JP2007196419A - 光ディスク用紙製基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、易廃棄性や環境負荷の点で優れる紙基材を主体とする、反りの発生を制御した、表面平滑性に優れる光ディスク用紙製基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】紙基材もしくはプラスチックフィルム基材に接着剤を塗布する工程と、前記紙基材とプラスチックフィルム基材を貼り合わせる工程と、前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体の表面を平滑化する工程とからなる光ディスク用紙製基板の製造方法であって、前記平滑化する工程が、金属製無端プレスバンドを備えるダブルバンドプレス機により連続して平滑化を行うことを特徴とする光ディスク用紙製基板の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、反りの発生が制御された、表面平滑性に優れる、紙基材を主体とする光ディスク用紙製基板の製造方法に関する。

従来、レーザ光の照射により情報の記録再生を行う光ディスクとしては、光磁気ディスク，各種追記型光ディスク，書換え可能型光ディスク，デジタル・オーディオ・ディスク（いわゆるコンパクトディスク），光学式ビデオディスク（いわゆるレーザディスク）等の各種の媒体が実用化されている。

このような光ディスクは、通常、ポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂等のインジェクション成形してなる円盤状の基板上に、光学的な記録及び再生が可能な信号記録層が形成され、さらにこの信号記録層を保護するための保護膜が形成された構成とされる。そして、信号読みだし面側（通常、基板面側）から信号記録層にレーザ光を照射し、この信号記録層に形成されたピット部分とピットが形成されていない部分の反射率あるいは位相等の差を検出することにより信号の読み出しが行われる。上記のポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂は、優れた透明性、耐熱性、成形加工性、寸法安定性、平滑性などによりレーザーによる読み取り性に優れた素材である。

しかしながら、ポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂などの合成樹脂の使用は、廃棄物処理や環境負荷の観点から好ましいものではなく、易廃棄性や環境負荷の点で優れる紙基材の両面にプラスチックフィルムを積層した紙基材を主体とした紙製の光ディスクが提案されている。

しかしながら、紙基材にプラスチックフィルムを積層すると反りが生ずる問題、また、紙基材に由来する密度ムラ（厚みムラ）による表面の凹凸などが、両面にプラスチックフィルムを積層してもその紙基材特有の凹凸が発現する問題があり、紙基材紙製の光ディスクは、その表面の凹凸や反りに起因する、光ディスクのレーザービームをガイドするための信号記録層に形成された案内溝および信号ピットの凹凸パターンのノイズとして存在してしまうため、読み取り・書き込みエラーに至るという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、易廃棄性や環境負荷の点で優れる紙基材を主体とする、反りの発生を制御した、表面平滑性に優れる光ディスク用紙製基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、すなわち、
紙基材もしくはプラスチックフィルム基材に接着剤を塗布する工程と、
前記紙基材とプラスチックフィルム基材を貼り合わせる工程と、
前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体の表面を平滑化する工程と
からなる光ディスク用紙製基板の製造方法であって、
前記平滑化する工程が、金属製無端プレスバンドを備えるダブルバンドプレス機により連続して平滑化を行うことを特徴とする光ディスク用紙製基板の製造方法である。

請求項２に係る発明は、前記平滑化する工程が、ダブルバンドプレス機の加熱・押圧ゾ
ーンの温度が８０℃以上、圧力が０．５ＭＰａ以上の条件で、プレスバンド間隙を制御して平滑化を行う工程であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用紙製基板の製造方法である。

請求項３に係る発明は、前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体が、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体であることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク用紙製基板の製造方法である。

請求項４に係る発明は、前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体が、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体であることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク用紙製基板の製造方法である。

本発明により、易廃棄性や環境負荷の点で優れる紙基材を主体とする、反りの少ない、表面平滑性に優れる光ディスク用紙製基材の製造方法を提供することができる。本発明の光ディスク用紙製基材の製造方法によれば、下記の効果を奏する。
（１）読み取り・書き込みエラーの発生がない信頼性の高い紙製光ディスクを提供できる。
（２）紙基材に積層するプラスチック基材が、平滑処理工程において表面平滑処理と同時にアニーリングされてプラスチック基材の収縮が制御されて反りの少ない、表面平滑性に優れる紙製光ディスクを提供できる。
（３）反りが少なく、表面平滑性に優れることから、ブルーレイ・ディスク規格に対応できる大容量の紙製光ディスクを提供できる。
（４）プラスチック材料の使用量を低減した紙製光ディスクを提供できる。

以下、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法の一例を説明する模式説明図である。図２は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法において、光ディスク用紙製基板を構成する紙基材の貼り合わせ工程の一例を説明する模式説明図である。図３は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板の一例を示す断面図である。図４は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法において、光ディスク用紙製基板を構成する紙基材の貼り合わせ工程で貼り合わされた基材の一例を示す断面図である。図５は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板の他の例を示す断面図である。図６は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板から円盤状に打ち抜かれた光ディスク用円盤状紙製基板の一例を説明する模式説明図である。図７は、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用円盤状紙製基板を用いた光ディスクの一例を説明する模式説明図である。

本発明の一実施例としての光ディスク用紙製基板の製造方法は、図１に示すように、紙基材（１）の表裏両面に塗布装置（１０ａ，１０ｂ）により接着剤を塗布する工程（１０）と、前記紙基材の両面にプラスチックフィルム基材（２，２）を原反巻き出しロール（Ｒ２，Ｒ２）から巻き出し、ニップロール（２０ａ，２０ｂ）で貼り合わせる工程（２０）と、前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体（３）を任意のロールが加熱・冷却温度を制御できる一対の押圧ロール群（３０ａ）と金属製無端プレスバンド（３１，３２）を備えるダブルバンドプレス機（３０）に連続的に供給し、前記の積層体（３）の表面を平滑化する工程（３０）を経て、積層体（３）の表面が平滑処理を施された本
発明の光ディスク用紙製基板（４）を製造する方法である。

使用する紙基材（１）とプラスチックフィルム基材（２）に応じて、適宜上記の加熱・冷却温度を制御できる一対の押圧ロール群（３０ａ）の加熱ゾーンの温度を８０℃以上、圧力が０．５ＭＰａ以上の条件で、スペーサーなどを用いて金属製無端プレスバンド間隙を制御して平滑化処理を行う。

上記の平滑化する工程（３０）で積層体（３）の表面が平滑処理を施されると同時に表面のプラスチックフィルム基材（２，２）がアニーリング処理され、プラスチックフィルム基材（２，２）の熱収縮が制御されて光ディスク用紙製基板（４）の反りが制御される。

上記で得られた光ディスク用紙製基板（４）の層構成を図３に示した。紙基材の両面に接着剤層を介してプラスチックフィルム基材（２）が貼り合わせられた、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体を本発明の光ディスク用紙製基板（４）として使用される。

上記の接着剤を塗布する塗布装置（１０）としては、使用する接着剤の物性により異なるが、一般的には、ロールコーター、ダイコーター、押出コーター、グラビアコーターなどが用いられ、紙基材の凸凹を埋めながら塗布するのが望ましいので、通常、紙基材側に接着剤を塗布する。

また、紙基材（１）とプラスチックフィルム基材（２）とを貼り合わせる方法は、通常ニップロールで貼り合せる。または、オフラインでダブルバンドプレス機で貼り合わせてもよいし、インラインでダブルバンドプレス機で直接貼り合せる方法でもよい。

本発明において使用される紙基材（１）は、紙基材単層に限らず、多層の紙基材、例えば、接着剤を使用してその接着剤層を介して紙基材を貼り合わせて積層した２層構成の紙基材を使用することもできる。本発明では、このような基材の貼り合わせ工程で、金属製無端プレスバンドを備えるダブルバンドプレス機により貼り合わせを行うこともできる。例えば、図２に示すように、２つの紙基材（１，１）を用意して、一方の原反ロールから紙基材巻き出した紙基材の貼り合わせ面に、接着剤を塗布する工程（１０）で塗布装置（１０ａ）により接着剤を塗布した紙基材と、もう一方の原反ロールから紙基材巻き出された紙基材とを任意のロールが加熱・冷却温度を制御できる一対の押圧ロール群（３０ａ）と金属製無端プレスバンド（３１，３２）を備えるダブルバンドプレス機（３０）に連続的に供給し、必要に応じて加熱して押圧して貼り合わせることができる。

上記で得られた本発明の光ディスク用紙製基板を構成する、接着剤層（５ａ）を介して２層構成の紙基材（５）を図４に示した。この２層構成の紙基材（５）の両面に、図１に示した、本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法により、プラスチックフィルム基材（２，２）を貼り合わせ、ダブルバンドプレス機により表面が平滑処理を施された、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体を本発明における光ディスク用紙製基板として使用することもできる。

本発明で使用される紙基材（１）としては、通常の製紙で使用されるパルプが使用可能である。例えば、針葉樹や広葉樹の化学パルプや機械パルプ等の木材パルプ、麻や綿等の非木材パルプ、ポリエチレン、プロピレン等を原料とした合成パルプなどを挙げることができ、これらを組み合わせて使用することができる。また、上記のパルプの他に、アクリル繊維、レーヨン繊維、フェノール繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロ
ピレン繊維等の各種繊維を混抄することも可能である。さらには、原料紙を塩化亜鉛溶液の膨潤作用を利用して任意の厚さに積層後、塩化亜鉛を除去乾燥して得られる剛性を有するバルカナイズドファイバーのような素材を使用することもできる。

本発明で使用されるプラスチックフィルム基材（２）としては、フィルムの表面平滑性が、ＪＩＳ ＢＯ６０１−１９８２の表面粗さに準拠する中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下、最大高さ（Ｒｍａｘ）が３．０μｍ以下の平滑性のあるフィルムであれば、特に材質に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系フィルム、ナイロンなどのポリアミド系フィルム等が例示できる。上記のフィルムの中でも、信号記録層を形成する材料との密着性の点からポリカーボネートフィルムが、また、コスト面からポリエチレン、ポリプロピレン等ポリオレフィン系のフィルム、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系のフィルム、ナイロン等のポリアミド系のフィルム等が好適に使用される。

また、本発明で使用される紙基材とプラスチックフィルム基材を貼り合わせる接着剤としては、特に限定されず、天然高分子系樹脂、生分解樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂、電子線（ＥＢ）硬化樹脂などからなる接着剤が使用でき、具体的には、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、酢酸ビニル系、フェノール系。ポリオレフィン系，酸変性樹脂からなる接着剤を例示することができる。

例えば、上記で製造された光ディスク用紙製基板４から、型プレス機により打ち抜かれた光ディスクのクランプエリア中芯部センター孔となる孔（ｈ）穿設した円盤状光ディスク用紙製基板４０を得ることができる。この円盤状光ディスク用紙製基板４０の平面図（ｂ）およびその側断面図（ｃ）を図６に示した。

上記の光ディスク用紙製基板４０の表面にスパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着やプラズマＣＶＤ等の化学蒸着等により成膜されてなる信号記録層を設け、さらに、この信号記録層の表面を覆って保護膜を形成された構成の光ディスクが得られる。

上記の信号記録層としては、特に限定されず、用途に応じて任意選択すればよい。例えば、デジタルオーディオディスクや、いわゆるＣＤ―ＲＯＭ等においては、凹凸パターンが転写されたディスク基材上にアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム（Ａｌ）−チタン（Ｔｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−クロム（Ｃｒ）合金等の金属反射膜がスパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着やプラズマＣＶＤ等の化学蒸着等により形成される。光磁気ディスクでは、磁気光学特性を有する垂直磁化膜が形成される。その他、低融点金属薄膜、相変化膜、有機色素を含有する膜等を記録層とする光ディスクにも適用可能である。

上記の保護膜は、信号記録層を衝撃や外部環境との接触による腐食等から保護するために設けられるもので、例えば、スピンコーターによって塗工された紫外線硬化性樹脂等が硬化して形成されたものである。なお、上記の保護膜の材料も特に限定されるものではないが、スピンコーターにより塗工することができ、しかる後に硬化して十分な強度の被膜を形成できる材料であればよい。

上記の本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された紙製光ディスクは、読み取り・書き込みエラーの発生がない信頼性が高く、反りが少なく表面平滑性に優れることからブルーレイ・ディスク規格に対応できる大容量の紙製光ディスクを提供できる。また、プラスチック材料の使用量を低減した紙製光ディスクを提供できる。

以下、本発明の具体的実施例について説明する。

図１で示すダブルバンドプレス機を用いて、紙と記録層が形成されたポリカーボネートフィルムと印刷を施したポリカーボネートフィルムを貼り合せて直径１２ｃｍの紙製の光ディスクを製造した。

すなわち、北越製紙製、最小厚み０．９ｍｍピグメントコート紙の表面に、セキスイエスダイン製湿気硬化型ウレタン系接着剤を、ロールコータで、３０μｍ厚で塗工し、記録層が形成された平滑なポリカーボネートフィルムが弛まないようにニップロールで貼り合せた。この時、記録層は接着面に形成されており、後工程のダブルバンドプレスで記録層を潰さないように貼り合せた。

同様にして、裏面に湿気硬化型ウレタン系接着剤を塗工し、表面の記録層形成部位に、印刷が合うように、印刷が施されたフィルムを貼り合せた。総厚は、１．２１ｍｍ〜１．４４ｍｍであった。

この貼り合わせ品を、プレスされている距離が３ｍのダブルバンドプレス機で、ライン速度１ｍ／ｍｉｎで、プレス加工を行なった。プレス加工条件としては、最初の２ｍつまり２分間は１２０℃，０．５ＭＰａの圧力で、プレスし、そのまま圧力を開放せず、連続で最後の１ｍつまり１分間は２０℃，０．５ＭＰａの圧力でプレスした。この時、総厚を１．２ｍｍにするために、１．２ｍｍのスペーサーを入れプレスした。

ダブルバンドプレス機を通過して貼り合わせて得られた本発明の光ディスク用紙製基板の総厚は、１．２０〜１．２２ｍｍの範囲に収まっていた。また、紙の地合いが良好で、表面凸凹が抑えられた表面平滑性に優れたものであった。

上記の光ディスク用紙製基板から型プレス機で打ち抜き、直径１２ｃｍの円盤状の光ディスクとして、光ディスクの読み取り装置に入れたところ、問題無く、記録層を読み取ることができた。

特種製紙製の厚さ０．５ｍｍのノーコート紙と東洋紡製の厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いて、まず、三井化学製のミラソンＭ１４Ｐポリエチレン樹脂を２５μｍ以下の厚みで押出し、押出しラミネーションにより、ＰＥＴ／紙構成の基材を作製した。次に、接着剤として東洋モートン製「ＥＡ−Ｈ７００」のＥＶＡ系水性接着剤をロールコータで１０μｍ以下の厚みで塗工し、紙どうしを貼り合わせて、総厚が１．１４〜１．３３ｍｍのＰＥＴ／紙／紙／ＰＥＴ構成の基材を作製した。

該接着剤が塗工されたＰＥＴフィルム，紙を重ね合わせ、ＰＥＴ／紙／紙／ＰＥＴの形体にして、ダブルバンドプレス機を通して、熱と圧力で貼り合せた。

上記で得られたＰＥＴ／紙／紙／ＰＥＴ構成の基材をダブルバンドプレス機により表面平滑処理を施して本発明の光ディスク用紙製基板を作製した。なお、ダブルバンドプレス機としては、平滑処理工程の長さが３ｍのダブルバンドプレス機を用いた。その平滑処理条件は、ライン速度６ｍ／ｍｉｎで、平滑処理工程の最初の２ｍつまり２０秒間は１２０℃，５ＭＰａの圧力でそのまま圧力を開放せず連続で行い、最後の１ｍつまり１０秒間は２０℃、５ＭＰａの圧力で行った。また、紙製基板の総厚を１．１ｍｍにするために、１．１ｍｍのスペーサーを使用した。

上記で得られた本発明の光ディスク用紙製基板は、総厚が１．１０〜１．１２ｍｍの範囲で、表面平滑性に優れたものであった。また、反りについても、直径１２ｃｍの大きさで０．３ｍｍ以下で光ディスク用紙製基板として十分実用範囲の制御されたものであった。

上記の光ディスク用紙製基板から型プレス機で打ち抜き、直径１２ｃｍの円盤状紙製基板を作製し、その基板上に紫外線硬化樹脂を用いて記録層を形成し、蒸着し、その上に保護層を設け、紙製光ディスクを作製した。

上記の紙製光ディスクを光ディスクの読み取り装置に入れたところ、問題なく記録層を読み取ることができた。

本発明の光ディスク用紙製基板の性能と比較するするための比較例として、
実施例１において、ダブルバンドプレス機により表面平滑処理を行わない以外は実施例２と同様に光ディスク用紙製基板を作製し、評価した。その結果、この紙製基板は、総厚が１．２１〜１．４３ｍｍの範囲でバラツイており、表面も紙目が残っており凸凹があった。さらに、反りも発生し、直径１２ｃｍ円盤状の大きさで約０．７ｍｍ以上反っていた。厚みのバラツキや反りがあるため、光ディスク読み取り機に挿入できないものもあり、挿入できても紙目の凸凹によるノイズが大きく読み取りできなかった。

本発明の光ディスク用紙製基板の性能と比較するするための比較例として、
実施例２において、ダブルバンドプレス機により表面平滑処理を行わない以外は実施例２と同様に光ディスク用紙製基板を作製し、評価した。その結果、この紙製基板は、総厚が１．１３〜１．３１ｍｍの範囲でバラツイており、表面も紙目が残っており凸凹があった。さらに、反りも発生し、直径１２ｃｍ円盤状の大きさで約０．７ｍｍ以上反っていた。厚みのバラツキや反りがあるため、光ディスク読み取り機に挿入できないものもあり、挿入できても紙目の凸凹によるノイズが大きく読み取りできなかった。

本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法の一例を説明する模式説明図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法において、光ディスク用紙製基板を構成する紙基材の貼り合わせ工程の一例を説明する模式説明図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板の一例を示す断面図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法において、光ディスク用紙製基板を構成する紙基材の貼り合わせ工程で貼り合わされた基材の一例を示す断面図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板の他の例を示す断面図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された光ディスク用紙製基板から打ち抜かれた円盤状紙製基板の一例を説明する模式説明図である。（ａ）は、光ディスク用紙製基板の平面図である。（ｂ）は、円盤状紙製基板の平面図である。（ｃ）は、円盤状紙製基板の断面図である。 本発明の光ディスク用紙製基板の製造方法で製造された円盤状紙製基板を用いた光ディスクの一例を説明する模式説明図である。（ａ）は、光ディスク側断面図である。（ｂ）は、光ディスク信号記録層の一部拡大断面図である。

符号の説明

１・・・紙基材
２、６・・・プラスチックフィルム基材
３・・・積層体
４・・・光ディスク用紙製基板
４ａ、５ａ、６ａ・・・接着剤層
５・・・２層構成紙基材
７・・・信号記録層
７ａ・・・信号記録層の凸部
７ｂ・・・信号記録層の凹部
１０・・・接着剤塗布工程
１０ａ、１０ｂ・・・接着剤塗布装置
２０・・・貼り合わせ工程
２０ａ、２０ｂ・・・一対のニップロール
３０・・・ダブルバンドプレス機
３０ａ・・・加熱・冷却温度を制御できる一対の押圧ロール群
３１、３２・・・金属製無端プレスバンド
４０・・・円盤状光ディスク用紙製基板
５０・・・紙製光ディスク
Ｒ１・・・紙基材原反ロール
Ｒ２・・・プラスチックフィルム基材原反ロール

Claims (4)

1. 紙基材もしくはプラスチックフィルム基材に接着剤を塗布する工程と、
   前記紙基材とプラスチックフィルム基材を貼り合わせる工程と、
   前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体の表面を平滑化する工程と
   からなる光ディスク用紙製基板の製造方法であって、
   前記平滑化する工程が、金属製無端プレスバンドを備えるダブルバンドプレス機により連続して平滑化を行うことを特徴とする光ディスク用紙製基板の製造方法。
2. 前記平滑化する工程が、ダブルバンドプレス機の加熱・押圧ゾーンの温度が８０℃以上、圧力が０．５ＭＰａ以上の条件で、金属製無端プレスバンド間隙を制御して平滑化を行う工程であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用紙製基板の製造方法。
3. 前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体が、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体であることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク用紙製基板の製造方法。
4. 前記紙基材とプラスチックフィルム基材からなる積層体が、プラスチックフィルム基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／紙基材層／接着剤層／プラスチックフィルム基材層からなる構成の積層体であることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク用紙製基板の製造方法。

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