ES2236760T3 - Sustrato de disco de video digital. - Google Patents
Sustrato de disco de video digital.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN SUSTRATO DE DISCO DE VIDEO DIGITAL DE UN POLICARBONATO, QUE TIENE UN PESO MOLECULAR MEDIO DE VISCOSIDAD (MV) DE 10.000 A 17.000 Y UN PESO MOLECULAR MEDIO DE PESO (MW)/PESO MOLECULAR MEDIO DE NUMERO (MN) NO MENOR DE 2.3, Y A UN SUSTRATO DE DISCO DE VIDEO DIGITAL DE UN POLICARBONATO QUE TIENE UN PESO MOLECULAR MEDIO DE VISCOSIDAD (MV) DE 10.000 A 17.000 OBTENIDO POR LA TRANSESTERIFICACION DE UN FENOL DIVALENTE TAL COMO EL 2,2 - BIS(HIDROXIFENIL) PROPANO CON UN DIESTER ACIDO CARBONICO TAL COMO EL DIFENILCARBONATO. EL SUSTRATO DE DISCO DE VIDEO DIGITAL SE AGRIETA POCO AL CREAR EL MOLDE Y EXHIBE UNA DOBLE DIFRACCION PEQUEÑA Y UNA EXCELENTE PROPIEDAD DE TRANSFERENCIA.
Description
Sustrato de disco de vídeo digital.
La presente invención se refiere a un sustrato de
disco de vídeo digital y, más exactamente, al de un policarbonato
que se agrieta poco en el momento del moldeo y muestra una
birrefringencia pequeña y una excelente capacidad de
transcripción.
Las medidas estándar de los CD,
CD-ROM y similares que son discos ópticos
convencionales, son diámetro del disco = 120 mm, espesor del disco =
1,2 mm y estructura = una única placa que utiliza una superficie.
Por el contrario, las medidas estándar de los discos de vídeo
digital (DVD) son diámetro del disco = 120 mm, espesor del disco =
1,2 mm y estructura = ambas superficies unidas. En consecuencia, el
espesor de cada sustrato de disco es de 0,6 mm. Como materiales de
estos sustratos de disco, se han utilizado mucho los policarbonatos
en los últimos años, ya que tienen una alta transparencia, buena
resistencia al calor, buena resistencia al impacto y buena
resistencia al agua.
Sin embargo, los sustratos de disco delgados cuyo
espesor se reduce desde 1,2 mm hasta 0,6 mm, tal como se mencionó
anteriormente, a menudo son problemáticos porque se agrietarán o
romperán durante el moldeo y porque puede aumentar su
birrefringencia. Con el fin de evitar que los discos se agrieten
durante el moldeo, puede aumentarse el peso molecular del
policarbonato que es el material del sustrato, pero en este caso,
aumenta adicionalmente la birrefringencia de los discos. Por otro
lado, con el fin de reducir la birrefringencia, se ha intentado
moldear los sustratos de disco de vídeo digital mediante el uso de
técnicas tales como el moldeo por ultrasonidos, el moldeo por
compresión en múltiples etapas y el moldeo por relleno a alta
velocidad. Sin embargo, incluso mediante estas técnicas, la
reducción de la birrefringencia no es suficiente, y lo que es peor,
la rotura de los discos se produce más a menudo en comparación con
las técnicas de moldeo convencionales.
En tales circunstancias, se ha logrado la
presente invención y un objeto de la invención es proporcionar un
sustrato de disco de vídeo digital que se agriete menos durante el
moldeo y que muestre una birrefringencia pequeña y una excelente
capacidad de transcripción.
Los presentes inventores han investigado
detenidamente sobre sustratos de disco de vídeo digital que se
agrieten menos durante el moldeo y que muestren una birrefringencia
pequeña y, como resultado, han encontrado que el objeto mencionado
anteriormente puede conseguirse mediante el uso de un policarbonato
cuyo peso molecular se encuentre dentro de un intervalo específico y
que tenga una amplia distribución de peso molecular, o un
policarbonato que se obtiene mediante transesterificación para que
tenga un peso molecular que se encuentre dentro de un intervalo
específico, como el material del sustrato. La presente invención se
ha completado sobre la base del conocimiento así encontrado.
Específicamente, la presente invención
proporciona lo siguiente:
1. Un sustrato de disco de vídeo digital de un
policarbonato que tiene un peso molecular promedio viscosimétrico
(Mv) de desde 10.000 hasta 17.000 y un peso molecular promedio en
peso (Mw) / peso molecular promedio en número (Mn) no inferior a
2,3.
2. Un sustrato de disco de vídeo digital de un
policarbonato de 1, en el que el policarbonato puede obtenerse
mediante la transesterificación de un difenol y un diéster de ácido
carbónico.
3. El sustrato de disco de vídeo digital de 2, en
el que se utilizan un compuesto básico que contiene nitrógeno y un
compuesto básico sin nitrógeno como el catalizador para la
transesterificación.
4. El sustrato de disco de vídeo digital de 3, en
el que el compuesto básico que contiene nitrógeno es una sal de
amonio cuaternario.
5. El sustrato de disco de vídeo digital de 3, en
el que el compuesto básico sin nitrógeno es una sal de fosfonio
cuaternario.
6. El sustrato de disco de vídeo digital de 4, en
el que la sal de amonio cuaternario es hidróxido de
tetrametilamonio.
7. El sustrato de disco de vídeo digital de 5, en
el que la sal de fosfonio cuaternario es tetrafenilborato de
tetrafenilfosfonio.
8. El sustrato de disco de vídeo digital de 2, en
el que el policarbonato tiene un peso molecular promedio
viscosimétrico (Mv) de desde 12.000 hasta 16.000.
9. El sustrato de disco de vídeo digital de 2, en
el que el policarbonato tiene un peso molecular promedio
viscosimétrico (Mv) de desde 13.500 hasta 15.500.
El policarbonato que se utiliza como el material
para el sustrato de DVD de la invención puede producirse de
cualquier manera convencional de un método en disolución (método de
polimerización interfacial, método de la piridina), un método de
transesterificación y similares. En general, puede producirse
haciendo reaccionar un difenol con un precursor de policarbonato tal
como fosgeno, un éster de ácido carbónico o similares. En concreto,
por ejemplo, el policarbonato se produce haciendo reaccionar un
difenol con un precursor de carbonato, tal como fosgeno, en un
disolvente tal como cloruro de metileno o similar, en presencia de
un receptor de ácido o un regulador del peso molecular conocidos, al
que se añade opcionalmente un agente de ramificación (polimerización
interfacial); o mediante la transesterificación de un diéster de
ácido carbónico, tal como carbonato de difenilo, con un difenol
(transesterificación). Se prefiere que el policarbonato se produzca
mediante transesterificación de un difenol con un diéster de ácido
carbónico.
Ejemplos preferidos del difenol que se va a
utilizar para producir el policarbonato incluyen compuestos de
fórmula general (I):
En la fórmula (I), R^{1} y R^{2} representan
cada uno un átomo de halógeno, un grupo alquilo que tiene desde 1
hasta 6 átomos de carbono, o un grupo fenilo. El átomo de halógeno
incluye átomos de cloro, bromo, flúor y yodo. El grupo alquilo que
tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono puede ser de los lineales,
ramificados o cíclicos e incluye, por ejemplo, grupos metilo, etilo,
n-propilo, isopropilo, n-butilo,
isobutilo, t-butilo, amilo, isoamilo, hexilo,
isohexilo y ciclohexilo, etc. R^{1} y R^{2} pueden ser iguales o
diferentes. Los R^{1} plurales, si los hubiese, pueden ser iguales
o diferentes; y los R^{2} plurales, si los hubiese, pueden ser
iguales o diferentes. p y q representan cada uno un número entero
desde 0 hasta 4. Z representa un enlace sencillo, un grupo alquileno
o alquilideno que tiene desde 1 hasta 20 átomos de carbono, un grupo
cicloalquileno o cicloalquilideno que tiene desde 5 hasta 20 átomos
de carbono, -O-, -S-, -SO-, -SO_{2}- o -CO-. El grupo alquileno o
alquilideno que tiene desde 1 hasta 20 átomos de carbono incluye,
por ejemplo, grupos metileno, etileno, propileno, butileno,
pentileno, hexileno, etilideno e isopropilideno, etc. El grupo
cicloalquileno o cicloalquilideno que tiene desde 5 hasta 20 átomos
de carbono incluye, por ejemplo, grupos ciclopentileno,
ciclohexileno, ciclopentilideno y ciclohexilideno, etc.
Se conoce una variedad de difenoles de fórmula
(I). De éstos, se prefiere especialmente
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
[bisfenol A]. Otros ejemplos de los difenoles, a excepción del
bisfenol A, incluyen dihidroxidiarilalcanos tales como
bis(4-hidroxifenil)metano,
bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil)metano,
bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)metano,
1,1-bis(4-hidroxifenil)etano,
1,2-bis(4-hidroxifenil)etano,
2-metil-1,1-bis(4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)propano,
1-etil-1,1-bis(4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3-cloro-4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3-metil-4-hidroxifenil)propano,
2,2-bis(3-flúor-4-hidroxifenil)propano,
1,1-bis(4-hidroxifenil)butano,
2,2-bis(4-hidroxifenil)butano,
1,4-bis(4-hidroxifenil)butano,
2,2-bis(4-hidroxifenil)pentano,
4-metil-2,2-bis(4-hidroxifenil)pentano,
2,2-bis(4-hidroxifenil)hexano,
4,4-bis(4-hidroxifenil)heptano,
2,2-bis(4-hidroxifenil)nonano,
1,10-bis(4-hidroxifenil)decano,
1,1-bis(4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano,
2,2-bis(4-hidroxifenil)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano,
etc.; dihidroxidiarilcicloalcanos tales como
1,1-bis(-4-hidroxifenil)ciclohexano,
1,1-bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil)ciclohexano,
1,1-bis(4-hidroxifenil)-ciclodecano,
etc.; dihidroxidiarilsulfonas tales como
bis(4-hidroxifenil)sulfona,
bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)sulfona,
bis(3-cloro-4-hidroxifenil)sulfona,
etc.; dihidroxidiaril éteres tales como
bis(4-hidroxifenil) éter,
bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)
éter, etc.; dihidroxidiarilcetonas tales como
4,4'-dihidroxibenzofenona,
3,3',5,5'-tetrametil-4,4'-dihidroxibenzofenona,
etc.; sulfuros de dihidroxidiarilo tales como sulfuro de
bis(4-hidroxifenilo), sulfuro de
bis(3-metil-4-hidroxifenilo),
sulfuro de
bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenilo),
etc.; dihidroxidiarilsulfóxidos tales como
bis(4-hidroxifenilo)sulfóxido, etc.
Aparte de los indicados anteriormente, también pueden utilizarse
como difenoles hidroquinona,
9,9-bis(4-hidroxifenil)fluorenona
y sus derivados de haluro. Los difenoles pueden utilizarse
individualmente o combinados.
Se conoce una variedad de diésteres de ácido
carbónico, de los que se prefieren los carbonatos de diarilo,
carbonatos de dialquilo y carbonatos de alquilarilo. Los carbonatos
de diarilo incluyen, por ejemplo, carbonato de difenilo, carbonato
de ditolilo, carbonato de bis(clorofenilo), carbonato de
dinaftilo, carbonato de bisfenol A-bisfenilo, etc.
Los carbonatos de dialquilo incluyen, por ejemplo, carbonato de
dimetilo, carbonato de dietilo, carbonato de dibutilo, carbonato de
diciclohexilo, carbonato de bisfenol A-bismetilo,
etc. Los carbonatos de alquilarilo incluyen, por ejemplo, carbonato
de metilfenilo, carbonato de etilfenilo, carbonato de butilfenilo,
carbonato de ciclohexilfenilo, carbonato de bisfenol
A-metilfenilo, etc. Esos pueden utilizarse
individualmente o combinados. Se prefiere especialmente el carbonato
de difenilo.
La cantidad de diéster de ácido carbónico que se
va a hacer reaccionar es preferiblemente de desde 0,9 hasta 2,5, más
preferiblemente desde 0,98 hasta 2,0, en cuanto a la razón molar del
mismo con respecto al difenol.
En el método de producción de los policarbonatos,
también puede utilizarse un terminador de extremo terminal
(regulador del peso molecular) además de los componentes indicados
anteriormente. Como el terminador de extremo terminal, por ejemplo,
puede utilizarse un monofenol tal como
p-terc-butilfenol,
p-bromofenol, tribromofenol, nonilfenol o
similares.
Adicional y opcionalmente, se puede utilizar un
compuesto que tiene tres o más grupos funcionales, como agente de
ramificación. El compuesto puede incluir floroglucina, ácido
trimelítico,
1,1,1-tris(4-hidroxifenil)etano,
1-[\alpha-metil-\alpha-(4'-hidroxifenil)etil]-4-[\alpha',\alpha'-bis(4''-hidroxifenil)-etil]benceno,
\alpha,\alpha',\alpha''-tris(4-hidroxifenil)-1,3,5-triisopropilbence-
no, isatinbis(o-cresol), etc.
no, isatinbis(o-cresol), etc.
En el método de producción de los policarbonatos
mediante transesterificación, si se desea, puede utilizarse
cualquier catalizador convencional para la transesterificación
habitual.
El catalizador de transesterificación que puede
emplearse en el presente documento incluye, por ejemplo, compuestos
básicos que contienen nitrógeno tales como aminas, sales de amonio
cuaternario, etc.; y compuestos básicos sin nitrógeno tales como
compuestos de metal alcalino (por ejemplo, hidróxido de litio,
hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, etc.), compuestos de metal
alcalinotérreo, compuestos de boro, etc.
La cantidad de catalizador, si se utiliza, puede
ser generalmente de desde 1 x 10^{-8} hasta 1 x 10^{-2} moles,
pero preferiblemente desde 1 x 10^{-7} hasta 1 x 10^{-3} moles,
por mol del difenol.
Si su cantidad es inferior a 1 x 10^{-8} moles,
el catalizador será ineficaz. Sin embargo, si es superior a 1 x
10^{-2} moles, demasiado catalizador empeorará las propiedades
físicas, especialmente la resistencia al calor y la resistencia a la
hidrólisis de los productos finales, policarbonatos, y aumenta los
costes de producción. Es innecesaria la adición de una cantidad
mayor del catalizador por encima del intervalo definido.
Como el catalizador de transesterificación, si se
utiliza, se prefieren los compuestos básicos que contienen nitrógeno
indicados anteriormente. Los compuestos incluyen, por ejemplo,
aminas terciarias alifáticas tales como trimetilamina, trietilamina,
tripropilamina, tributilamina, tripentilamina, trihexilamina,
dimetilbencilamina, etc.; y aminas terciarias aromáticas tales como
trifenilamina, etc. También pueden utilizarse compuestos
heterocíclicos que contienen nitrógeno tales como
N,N-dimetil-4-aminopiridina,
4-dietilaminopiridina,
4-pirrolidinopiridina,
4-aminopiridina, 2-aminopiridina,
2-hidroxipiridina,
4-hidroxipiridina, 2-metoxipiridina,
4-metoxipiridina, imidazol,
2-metilimidazol, 4-metilimidazol,
2-dimetilaminoimidazol,
2-metoxi-imidazol,
2-mercaptoimidazol, aminoquinolina,
diazabiciclooctano (DABCO), etc. Como los compuestos básicos que
contienen nitrógeno, se prefieren más las sales de amonio
cuaternario tales como las mencionadas más adelante. En primer
lugar, se mencionan los hidróxidos de amonio que tienen grupos
alquilo, arilo, aralquilo y similares, tales como hidróxido de
tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, hidróxido de
tetrabutilamonio, hidróxido de trimetilbencilamonio, etc. De esas
sales de amonio, se prefieren el hidróxido de tetrametilamonio y el
hidróxido de tetrabutilamonio. Además se mencionan otras sales
básicas tales como borohidruro de tetrametilamonio, borohidruro de
tetrabutilamonio, fenilborato de tetrabutilamonio, tetrafenilborato
de tetrametilamonio, etc. Sobre todo, se prefieren especialmente
aquellos compuestos básicos que contienen nitrógeno, ya que son
básicos y permanecen poco en el sistema de reacción.
Como el catalizador de transesterificación, si se
utiliza, también se prefieren los compuestos básicos sin nitrógeno
indicados anteriormente. Los compuestos incluyen, por ejemplo,
óxidos metálicos básicos tales como óxido de plomo, óxido de
antimonio, etc.; compuestos de titanio orgánicos; compuestos de
manganeso solubles; acetatos de Ca, Mg, Zn, Pb, Sn, Mn, Cd y Co;
compuestos de metal alcalino tales como hidróxido de litio,
hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, etc; sustancias, óxidos e
hidróxidos individuales de metales alcalinos o metales
alcalinotérreos; compuestos de metales alcalinotérreos; compuestos
de boro tales como ácido bórico, borato de trimetilo, borato de
trietilo, borato de tributilo, borato de triheptilo, borato de
trifenilo, tetrafenilborato de tetrafenilfosfonio, etc. Como los
compuestos básicos sin nitrógeno, se prefieren especialmente las
sales de fosfonio cuaternario tales como las mencionadas más
adelante. Las sales incluyen hidróxidos de tetra(aril o
alquil)fosfonio tales como hidróxido de tetrafenilfosfonio,
hidróxido de tetranaftilfosfonio, hidróxido de
tetra(clorofenil)fosfonio, hidróxido de
tetra(bifenil)fosfonio, hidróxido de
tetratolilfosfonio, hidróxido de tetrametilfosfonio, hidróxido de
tetraetilfosfonio, hidróxido de tetrabutilfosfonio, etc.; así como
tetrafenilborato de tetrametilfosfonio, bromuro de
tetrafenilfosfonio, fenolato de tetrafenilfosfonio, tetrafenilborato
de tetrafenilfosfonio, tetrafenilborato de metiltrifenilfosfonio,
tetrafenilborato de benciltrifenilfosfonio, tetrafenilborato de
bifeniltrifenilfosfonio, tetrafenilborato de tetratolilfosfonio,
tetrafenilborato de ciclohexiltrifenilfosfonio, fenolato de
tetrafenilfosfonio, difenilfosfato de
tetra(p-t-butilfenil)fosfonio,
fenolato de trifenilbutilfosfonio, tetrafenilborato de
trifenilbutilfosfonio, etc. De esas sales de fosfonio cuaternario,
se prefieren tetrafenilborato de tetrafenilfosfonio,
tetrafenilborato de bifeniltrifenilfosfonio y tetrafenilborato de
ciclohexiltrifenilfosfonio, ya que tienen alta actividad catalítica
y tienen pocas influencias negativas sobre la calidad de los
productos. Las sales de fosfonio cuaternario pueden utilizarse
individualmente o combinadas.
En la transesterificación, se emplea
preferiblemente un sistema de catalizador combinado. Como ejemplos
preferidos del sistema de catalizador combinado, se mencionan una
combinación de un compuesto básico que contiene nitrógeno y un
compuesto de boro; una combinación de un compuesto básico que
contiene nitrógeno y un compuesto de metal alcalino
(alcalinotérreo); una combinación de un compuesto básico que
contiene nitrógeno, un compuesto de metal alcalino (alcalinotérreo)
y un compuesto de boro. La más preferida es una combinación de
hidróxido de tetrametilamonio y tetrafenilborato de
tetrafenilfosfonio.
En el sistema de catalizador combinado para su
uso en la transesterificación, es deseable que la cantidad del
compuesto básico que contiene nitrógeno sea de desde 10^{-7} hasta
10^{-1} moles, preferiblemente desde 10^{-6} hasta 10^{-2}
moles, más preferiblemente desde 10^{-5} hasta 10^{-3} moles,
mientras que la del compuesto básico sin nitrógeno sea de desde
10^{-8} hasta 10^{-3} moles, preferiblemente desde 10^{-7}
hasta 10^{-4} moles, más preferiblemente desde 10^{-6} hasta
10^{-5} moles. Si la cantidad del compuesto básico que contiene
nitrógeno es inferior a 10^{-7} moles, la actividad catalítica del
compuesto en la fase inicial de la reacción será escasa. Sin
embargo, el uso del compuesto en una cantidad superior a 10^{-1}
moles es desfavorable, ya que aumenta los costes de producción. Por
otra parte, si la cantidad del compuesto básico sin nitrógeno es
inferior a 10^{-8} moles, la actividad catalítica del compuesto en
la fase posterior de la reacción será escasa; pero el uso del
compuesto en una cantidad superior a 10^{-3} moles es
desfavorable, ya que aumenta los costes de producción.
Con respecto a la cantidad del sistema de
catalizador combinado que se va a utilizar, el total del compuesto
básico que contiene nitrógeno y el compuesto básico sin nitrógeno es
generalmente de desde 1 x 10^{-8} hasta 1 x 10^{-2} moles, pero
preferiblemente desde 1 x 10^{-7} hasta 1 x 10^{-3} moles, por
mol del difenol.
Si la cantidad es inferior a 1 x 10^{-8} moles,
no podría mostrarse el efecto catalítico. Sin embargo, si es
superior a 10^{-2} moles, tal cantidad excesiva empeorará las
propiedades físicas, especialmente la resistencia al calor y la
resistencia a la hidrólisis de los productos finales,
policarbonatos, y aumenta los costes de producción. Es innecesaria
la adición de una cantidad mayor de los compuestos del catalizador
por encima del intervalo definido.
La temperatura de reacción para la
transesterificación no está definida específicamente y puede
encontrarse generalmente entre 100 y 330ºC, pero preferiblemente
entre 180 y 300ºC. Más preferiblemente, la temperatura de reacción
se eleva gradualmente durante la reacción dentro del intervalo que
se encuentra entre 180 y 300ºC. Si la temperatura de reacción es
inferior a 100ºC, se retrasará la transesterificación. Sin embargo,
si es superior a 330ºC, los polímeros producidos se deteriorarán
térmicamente y tal temperatura de reacción elevada es
desfavorable.
La presión de reacción no está definida
específicamente y puede determinarse adecuadamente dependiendo de la
presión de vapor de los monómeros que se están polimerizando. Sin
embargo, en general, es deseable que la polimerización se realice a
una presión que se encuentre entre una presión reducida de
aproximadamente 50 mmHg y una presión incrementada de
aproximadamente 50 atmósferas en la fase inicial, luego a presión
reducida en la fase posterior y finalmente a una presión que se
encuentre entre 0,01 y 100 mmHg.
Con respecto al tiempo de reacción, la reacción
puede continuarse hasta que dé el policarbonato que tiene un peso
molecular predeterminado. En general, el tiempo de reacción total
puede encontrarse entre 10 minutos y 10 horas o así.
La reacción puede llevarse a cabo en presencia de
ningún disolvente. Sin embargo, si se desea, puede llevarse a cabo
en presencia de un disolvente inerte que pese desde el 1 hasta el
150% en peso del policarbonato que va a obtenerse. El disolvente
inerte incluye, por ejemplo, compuestos aromáticos tales como
difenil éter, difenil éteres halogenados, difenilsulfona,
benzofenona, polifenil éter, diclorobenceno, metilnaftaleno, etc.;
cicloalcanos tales como ciclohexano,
triciclo(5.2.10)decano, ciclooctano, ciclodecano,
etc.
Los policarbonatos que se han obtenido de la
manera indicada anteriormente pueden utilizarse directamente en la
invención, pero deben controlarse de modo que tengan un peso
molecular promedio viscosimétrico (Mv) que se encuentre entre 10.000
y 17.000, por ejemplo, mezclándolos. Los sustratos de DVD de
policarbonatos que tienen un peso molecular promedio viscosimétrico
inferior a 10.000 se agrietarán en el momento del moldeo, mientras
que los de policarbonatos que tienen un peso molecular promedio
viscosimétrico superior a 17.000 mostrarán un aumento de la
birrefringencia. Con el fin de evitar el agrietamiento de los
sustratos de DVD y en vista de la birrefringencia de los sustratos
de DVD, es preferible que los policarbonatos tengan un peso
molecular promedio viscosimétrico de desde 12.000 hasta 16.000, más
preferiblemente desde 13.500 hasta 15.500. La distribución de peso
molecular de los policarbonatos no está definida específicamente,
pero es deseable que la razón del peso molecular promedio en peso
(Mw) del polímero con respecto al peso molecular promedio en número
(Mn) del mismo, es decir, que Mw/Mn no sea inferior a 2,3, más
preferiblemente no inferior a 2,5. Si la distribución de peso
molecular es demasiado estrecha, es decir, si la razón Mw/Mn es
demasiado pequeña, los sustratos de DVD de los polímeros se
agrietarán o romperán en el momento del moldeo.
El método de control del peso molecular promedio
viscosimétrico (Mv) del polímero para que se encuentre entre 10.000
y 17.000 no está definido específicamente. En general, los
policarbonatos que se han producido en un método en disolución
(método de polimerización interfacial, método de la piridina), un
método de transesterificación o similares, se mezclan de modo que el
peso molecular promedio viscosimétrico (Mv) de la mezcla resultante
pueda encontrarse en el intervalo deseado. Por ejemplo, se mezclan
juntos los diferentes policarbonatos obtenidos en un método en
disolución, o se mezcla un policarbonato obtenido en un método en
disolución con un policarbonato obtenido en un método de
transesterificación.
El método de control de la razón, peso molecular
promedio en peso (Mw) / peso molecular promedio en número (Mn) no
está definido específicamente. Los policarbonatos obtenidos en un
método de transesterificación se controlan fácilmente para que
tengan una razón no inferior a 2,3. Por otro lado, para los
obtenidos en un método en disolución, se mezclan dos o más
policarbonatos que se diferencien en el peso molecular o puede
mezclarse un policarbonato obtenido en un método en disolución con
un policarbonato obtenido en un método de transesterificación.
Si se desea, pueden añadirse diversos aditivos a
los policarbonatos indicados anteriormente, sin quitarle valor al
objeto de la invención. Los aditivos incluyen, por ejemplo,
antioxidantes, lubricantes (agentes de desmoldeo), cargas
inorgánicas, retardantes de la llama, colorantes, etc.
Como los antioxidantes, se prefieren los que
contienen fósforo, que incluyen, por ejemplo, fosfitos de trialquilo
tales como fosfito de trimetilo, fosfito de trietilo, fosfito de
tributilo, fosfito de trioctilo, fosfito de trinonilo, fosfito de
tridecilo, fosfito de trioctadecilo, difosfito de
diestearilpentaeritritol, fosfito de
tris(2-cloroetilo), fosfito de
tris(2,3-dicloropropilo), etc.; fosfitos de
tricicloalquilo, tales como fosfito de triciclohexilo, etc.;
fosfitos de triarilo, tales como fosfito de trifenilo, fosfito de
tricresilo, fosfito de tris(etilfenilo), fosfito de
tris(butilfenilo), fosfito de tris(nonilfenilo),
fosfito de tris(hidroxifenilo), etc.; fosfitos de
monoalquildiarilo, tales como fosfito de
2-etilhexilo y difenilo, etc.; fosfatos de
trialquilo, tales como fosfato de trimetilo, fosfato de trietilo,
fosfato de tributilo, fosfato de trioctilo, fosfato de tridecilo,
fosfato de trioctadecilo, difosfato de diestearilpentaeritritol,
fosfato de tris(2-cloroetilo), fosfato de
tris(2,3-dicloropropilo), etc.; fosfatos de
tricicloalquilo, tales como fosfato de triciclohexilo, etc.;
fosfatos de triarilo, tales como fosfato de trifenilo, fosfato de
tricresilo, fosfato de tris(nonilfenilo), fosfato de
2-etilfenilo y difenilo, etc. Éstos pueden
utilizarse individualmente o combinados.
Los lubricantes (agentes de desmoldeo) incluyen,
por ejemplo, alcohol estearílico, monoglicérido del ácido esteárico,
estearatos tales como estearato de pentaeritritol, cera de abejas,
etc. Esos lubricantes tienen la capacidad para mejorar el desmoldeo
de los productos moldeados de los policarbonatos.
Los sustratos de DVD de la invención se producen
mediante el moldeo de un material que comprende el policarbonato
indicado anteriormente y opcionalmente diversos aditivos, y el
método de moldeo no está definido específicamente. Puede utilizarse
cualquier molde para el moldeo del disco, y puede utilizarse
cualquier técnica de moldeo habitual tal como el moldeo por
inyección o el moldeo por compresión. Además, también pueden
utilizarse el moldeo por ultrasonidos, el moldeo por relleno a alta
velocidad o similares.
La temperatura de moldeo está normalmente en el
intervalo entre 300 y 390ºC, pero preferiblemente entre 300 y 345ºC
y la temperatura del molde puede estar generalmente entre 80 y
125ºC. Para reducir la birrefringencia de los productos moldeados,
los sustratos de DVD, y mejorar la capacidad de transcripción de los
mismos, debe aumentarse la fluidez de la que resina que va a
moldearse. Sin embargo, si la temperatura de moldeo es superior a
390ºC, se deteriorará el policarbonato que está moldeándose, dando
como resultado a menudo que disminuya la transparencia de los
productos moldeados obtenidos. Una transparencia elevada es
imprescindible para los sustratos de DVD. La temperatura del molde
es preferiblemente superior con el fin de aumentar la fluidez de la
resina que está moldeándose, peso si es superior a 125ºC, se
deformarán los sustratos moldeados. Para el moldeo por inyección, la
velocidad de inyección es preferiblemente no inferior a 150
cm^{3}/s, más preferiblemente no inferior a 200 cm^{3}/s. Si la
velocidad es inferior a 150 cm^{3}/s, el material moldeado se
enfriará tan rápidamente en el molde que aumentará la pérdida de
presión del fluido y la orientación de la resina, produciéndose así
productos moldeados fallidos con distorsión. El material del molde
no está definido específicamente, y pueden emplearse moldes
metálicos, cerámicos, de grafito y similares.
Los sustratos de DVD así obtenidos de la
invención tienen muchas aplicaciones en el campo de los medios de
grabación de discos de vídeo digital (familia de DVD) tales como los
destinados a la obtención de imágenes, audio, software informático,
etc. El sistema de grabación al que puede aplicarse la invención no
está definido específicamente, e incluye muchos de los medios de
tipo memoria sólo de lectura, de tipo de una sola grabación, de tipo
regrabable y similares. El método de producción de los discos de
vídeo digital a partir de los sustratos de DVD de la invención no
está definido específicamente, y puede emplearse cualquier método
convencional para producir discos compactos habituales. Por ejemplo,
se forman una capa protectora y una capa de grabación sobre el
sustrato en una etapa de formación de película, y luego pueden
formarse sobre las mismas una capa de recubrimiento dura y
opcionalmente una capa de revestimiento para producir placas
individuales de dos discos, que pueden unirse el uno al otro de la
manera habitual, por ejemplo, utilizando un adhesivo de aplicación
en estado fundido o una lámina adhesiva. Si se desea, se une un
núcleo ("hub") a los mismos para obtener el disco de vídeo
digital deseado.
El adhesivo de aplicación en estado fundido que
puede emplearse en este caso incluye, por ejemplo, copolímeros de
etileno-acetato de vinilo (EVA), poliolefinas,
cauchos sintéticos, poliésteres, poliamidas, etc. El adhesivo para
la lámina adhesiva incluye, por ejemplo, adhesivos de caucho,
adhesivos acrílicos, adhesivos de silicona, etc. La lámina puede ser
cualquiera de las láminas de resina de poliésteres, poliimidas,
poliuretanos, poliolefinas y similares, o láminas metálicas de papel
de aluminio y similares.
Ahora, se describe la invención con más detalle,
con referencia a los siguientes ejemplos.
Para formar los sustratos de DVD a partir de los
gránulos A, B, C, D, E, F e I de resina de policarbonato producidos
en los ejemplos y los ejemplos comparativos, para evaluarlos y para
medir sus propiedades físicas, se utilizaron los siguientes métodos.
Los datos obtenidos en esos métodos se muestran en la tabla 1, en la
que "-" indica "no medido".
Se moldeó por inyección cada muestra de los
gránulos de resina de policarbonato en las condiciones de una
máquina de moldeo = IS80EPN fabricada por Toshiba Machine Co., Ltd.,
una fuerza de cierre del molde = 50 ton, velocidad de inyección =
250 cm^{3}/s, presión de inyección = 1500 kg/cm^{2}, material
del molde = duraluminio 2024, temperatura de moldeo = 340ºC,
temperatura del molde = 115ºC, tiempo de enfriamiento = 5 segundos y
parte de la cavidad = niquelado sin electricidad, para preparar
sustratos de DVD que tienen cada uno un diámetro de 120 mm y un
espesor de 0,6 mm.
En cada ejemplo, se moldearon 100 sustratos de
DVD, de los cuales se contó el número de aquellos sin
agrietamiento.
Habiéndose almacenado durante 48 horas tras su
moldeo, los sustratos de DVD se sometieron a un ensayo de impacto
por caída de peso en el que el peso dejado caer sobre los sustratos
pesaba 3,76 kg, la velocidad de caída fue de 1 m/s y el lecho de
soporte tenía un diámetro principal de 50 mm. Se midió la energía
(J) de la caída de peso que golpeó el sustrato de DVD en la posición
de 18 mm de su radio.
La capacidad de transcripción está representada
por la [altura de la parte convexa del sustrato de DVD / profundidad
de la parte cóncava del molde (5 \mum)] x 100. Se promediaron los
datos de 20 muestras. Para la medición, se utilizó un microscopio de
medida Measure Scope UM-3 de Nikon Co., Ltd.
Utilizando un sistema de medición de doble
refracción ADR-2000 fabricado por Oak Co., Ltd., se
midió la birrefringencia (\Deltan) de cada muestra de disco en
puntos seleccionados aleatoriamente en la circunferencia de 30 mm y
50 mm desde su centro. La relación entre la birrefringencia
(\Deltan) y el retardo (R) está representada por R =
\Deltan\cdott, en la que t indica el espesor de la muestra de
disco (nm). La tabla 1 muestra el valor absoluto (nm) del retardo (R
= \Deltan\cdott).
Para evaluar su resistencia al vapor, cada
muestra de disco se expuso a vapor a 121ºC durante 48 horas, y se
comprobó macroscópicamente su aspecto exterior.
Utilizando un viscosímetro de Ubbelohde, se midió
la viscosidad intrínseca [\eta] de cada muestra de policarbonato
en una disolución en cloruro de metileno a 20ºC. Se calcula Mv según
la siguiente ecuación.
[\eta] = 1,23\
x\ 10^{-5}\cdot
Mv^{0,83}
Se midieron el peso molecular promedio en peso
(Mw) y el peso molecular promedio en número (Mn) de cada muestra de
policarbonato mediante cromatografía de permeación en gel (CPG) y se
obtuvo la razón de Mw/Mn.
Se pusieron 2283 g (10,0 moles) de bisfenol A,
2249 g (10,5 moles) de carbonato de difenilo y un catalizador de una
disolución al 10% en peso de hidróxido de tetrametilamonio (2,4 x
10^{-4} moles con respecto al bisfenol A) y tetrafenilborato de
tetrafenilfosfonio (1,0 x 10^{-6} moles con respecto al bisfenol
A) en un autoclave de níquel de 10 litros, que se purgó cinco veces
con gas argón. A continuación, se calentó la mezcla a 180ºC y se
hizo reaccionar en argón durante 30 minutos. Luego, esto se calentó
gradualmente hasta 235ºC mientras se desgasificaba hasta un grado de
vacío de 60 mmHg y se hizo reaccionar adicionalmente durante 60
minutos. Después, esto se calentó gradualmente hasta 270ºC mientras
se desgasificaba hasta un grado de vacío de 10 mmHg y todavía se
hizo reaccionar adicionalmente durante 120 minutos. A continuación,
se mantuvo a 270ºC mientras se desgasificaba adicionalmente hasta un
grado de vacío de 1 mmHg y se hizo reaccionar durante 30 minutos y
posteriormente durante 15 minutos tras haberse desgasificado todavía
adicionalmente hasta un grado de vacío de 0,5 mmHg. Tras la
reacción, se purgó el reactor con gas argón para estar a presión
atmosférica y la mezcla de reacción se extrajo del reactor y,
mientras estaba en estado fundido, se alimentó a una prensa
extrusora de doble husillo mediante la acción de una bomba de
engranajes y se granuló a través de la misma para obtener gránulos
de la resina A de policarbonato.
En la tabla 1, se muestran el peso molecular
promedio viscosimétrico (Mv) de la resina A de policarbonato y la
razón del peso molecular promedio en peso / peso molecular promedio
en número, Mw/Mn, de la misma.
Se obtuvieron gránulos de la resina B de
policarbonato de la misma manera que en el ejemplo 1-(1), excepto en
que se utilizó hidróxido de sodio en lugar de tetrafenilborato de
tetrafenilfosfonio y en que, antes de alimentar el fundido de
polímero a la prensa extrusora de doble husillo para la granulación,
se añadieron al polímero 1,8 ppm, con respecto al peso del polímero,
de p-toluenosulfonato de butilo y 100 ppm, con
respecto al mismo, de carboxilato de
3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexilo.
En la tabla 1, se muestran el Mv y Mw/Mn de la resina B de
policarbonato.
Se obtuvieron gránulos de la resina C de
policarbonato de la misma manera que en el ejemplo 1-(1), excepto en
que se cambió la cantidad de carbonato de difenilo a 2185 g (10,2
moles). En la tabla 1, se muestran el Mv y Mw/Mn de la resina C de
policarbonato.
Ejemplo comparativo
1
Se disolvieron 60 kg de bisfenol A en 400 litros
de disolución acuosa al 5% en peso de hidróxido de sodio para
preparar una disolución acuosa en hidróxido de sodio de bisfenol
A.
A continuación, esta disolución mantenida a
temperatura ambiente se alimentó al interior de un reactor tubular
que tenía un diámetro interno de 10 mm y una longitud de 10 m, a una
velocidad de flujo de 138 litros/h, junto con cloruro de metileno a
una velocidad de flujo de 69 litros/h, a través de una placa con
orificios, mientras que se introdujo simultáneamente fosgeno en el
mismo a una velocidad de flujo de 10,0 kg/h y éstos se hicieron
reaccionar de manera continua durante 3 horas. El reactor tubular
utilizado en el presente documento fue un tubo doble y se hizo
circular agua de refrigeración a través de su camisa, mediante lo
cual se mantuvo a 25ºC la mezcla de reacción que se estaba
descargando fuera del reactor.
Se controló la mezcla de reacción que se estaba
descargando para que tuviese un pH de desde 10 hasta 11. La mezcla
de reacción así obtenida se dejó en reposo, separándose así y
eliminándose la fase acuosa, y se recogió una fase de cloruro de
metileno (220 litros) para obtener un oligómero de
policarbonato.
Se disolvieron 118,0 g de
p-terc-butilfenol en 10,0 litros del
oligómero de policarbonato obtenido en (1), a los que se añadieron
la disolución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH: 75 g, agua: 1,0
litro) y 1,17 ml de trietilamina, y se agitó a 300 rpm, a
temperatura ambiente, durante 30 minutos. A continuación, se
añadieron cloruro de metileno (8 litros) y una disolución acuosa en
hidróxido de sodio de bisfenol A (bisfenol A: 607 g, NaOH: 320 g,
agua: 5 litros) a los mismos y se agitó a 500 rpm, a temperatura
ambiente, durante 1 hora.
Después, se añadieron a los mismos 5 litros de
cloruro de metileno y 5 litros de agua y se agitó a 500 rpm, a
temperatura ambiente, durante 10 minutos. Después de parar la
agitación, se dejó la mezcla en reposo para la separación de fases,
a partir de lo cual se obtuvo una fase orgánica. Esta fase orgánica
se sometió a lavado alcalino con 5 litros de hidróxido de sodio 0,03
N, lavado ácido con 5 litros de ácido clorhídrico 0,2 N y lavado
acuoso (dos veces) con 5 litros de agua, en ese orden. A
continuación, se eliminó por evaporación el cloruro de metileno para
obtener un policarbonato en copos.
Los copos de policarbonato resultantes se secaron
a vacío a 120ºC durante 48 horas y luego se extruyeron a 230ºC para
obtener gránulos de resina D de policarbonato. En la tabla 1, se
muestran el Mv y Mw/Mn de la resina D de policarbonato.
\newpage
Ejemplo comparativo
2
Se obtuvieron gránulos de resina E de
policarbonato de la misma manera que en el ejemplo 1-(1), excepto en
que sólo se utilizó como catalizador hidróxido de tetrametilamonio
(2,5 x 10^{-4} moles con respecto al bisfenol A). En la tabla 1,
se muestra el Mv de la resina E de policarbonato.
Ejemplo comparativo
3
Se obtuvieron gránulos de resina F de
policarbonato de la misma manera que en el ejemplo 1-(1), excepto en
que sólo se utilizó como catalizador hidróxido de sodio (2,5 x
10^{-4} moles con respecto al bisfenol A). En la tabla 1, se
muestran el Mv y Mw/Mn de la resina F de policarbonato.
Se obtuvo la resina G de policarbonato en copos
de la misma manera que en el ejemplo comparativo 1-(2) para la
producción de la resina D de policarbonato, excepto en que se cambió
la cantidad de p-terc-butilfenol a
92,2 g. El Mv y Mw/Mn de la resina G de policarbonato fueron de
17.400 y 2,1, respectivamente.
Se obtuvo la resina H de policarbonato en copos
de la misma manera que en el ejemplo comparativo 1-(2) para la
producción de la resina D de policarbonato, excepto en que se cambió
la cantidad de p-terc-butilfenol a
160,0 g. El Mv y Mw/Mn de la resina H de policarbonato fueron de
11.400 y 2,1, respectivamente.
Tras haberse secado a vacío a 120ºC durante 48
horas, se mezclaron en seco la resina G de policarbonato obtenida en
(1) y la resina H de policarbonato obtenida en (2) en una razón de
1/ 1 en peso y se extruyeron a 230ºC para obtener gránulos de la
resina I de policarbonato. En la tabla 1, se muestran el Mv y Mw/Mn
de la resina I de policarbonato.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
El sustrato de disco de vídeo digital de la
invención comprende un policarbonato cuyo peso molecular se
encuentra dentro de un intervalo específico y que tiene una amplia
distribución de peso molecular, o un policarbonato que se obtiene
mediante transesterificación para que tenga un peso molecular que se
encuentre dentro de un intervalo específico. El sustrato se agrieta
poco en el momento del moldeo y muestra una birrefringencia pequeña
y una excelente capacidad de transcripción. Por tanto, el sustrato
de disco de vídeo digital se utiliza favorablemente como aquellos
para discos de vídeo digital (familia de DVD) para medios de tipo de
memoria sólo de lectura, de tipo de una sola grabación, de tipo
regrabable y similares.
Claims (9)
1. Sustrato de disco de vídeo digital de un
policarbonato que tiene un peso molecular promedio viscosimétrico
(Mv) de desde 10.000 hasta 17.000 y una razón del peso molecular
promedio en peso (Mw) con respecto al peso molecular promedio en
número (Mn) no inferior a 2,3.
2. Sustrato de disco de vídeo digital de un
policarbonato según la reivindicación 1, en el que el policarbonato
puede obtenerse mediante la transesterificación de un difenol y un
diéster del ácido carbónico.
3. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 2, en el que se utilizan un compuesto básico que
contiene nitrógeno y un compuesto básico sin nitrógeno como el
catalizador para la transesterificación.
4. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 3, en el que el compuesto básico que contiene
nitrógeno es una sal de amonio cuaternario.
5. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 3, en el que el compuesto básico sin nitrógeno es una
sal de fosfonio cuaternario.
6. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 4, en el que la sal de amonio cuaternario es
hidróxido de tetrametilamonio.
7. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 5, en el que la sal de fosfonio cuaternario es
tetrafenilborato de tetrafenilfosfonio.
8. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 2, en el que el policarbonato tiene un peso molecular
promedio viscosimétrico (Mv) de desde 12.000 hasta 16.000.
9. Sustrato de disco de vídeo digital según la
reivindicación 2, en el que el policarbonato tiene un peso molecular
promedio viscosimétrico (Mv) de desde 13.500 hasta 15.500.
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