copolymerisierbaren, strahlungshärt baren Prepolymeren. Die Präpolymere können mit Hilfe irgendeiner geeigneten Form von Strahlung wie etwa Elek tronenstrahlung oder Ultraviolettstrahlung gehärtet werden. Bevorzugtermaßen jedoch sind die Präpolymere photohärtbar, d. h., härtbar mit ultravioletter Strah lung.

Zu den Beispielen für geeignete nicht-fluorierte, strah lungshärtbare Präpolymere gehören ethylenisch ungesät tigte Verbindungen wie etwa Acryl-, Methacryl-, Vinyl- und Allyl-funktionelle Stoffe. In der vorliegenden Er findung können auch Mischungen solcher ethylenisch unge sättigter Stoffe verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den nicht-fluorierten, strahlungshärtbaren Präpolymeren um Acrylat- oder Methacrylat-Stoffe oder deren Mischungen. Zu den Beispielen für spezielle, im Handel erhältliche nicht-fluorierte, strahlungshärtbare, copolymerisierbare Monomere gehören Gafgard 233, ver trieben durch GAF Chemical Corporation, TB3070m, ver trieben durch Three Bond Chemical Company of America, Inc., und EX704, vertrieben durch Dianippon Ink & Chemi cals, Inc., Japan. Unter diesen Materialien wird die Verwendung von EX704 bevorzugt.

Vorzugsweise sind im wesentlichen alle dieser Präpoly meren in monomerer Form, obwohl auch polymere oder oli gomere Bestandteile gegebenenfalls verwendet werden kön nen. Zum Beispiel können Polyurethane mit endständigem Acrylat oder Polyurethane mit endständigen Vinyl-Gruppen verwendet werden. Jedoch neigt bei Verwendung solcher polymerer oder oligomerer Materialien die Viskosität von Lösungen der antistatischen Zusammensetzung zur Erhö hung. Wird die Viskosität von Lösungen der antistati schen Zusammensetzung zu hoch, d. h. höher als etwa 0,2 Pa·s (200 cP), kann die Lösung für die Anwendung bei der nachstehend erörterten Rotationsbeschichtung unge eignet sein.

Die antistatische Zusammensetzung umfaßt des weiteren 0,5 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 2 bis 3 Gewichts teile eines nicht-ionischen Perfluor-Tensids, sowie 0,5 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 2 bis 3 Gewichtsteile eines ionischen Perfluor-Tensids. Werden weniger als 0,5 Gewichtsteile sowohl des nicht-ionischen als auch des ionischen Perfluor-Tensids verwendet, so ist die anti statische Zusammensetzung nicht in der Lage, wirksamen Schutz vor statischer Aufladung zu bieten. Werden ande rerseits mehr als 5 Gewichtsteile sowohl des nicht-ioni schen als auch des ionischen Perfluor-Tensids verwendet, so wird wenig zusätzlicher Schutz erzielt als im Ver gleich zur Verwendung geringerer Mengen Tensid. Die Ver wendung von mehr als 5 Gewichtsteilen beider Tenside kann zudem auch Abriebfestigkeit, Transparenz und Adhä sionseigenschaften der resultierenden antistatischen Beschichtung negativ beeinflussen. Meistbevorzugt ist, wenn das Gewichtsverhältnis von nicht-ionischem Per fluor-Tensid zu ionischem Perfluor-Tensid etwa 1 ist.

Vorzugsweise umfaßt der Perfluor-Abschnitt des nicht- ionischen und/oder des ionischen Perfluor-Tensids eine lineare oder verzweigte Kohlenstoff-Kette mit 4 bis 16 Kohlenstoff-Atomen, vorzugsweise 8 Kohlenstoff-Atomen. Meistbevorzugt ist es, wenn der Perfluor-Abschnitt des nicht-ionischen Tensids und/oder des ionisches Perfluor- Tensids C₈F₁₇ ist. Tests in der Praxis haben gezeigt, daß nicht-ionische und/oder ionische Perfluor-Tenside, worin der Perfluor-Abschnitt C₈F₁₇ ist, in Relation zu anderen nicht-ionischen und/oder ionischen Perfluor-Ten siden besseren Schutz vor statischer Aufladung bei ver gleichbarer Gewichtsbelastung bieten. Meistbevorzugt ist es, wenn der Perfluor-Abschnitt des nicht-ionischen Perfluor-Tensids der gleiche ist wie der des ionischen Perfluor-Tensids.

Zu den Beispielen für nicht-ionische Perfluor-Tenside, die für die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignet sind, gehören

C_nF_2n+1C_mH_2mOH
C_nF_2n+1CH₂O(C₂H₄O)_m′R′′
C_nF_2n+1CH₂O(C₂H₄O)_m′(C₃H₆O)_m′′R′′
C_nR_2n+1SO₂N(R) (C₂H₄O)_m′R′′
C_nF_2n+1SO₂N(R)(C₂H₄O)_m′(C₃H₆O)_m′′R′′
C_nF_2n+1CON (R) (C₂H₄O]_m′R′′
C_nF_2n+1CON(R) (C₂H₄O)_m′(C₃H₆O)_m′′R′′,

worin
n 4 bis 16 ist, vorzugsweise 8;
m 1-20 ist, vorzugsweise 8;
m′ 1-20 ist, vorzugsweise 14;
m′′ 0-8 ist;
R Wasserstoff oder Niederalkyl mit 1-12 C-Atomen ist, z. B. H, CH₃, CH₃CH₂ und dergleichen; und
R′′ Wasserstoff oder Niederalkyl mit 1-12 C-Atomen ist, vorzugsweise H oder CH₂.

Zu den Beispielen für ionische Perfluor-Tenside, die für die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignet sind, gehören

worin
n 4 bis 16 ist, vorzugsweise 8;
M Na⁺, Li⁺, K⁺, H⁺ oder NH₄⁺ ist, vorzugsweise Li⁺;
m 1-10 ist, vorzugsweise 8;
x 1-3 ist, vorzugsweise 1; und
R Wasserstoff oder Niederalkyl mit 1-12 C-Atomen ist, z. B. H, CH₃, CH₃CH₂ und dergleichen.

Vorzugsweise werden die antistatischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der Rotationsbe schichtungstechnik auf optische Aufzeichnungsmedien auf gebracht, wie etwa die magnetooptische Aufzeichnungs scheibe 10 von Fig. 1. Die Rotationsbeschichtung erlaubt leichte und schnelle Bildung von äußerst gleichmäßigen Hartbeschichtungsschichten mit einer Dicke von nur 0,5 bis 20µm, vorzugsweise 0,8 bis 10 pm, wobei 5 bis 7µm mehr bevorzugt sind. Vorteilhafterweise sind derartige Beschichtungen hinreichend dünn, so daß es nicht notwen dig ist, den optischen Index der Hartbeschichtungs schicht 22 mit dem optischen Index des transparenten Substrats 14 abzustimmen.

Gemäß der Rotationsbeschichtungstechnik wird eine Mi schung hergestellt, umfassend die nicht-fluorierten, strahlungshärtbaren, copolymerisierbaren Präpolymere, das nicht-ionische Perfluor-Tensid, das ionische Per fluor-Tensid und gegebenenfalls ein geeignetes Lösungs mittel. Der Einsatz eines Lösungsmittels ist nicht er forderlich. Allerdings ist der Einsatz eines Lösungs mittels wünschenswert, wenn die Tenside mit den Präpoly meren nicht mischbar sind, d. h., Tenside und Prepolymere zwei flüssige Phasen bilden, wenn sie zusammengegeben werden. Zu den Beispielen für geeignete Lösungsmittel gehören Methylalkohol, Isopropylalkohol, N-Vinyl-2-pyr rolidon, Mischungen dieser Lösungsmittel und derglei chen. Von diesen Lösungsmitteln wird eine Lösungsmittel mischung aus 10 Volumenteilen Isopropylalkohol mit 1 Vo lumenteil n-Butanol, oder Isopropylalkohol für sich al leine bevorzugt. Vorzugsweise sollte die resultierende Mischung eine ausreichende Menge an Lösungsmittel ein schließen, so daß die Lösung eine Viskosität von 0,1 Pa·s (100 cP) oder weniger und bevorzugt etwa 5 mPa·s (5 cP) aufweist. Für die Praxis der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß für Isopropyl alkohol der Einsatz von 0,7 bis 1,5 g Lösungsmittel pro Gramm gesamter nicht-ionischer und ionischer Perfluor- Tenside im allgemeinen geeignet ist.

Vorzugsweise wird die Mischung hergestellt, indem zu nächst das ionische Perfluor-Tensid mit dem Lösungsmit tel - sofern vorhanden - vereinigt wird. Als nächstes wird das nicht-ionische Perfluor-Tensid unter Rühren zugegeben. Dann werden die nicht-fluorierten, strah lungshärtbaren, copolymerisierbaren Präpolymere langsam zugesetzt, und die Bestandteile werden für hinreichend lange Zeit gerührt, um eine homogene Lösung zu erhalten. Als geeignet erwiesen haben sich Rührzeiten von 30 min. Nach dem Rühren sollte die Mischung wenigstens 1 h lang stehengelassen werden, ehe sie verwendet wird.

Mit Hilfe eines herkömmlichen Rotationsbeschichtungsge räts wird die Mischung auf das Substrat 14 der magneto optischen Scheibe 10 gebracht. Solch ein Gerät umfaßt im allgemeinen eine Verteilernadel, eine Spritze und eine Pumpe. Vor der Rotationsbeschichtung wird die magneto optische Scheibe mit ionisiertem Stickstoff vorgerei nigt. Bei Mischungen mit einer Viskosität von 5 mPa·s (5 cP) oder weniger bringt ein Nadeldruck von 34,47 bis 137,89 kPa (5 bis 20 psi) innerhalb 2 s eine geeignete Menge der Mischung auf den Mittelpunkt einer Scheibe, wenn sich die Scheibe mit 30 bis 50 U/min dreht. Vor zugsweise wird ein dazwischengeschaltetes Filter (0,2 bis 2 pm) verwendet, um Teilchen aus der Mischung zu entfernen, ehe die Mischung durch die Verteilernadel gegeben wird. Nach dem Auftragen sorgt eine hohe Rota tionsgeschwindigkeit von 1800 bis 2400 U/min über 3 bis 5 s für eine dünne, gleichmäßige Beschichtung. Ein Groß teil des Lösungsmittels, sofern überhaupt verwendet, wird im Laufe der Hochgeschwindigkeitsrotation abgetrie ben. Die feuchte Beschichtung sollte unmittelbar danach mit einer geeigneten Form von Strahlung, z. B. Ultraviolettstrahlung, bei Raumtemperatur in einem mit einem Absauggebläse ausgestatteten Ofen gehärtet werden. Typi scherweise ist das Absauggebläse während des Härtens in Betrieb, um niedrigsiedende, flüchtige Komponenten aus dem Ofen zu entfernen.

Die im einzelnen verwendete Strahlungsquelle ist nicht kritisch. Zum Beispiel wäre eine UV-Bogenlampe mittlerer Intensität, die bei einer Wellenlänge von 280 bis 365 nm und einer Energie von 200 bis 450 mJ/cm² 4 bis 6 s lang arbeitet, für die Praxis der vorliegenden Erfindung ge eignet. Wird die antistatische Zusammensetzung mit Lö sungsmittel verwendet, ist es wünschenswert, die Scheibe vor dem Härten einige Sekunden im Ofen bei eingeschalte tem Absauggebläse setzen zu lassen, damit zusätzliches Lösungsmittel sich verflüchtigen kann. Alternativ können derartige Zusammensetzungen - relativ zu antistatischen Zusammensetzungen, die nicht mit einem Lösungsmittel kombiniert wurden - über längere Zeiten, z. B. weitere 2 bis 4 s, gehärtet werden.

Für Mischungen mit einer Viskosität von mehr als 35 mPa·s (35 cP) können die gleichen Parameter wie oben beschrieben verwendet werden. Jedoch sollte die Lösung vor der Beschichtung auf 50 bis 60°C vorgewärmt werden.

Vorzugsweise laufen Rotationsbeschichtung und/oder Här ten unter Inertatmosphäre ab. Zum Beispiel kann eine Atmosphäre verwendet werden, die 90% oder mehr Stick stoff umfaßt.

Unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele soll die Erfindung nun näher beschrieben werden.

Beispiel 1

Mehrere Zusammensetzungen (Proben 1-18) der vorliegenden Erfindung wurden hergestellt durch Vereinigen eines nicht-ionischen Perfluor-Tensids der Formel

eines ionischen Perfluor-Tensids der Formel

C₈F₁₇SO₃^-Li⁺

und nicht-fluorierten, copolymerisierbaren, strahlungs härtbaren Prepolymeren (TB3070M, eine Lösung von Pre polymeren mit 30% Feststoffen, im Handel erhältlich von Three Bond Chemical Company of America, Inc.) in Mengen gemäß Tabelle I.

Tabelle I

(alle Einheiten als Gewichtsteile)

Zur Herstellung der Proben 1-18 wurden 40 g des ioni schen Perfluor-Tensids unter Rühren langsam in 60 g Iso propylalkohol gelöst, um eine 40%ige Lösung des ioni schen Perfluor-Tensids zu liefern. Für jede Probe wurde eine passende Menge dieser Lösung unter Rühren mit dem nicht-ionischen Perfluor-Tensid vereinigt. Danach wurde die 30%ige Feststoff-Lösung der Präpolymere mit den Ten siden vereinigt, und die resultierende Mischung wurde 30 min lang gerührt. Die Probe wurde 1 h lang stehenge lassen, wonach sie mit Hilfe einer Meyer Bar Nr. 3 auf eine Polyethylenterephthalat-Folie aufgebracht wurde. Die Beschichtung wurde 4 bis 5 s lang mit Hilfe von Ultraviolettstrahlung einer Wellenlänge von 365 nm und einer Energie von 240 mJ/cm gehärtet. Das Härten wurde unter Stickstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur im Be reich von 50 bis 60°C vorgenommen.

Beispiel 2

Eine Probe (Probe 19) der vorliegenden Erfindung wurde gemäß Beispiel 1, außer daß CF₃SO₃^-Li⁺ anstelle von C₈F₁₇SO₃^-Li⁺ verwendet wurde, wie folgt hergestellt:

Beispiel 3

Eine Probe (Probe 20) der vorliegenden Erfindung wurde gemäß Beispiel 1, außer daß C₄F₉SO₃^-Li⁺ anstelle von C₈F₁₇SO₃^-Li⁺ verwendet wurde, wie folgt hergestellt:

Beispiel 4

Eine Probe (Probe 21) der vorliegenden Erfindung wurde gemäß Beispiel 1, außer daß EX704 - eine 100% Feststoff mischung aus nicht-fluorierten, copolymerisierbaren, strahlungshärtbaren Präpolymeren, vertrieben durch Dianippon Ink and Chemicals, Inc., Japan. - anstelle von TB3070M verwendet wurde, wie folgt hergestellt:

Die Viskosität dieser Probe wurde mit Hilfe eines Brook field-Viskosimeters mit UL-Adapter gemessen und bei 25°C und einer Rotationsgeschwindigkeit von 12 U/min zu 43 bis 45 mPa·s (43 bis 45 cP) bestimmt.

Vergleichsbeispiel A

5 g des nicht-ionischen Perfluor-Tensids von Beispiel 1 wurden unter Rühren langsam zu 300 g TB3070 gegeben. Die Lösung wurde 1 h lang stehengelassen, ehe sie gemäß Bei spiel 1 auf eine PET-Folie aufgebracht wurde.

Vergleichsbeispiel B

40 g CF₃SO₃⁻Li⁺ wurden unter Rühren langsam in 60 g Iso propylalkohol gelöst. 3,8 g dieser Lösung wurden dann unter Rühren 100 g TB3070 zugesetzt. Die Lösung wurde 1 h lang stehengelassen, ehe sie gemäß Beispiel 1 auf eine PET-Folie aufgebracht wurde.

Vergleichsbeispiel C

Es wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel B gearbeitet, außer daß C₈F₁₇SO₃Li⁺ anstelle von CF₃SO₃⁻Li⁺ verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel D

Es wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel B gearbeitet, außer daß C₄F₉SO₃⁻Li⁺ anstelle von CF₃SO₃⁻Li⁺ verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel E

Es wurde in gleicher Weise wie in Beispiel B gearbeitet, außer daß pro 100 Gewichtsteilen Präpolymer-Feststoffen nur 0,25 Gewichtsteile eines jeden Tensids eingesetzt wurden.

Beispiel 5

Die antistatischen Eigenschaften der Proben 1-21 wurden mit den antistatischen Eigenschaften der Vergleichsbei spiele A-E verglichen. Zusätzlich wurden auch die anti statischen Eigenschaften einer PET-Folie, die lediglich mit TB3070M (Vergleichsbeispiel F) beschichtet war, und einer unbeschichteten PET-Folie (Vergleichsbeispiel G) gemessen. Jede Probe wurde auf etwa 5000 V geladen, und die Zeit in Sekunden für den Ladungsabfall bis auf 50 V wurde gemessen. Diese Messungen wurden bei 25°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Für die Messung des Ladungsabfalls wurde ein ETS406C-Meßgerät, erhält lich von Electro Tech System, Inc., verwendet. Jede Probe hatte eine Größe von 8,89 cm mal 13,97 cm (3,5 inch mal 5,5 inch). Die Ergebnisse waren wie folgt:

Tabelle II

Beispiel 6 a) Probe 22

Eine antistatische Zusammensetzung wurde hergestellt durch langsames Auflösen von 40 g des ionischen Per fluor-Tensids von Beispiel 1 in 60 g Isopropylalkohol unter Rühren. Dann wurden der Isopropylalkohol-Lösung unter Rühren 40 g des nicht-ionischen Perfluor-Tensids von Beispiel 1 zugesetzt. Der Gesamtanteil der Perfluor- Tenside in der Lösung belief sich auf etwa 57 Gew.-%. Als nächstes wurden 8,7 g der Isopropylalkohol-Lösung der Perfluor-Tenside langsam in 100 g EX704 gegeben. Zur gründlichen Mischung wurde die Lösung auf einem Schüt teltisch 30 min lang geschüttelt. Nach dem Schütteln wurde die Lösung 1 h lang stehengelassen, ehe sie ver wendet wurde.

b) Probe 23

Eine antistatische Zusammensetzung wurde hergestellt durch langsames Auflösen von 40 g des ionischen Per fluor-Tensids von Beispiel 1 in 60 g Isopropylalkohol unter Rühren. Dann wurden der Isopropylalkohol-Lösung unter Rühren 40 g des nicht-ionischen Perfluor-Tensids von Beispiel 1 zugesetzt. Der Gesamtanteil der Perfluor- Tenside in der Lösung belief sich auf etwa 57 Gew.-%. Als nächstes wurden 8,7 g der Isopropylalkohol-Lösung der Perfluor-Tenside langsam in 300 g TB3070M gegeben. Zur gründlichen Mischung wurde die Lösung auf einem Schütteltisch 30 min lang geschüttelt, und die Mi schungslösung wurde 1 h lang stehengelassen, ehe sie verwendet wurde.

Eine jede der Proben 22 und 23 wurde dann wie folgt mittels Rotationsbeschichtung auf eine magnetooptische Aufzeichnungsscheibe aufgebracht. Die magnetooptische Aufzeichnungsscheibe wurde vor der Beschichtung mit einem N₂-Ionenstrahler vorgereinigt. Die Probe wurde dann mittels Rotationsbeschichtung auf die Polycarbonat- Seite der magnetooptischen Aufzeichnungsscheibe bei ge ringem Luftdruck (34,47 bis 137,89 kPa (5 bis 20 psi) aufgebracht unter Verwendung eines Nadelverteilersystems und eines dazwischengeschalteten Filters (0,2 bis 2µm). Die Probe wurde bei geringer Umdrehungszahl (30 bis 50 U/min) auf den Mittelpunkt der Scheibe gebracht, und zur Erzielung einer glatten, gleichmäßigen Beschichtung wurde danach eine hohe Abdrehgeschwindigkeit (1800 bis 2400 U/min) eingesetzt. Die beschichtete Scheibe wurde dann durch UV-Licht (365 nm) geringer Intensität unter einer Stickstoff-Atmosphäre gehärtet. Probe 22 hatte bei Raumtemperatur eine relativ hohe Viskosität und wurde vor der Rotationsbeschichtung auf 50 bis 60°C erwärmt.

Zu Vergleichszwecken wurden zwei weitere Scheiben je weils nur mit EX704 (Vergleichsbeispiel I) bzw. TB3070 (Vergleichsbeispiel J) mit Hilfe des Rotationsbeschich tungsverfahrens beschichtet. Bei den Vergleichsbeispie len I und J wurden keine Perfluor-Tenside verwendet.

Eine jede der mit diesen Proben (22, 23, I und J) be schichteten Scheiben wurde in einer Kammer bei 80°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit gealtert. Alle 500 Stun den wurden die Scheiben herausgenommen und auf Byte- Fehlerquote geprüft, indem statistisch 5% der Gesamt speicherkapazität einer jeden Scheibe geprüft wurden. Auch wurden die Disks vor der Alterung und 1500 h nach der Alterung auf Abriebfestigkeit geprüft sowie visuell auf Trübung und Delaminierung untersucht: Die Ergebnisse der Byte-Fehlerquotenprüfung waren wie folgt:

Tabelle III*)

Die Ergebnisse der Abriebfestigkeitsprüfung und der visuellen Untersuchung waren wie folgt:

Tabelle IV

Weitere Ausführungsformen werden Fachleuten aus einer Betrachtung dieser Patentschrift oder aus der Praxis der hierin offenbarten Erfindung klar werden. Der Fachmann kann an den hierin beschriebenen Grundlagen verschiedene Weglassungen, Modifizierungen und Änderungen vornehmen, ohne von wahrem Umfang und Geist der Erfindung, bezeich net durch die folgenden Patentansprüche, abzuweichen.

Claims

1. Antistatische Zusammensetzung, umfassend:

a) 100 Gewichtsteile eines nicht-fluorierten, copoly merisierbaren, strahlungshärtbaren Präpolymers;
b) 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines nicht-ionischen Perfluor-Tensids; und
c) 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines ionischen Perfluor Tensids.

2. Antistatische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von nicht-ionischem Perfluor-Tensid zu ionischem Perfluor-Tensid etwa 1 ist.

3. Antistatische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das ionische Perfluor-Tensid einen Perfluor-Abschnitt auf weist, der der gleiche ist wie der Perfluor-Abschnitt des nicht-ionischen Perfluor-Tensids.

4. Antistatische Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei der Perfluor-Abschnitt beider Tenside C₈F₁₇ ist.

5. Optische Aufzeichnungsscheibe, die auf wenigstens einer Seite mit einer abriebfesten, transparenten, antistati schen Hartbeschichtungsschicht versehen ist, wobei es sich bei der Hartbeschichtungsschicht um eine gehärtete Zusammensetzung handelt, erhältlich aus Bestandteilen, umfassend:

a) 100 Gewichtsteile eines nicht-fluorierten, copoly merisierbaren, strahlungshärtbaren Prapolymers;
b) 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines nicht-ionischen Perfluor-Tensids; und
c) 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile eines ionischen Perfluor- Tensids.

6. Optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 5, wobei das ionische Perfluor-Tensid einen Perfluor-Abschnitt auf weist, der der gleiche ist wie der Perfluor-Abschnitt des nicht-ionischen Perfluor-Tensids.

7. Optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 6, wobei der Perfluor-Gruppe beider Tenside C₈F₁₇ ist.

8. Optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 5, wobei das Gewichtsverhältnis von nicht-ionischem Perfluor-Tensid zu ionischem Perfluor-Tensid etwa 1 : 1 ist.