JP2009230790A - 光ディスク用紫外線硬化型組成物及び光ディスク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 硬化物のクリープ挙動において仕事量が小さいウレタン(メタ)アクリレートを含有し、ガラス転移温度の高いモノマーの含有量が少なく、かつ、(メタ)アクリロイル基濃度が4mmol/g以下の紫外線硬化型組成物により、光ディスクの反りの原因となる紫外線照射時の硬化収縮を低減し、反りの少ない硬化膜を実現できる。さらに、硬化物のクリープ挙動において仕事量が小さいウレタン(メタ)アクリレートを使用し、ガラス転移温度の高いモノマーの含有量を抑制することで、柔軟で優れた耐磨耗性の硬化膜を実現できる。
【選択図】 なし
Description
ウレタン(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリレートモノマーとを含有し、
前記ウレタン(メタ)アクリレートが、ウレタン(メタ)アクリレートとフェノキシエチルアクリレートとを、ウレタン(メタ)アクリレート/フェノキシエチルアクリレート=60/40の質量比で混合した組成物を用いて、紫外線硬化後の膜厚が100±10μmである硬化膜を形成した際に、当該硬化膜に、25℃条件下、四角錐のダイヤモンドビッカース圧子を用いて、15秒間かけて荷重1000mNとなるよう荷重を与え、荷重が1000mNに達したところで7秒間保持して押し込み深さを測定した際に、(荷重×押し込み深さ)で表される仕事量が、1.35×10−6J以下となるウレタン(メタ)アクリレートであり、
前記紫外線硬化型組成物に含まれる(メタ)アクリレートモノマーのうち、ガラス転移温度が150℃を超える一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の15質量%以下であり、
前記紫外線硬化型組成物の(メタ)アクリロイル基濃度が4mmol/g以下であることを特徴とする光ディスク用紫外線硬化型組成物を提供するものである。
本発明に使用するウレタン(メタ)アクリレートは、当該ウレタン(メタ)アクリレートとフェノキシエチルアクリレートとを、ウレタン(メタ)アクリレート/フェノキシエチルアクリレート=60/40の質量比で混合した組成物を調整し、当該組成物により、紫外線硬化後の膜厚が100±10μmの硬化膜を形成した際に、当該硬化膜のクリープ挙動において、その仕事量が、1.35×10−6J以下となるウレタン(メタ)アクリレートである。本発明においては、当該ウレタン(メタ)アクリレートを使用することで、反りの少ない柔軟な硬化膜であっても優れた耐磨耗性を実現できる。また、ウレタン(メタ)アクリレートの有するウレタン結合により、凝集性が向上し、凝集破壊が生じにくくなるため、得られる硬化物は好適な密着性を有すると共に、酸素移動を抑制できることから、表面硬度の向上にも貢献する。
本発明の紫外線硬化型組成物に使用する(メタ)アクリレートモノマーとしては、ガラス転移温度が150℃を超える一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の15質量%以下となるよう配合されれば、使用する種類は特に制限されず、一分子中に一の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、単官能(メタ)アクリレートと称する)や、一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、二官能の(メタ)アクリレートと称する。)、更には一分子中に三以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、多官能の(メタ)アクリレートモノマーと称する。)を使用でき、これらを適宜配合することで、所望の粘度、硬化後の弾性率を有する組成物を得ることができる。
本発明の光ディスク用紫外線硬化型組成物中には、上記(メタ)アクリレートオリゴマーや(メタ)アクリレートモノマー以外に、公知の光重合開始剤、及び熱重合開始剤等を用いる事が出来る。
本発明の光ディスク用紫外線硬化型組成物は、上記のウレタン(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリレートモノマーとを含有し、ガラス転移温度が150℃を超えるの(メタ)アクリレートモノマーの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の15質量%以下であり、紫外線硬化型組成物の(メタ)アクリロイル基濃度が4mmol/g以下の紫外線硬化型組成物である。
mi:紫外線硬化型組成物に含まれる成分iの配合量(g)
ci:成分iの(メタ)アクリロイル基濃度(mmol/g)
F:成分iの1分子あたりの(メタ)アクリロイル基数
M:成分iの1分子あたりの分子量
本発明の光ディスクは、基板上に、少なくとも光反射層と光透過層とが形成され、光透過層を通してレーザー光により記録又は再生を行う光ディスクであって、光透過層が、上記の紫外線硬化型組成物の硬化物からなるものである。本発明の光ディスクは、光透過層として、上記した紫外線硬化型組成物を使用することにより、高温高湿下でも、銀又は銀合金を反射膜として使用した場合に、優れた耐久性を得ることができるため、良好に情報の記録・再生を行うことができる。
以下、本発明の光ディスクの具体例として、単層型光ディスク及び二層型光ディスクの具体的構成の一例を以下に示す。
多層型光ディスクの好ましい実施態様としては、例えば、図3に示したように、基板1上に、光反射層5と、光透過層6とが積層され、さらにその上に、光反射層2と、光透過層3とが積層され、光透過層3側からブルーレーザーを入射して情報の記録又は再生を行う二層型光ディスクの構成が例示できる。光透過層3及び光透過層6は、紫外線硬化型組成物の硬化物からなる層であり、少なくともいずれかの層が本発明の紫外線硬化型組成物からなる層である。層の厚さとしては、光透過層3の厚さと光透過層6の厚さの和が100±10μmの範囲である。基板1の厚さは1.1mm程度、光反射膜は銀等の薄膜である。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形することによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層2を成膜する。この上に本発明の紫外線硬化型組成物を塗布し、ディスクの片面または両面から紫外線を照射して、紫外線硬化型組成物を硬化させ、光透過層3を形成し、図1の光ディスクを作製する。図2の光ディスクの場合には、この上に更にスピンコート等によりハードコート層4を形成する。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形にすることによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に、基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層6を成膜する。
撹拌機、ガス導入管、コンデンサーおよび温度計を備えた1リットルのフラスコに、コスモネートT−100〔三井化学ポリウレタン(株)製:トリレンジイソシアネート(計算分子量;174)〕243部、ジブチル錫ジアセテート0.1部、スミライザーBHT〔住友化学工業(株)製酸化防止剤〕1.8部およびメトキノン〔精工化学工業(株)製重合禁止剤〕0.4部を加え、均一に混合しながら徐々に昇温した。60℃に達したところで、ヒドロキシエチルアクリレート(計算分子量;116)を162部加えて3時間反応した後、PTMG850〔保土谷化学(株)製:ポリテトラメチレングリコール、水酸基価;132(計算分子量;850)〕594部を加え、80℃で3時間反応させ、ウレタンアクリレート(UA1)〔オリゴマー/キシレン=60/40%希釈時のガードナー粘度;G(25℃)、ガードナーカラー;1以下、イソシアネート基含有率;0%、重量平均分子量;3,500、計算分子量;1,430、(メタ)アクリロイル基濃度=1.40mmol/g〕1,000部を得た。
合成例1と同様の反応装置に、バーノックDN−980S〔大日本インキ化学工業(株)製イソシアヌレート型ポリイソシアネート、イソシアネート基含有率;21.0%(計算分子量;600)〕368部、ジブチル錫ジアセテート0.1部、スミライザーBHT1.6部およびメトキノン0.3部を加え、均一に混合しながら徐々に昇温し、60℃に達したところでプラクセルFA2D〔ダイセル化学工業(株)製;ε−カプロラクトン2モル付加型ヒドロキシエチルアクリレート、水酸基価;326mgKOH/g(計算分子量;344)〕632部を加えた後、80℃で3時間反応させ、ウレタンアクリレート(UA2)〔ガードナー粘度;Z6−Z7(25℃)、ガードナーカラー;1以下、イソシアネート基含有率;0%、重量平均分子量;4,700、計算分子量;1,632、(メタ)アクリロイル基濃度=1.84mmol/g〕1,000部を得た。
合成例1と同様の反応装置に、デュラネート24A−100〔旭化成(株)製ビュレット型ポリイソシアネート、イソシアネート基含有率;23.5%(計算分子量;536)〕342部、ジブチル錫ジアセテート0.1部、スミライザーBHT1.6部およびメトキノン0.3部を加え、均一に混合しながら徐々に昇温し、60℃に達したところでプラクセルFA1D〔ダイセル化学工業(株)製;ε−カプロラクトン1モル付加型ヒドロキシエチルアクリレート、水酸基価;244mgKOH/g(計算分子量;230)〕220部、プラクセルFA3D〔ダイセル化学工業(株)製;ε−カプロラクトン3モル付加型ヒドロキシエチルアクリレート、水酸基価;122mgKOH/g(計算分子量;458)〕438部を加えた後、80℃で3時間反応させ、ウレタンアクリレート(UA3)〔ガードナー粘度;Z6−Z7(25℃)、ガードナーカラー;1以下、イソシアネート基含有率;0%、重量平均分子量;4,600、計算分子量;1,568、(メタ)アクリロイル基濃度=1.91mmol/g〕1,000部を得た。
合成例1と同様の反応装置に、コスモネートT−100を283部、ジブチル錫ジアセテート0.1部、スミライザーBHT1.8部およびメトキノン0.4部を加え、均一に混合しながら徐々に昇温した。60℃に達したところで、ヒドロキシエチルアクリレート(計算分子量;116)を189部加えて3時間反応した後、PTMG650〔保土谷化学(株)製:ポリテトラメチレングリコール、水酸基価;173(計算分子量;650)〕528部を加え、80℃で3時間反応させ、ウレタンアクリレート(UA4)〔オリゴマー/酢酸ブチル=70/30%希釈時のガードナー粘度;N(25℃)、ガードナーカラー;1以下、イソシアネート基含有率;0%、重量平均分子量;3,010、計算分子量;1,230、(メタ)アクリロイル基濃度=1.63mmol/g〕1,000部を得た。
合成例1と同様の反応装置に、エピクロン850〔大日本インキ化学工業(株)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量;185(計算分子量;370)〕719部、アクリル酸を281部、トリフェニルホスフィンを4部およびメトキノン0.3部を加え、均一に混合しながら徐々に昇温し、90℃で6時間反応させ、エポキシアクリレート(EP1)〔オリゴマー/トルエン=80/20希釈時のガードナー粘度;Y(25℃)、ガードナーカラー;1以下、酸価;0、重量平均分子量;1,580、計算分子量;514、(メタ)アクリロイル基濃度=3.89mmol/g〕1,000部を得た。
下記表1に示した配合(表中の組成の数値は質量部を表す)により上記合成例1〜5を使用した紫外線硬化型組成物を調製した。各サンプルの25℃における粘度をB型粘度計((株)東京計器製、BM型)を用いて測定した。得られた結果を参考例1〜5として表1に示す。
表1に示した配合で得られた紫外線硬化型組成物を、ガラス板上に硬化塗膜が100±10μmになるように塗布した後、高圧水銀灯(コールドミラー付き、ランプ出力120W/cm)を用いて窒素雰囲気中で1,000mJ/cm2で硬化させた。各サンプルについて、25℃の測定温度条件下、四角錐のダイヤモンドビッカース圧子(面角136°)を有する微小硬度計(フィッシャースコープH100:ヘルムートフィッシャー社製)を用いて硬化塗膜に最大荷重1000mNの加重を15秒間かけて徐々に与え、加重が1000mNに達したところで7秒間保持する。加重により生じた硬化塗膜の歪み量(押し込み深さ)からクリープ挙動における仕事量を、[荷重(1000mN)×押し込み深さ]で表される式により算出した。得られた結果を参考例1〜5として表1に示す。
直径120mm、厚さ1.2mmの光ディスク基板を準備し、銀を主成分とするビスマスとの合金を20〜40nmの膜厚でスパッタした後、該金属反射膜上に、表2の各紫外線硬化型組成物をスピンコーターで膜厚が硬化後に100±10μmになるように塗布し、コールドミラー付き高圧水銀灯120W/cmを用いて照射量500mJ/cm2(アイグラフィックス社製光量計UVPF−36)の紫外線を2回照射、硬化して試験用ディスクサンプルを得た。
各サンプルについて、ガラス板上に硬化塗膜が100±10μmになるように塗布した後、高圧水銀灯(コールドミラー付き、ランプ出力120W/cm)を用いて窒素雰囲気中で1,000mJ/cm2で硬化させた。この硬化塗膜の弾性率をティー・エイ・インストルメント(株)社の自動動的粘弾性測定装置で測定し、25℃における動的弾性率E’を弾性率とした。
各サンプルについて環境試験器「PR−2PK」(エスペック(株))を使用して、80℃85%RH240時間の高温高湿環境下での曝露(耐久試験)を行った後、25℃50%で24時間保管した。
○:試験前後の反りの変化が±0.5°以内
×:試験前後の反りの変化が±0.5°を越える
各サンプルについて、テーバー摩耗試験器ロータリアブレッサー((株)東洋精機製)にて摩耗輪CS−10Fを用い加重250gにて50回転摩耗した。その後、JIS K7105に従い、分光光度計「UV−3100」(島津製作所(株)製)にて405nmにおける全光線透過光量と拡散光量を測定し拡散透過率を算出し、摩耗試験前後の拡散透過率の差(△H)を計算し、下記基準に基づき評価を行った。
○:試験前後の拡散透過率の差(△H)が 7.0以内
×:試験前後の拡散透過率の差(△H)が 7.0を越える
・ECA:エチルカルビトールアクリレート
・PHE:大阪有機化学工業(株)製 フェノキシエチルアクリレート
・TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
・TCDDA:トリシクロデカンジアクリレート
・EOTMPTA:エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリアクリレート
・Irg184:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
・TEGO Rad 2200N:反応性ポリシロキサン、degussa製、
2 光反射層
3 紫外線硬化型組成物の光透過層
4 ハードコート層
5 光反射層
6 紫外線硬化型組成物の光透過層
Claims (10)
- 基板上に、少なくとも光反射層と、光透過層とが積層され、前記光透過層側からレーザー光を入射して情報の再生を行う光ディスクの光透過層に使用する紫外線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリレートモノマーとを含有し、
前記ウレタン(メタ)アクリレートが、ウレタン(メタ)アクリレートとフェノキシエチルアクリレートとを、ウレタン(メタ)アクリレート/フェノキシエチルアクリレート=60/40の質量比で混合した組成物を用いて、紫外線硬化後の膜厚が100±10μmである硬化膜を形成した際に、当該硬化膜に、25℃条件下、四角錐のダイヤモンドビッカース圧子を用いて、15秒間かけて荷重1000mNとなるよう荷重を与え、荷重が1000mNに達したところで7秒間保持して押し込み深さを測定した際に、(荷重×押し込み深さ)で表される仕事量が、1.35×10−6J以下となるウレタン(メタ)アクリレートであり、
前記紫外線硬化型組成物に含まれる(メタ)アクリレートモノマーのうち、ガラス転移温度が150℃を超える一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の15質量%以下であり、
前記紫外線硬化型組成物の(メタ)アクリロイル基濃度が4mmol/g以下であることを特徴とする光ディスク用紫外線硬化型組成物。 - 前記ウレタン(メタ)アクリレートの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の40〜85質量%である請求項1に記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物。
- 前記ウレタン(メタ)アクリレートが、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物と、分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物とから得られる重量平均分子量が1000〜10000のウレタン(メタ)アクリレートであり、前記分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物がポリエーテルポリオールである請求項1又は2のいずれかに記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物。
- 前記(メタ)アクリレートモノマーとして、ヒドロキシブチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ネオペンチルグリコールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、1,6−へキサンジアクリレートから選ばれる少なくとも一種を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物。
- 前記(メタ)アクリレートモノマーの含有量が、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の15〜55質量%である請求項1〜5のいずれかに記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物。
- 25℃におけるB型粘度が1000〜3000mPa・Sである請求項1〜6のいずれかに記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物。
- 紫外線照射後の硬化膜の25℃における弾性率が1〜1000MPaである請求項1〜7のいずれかに記載の紫外線硬化型組成物。
- 基板上に、少なくとも光反射層と、紫外線硬化型組成物の硬化物からなる光透過層とが積層され、前記光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の再生を行う光ディスクであって、前記紫外線硬化型組成物が、請求項1〜8のいずれかに記載の光ディスク用紫外線硬化型組成物であることを特徴とする光ディスク。
- 前記光透過層の厚さが70〜110μmの範囲にある請求項9に記載の光ディスク。
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