JP3229048B2 - 光記録材料 - Google Patents

光記録材料

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喜一 竹本
良昭 稲木
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光記録材料に関する。さ
らに詳しくは、チミン系化合物を特定の共重合体に配合
分散させた光記録材料に関する。
【0002】
【従来の技術】近年情報処理媒体として、記憶容量が磁
気ディスクや光ディスクよりも飛躍的に増大する新しい
光記録材料が注目され、その研究/開発が広く行われて
いる。
【0003】下記式(2)
【化2】 (式中Rは水素または置換基を表す)
【0004】で表わされるチミン及びその誘導体(以
下、チミン系化合物と総称する)は特定波長の光照射に
より、下記式(3)の如くシクロブタン型光二量体の生
成反応とその開裂反応を可逆的におこすことが知られて
おり、この可逆的光二量化反応を光記録材料として応用
する研究が行われている。
【0005】
【化3】
【0006】上記可逆反応により生成するそれぞれの化
合物の光吸収特性は図1のようになっており、二量化物
では260nm付近における吸収のピークが消失してい
る。
【0007】チミン系化合物の光二量化とその開裂反応
を光記録材料として応用する方法は、チミン系化合物を
適当な媒体中に分散させ、媒体と一緒にフィルム等の薄
い膜状にした状態で、薄膜の微小部分に特定波長の紫外
線を照射することによりチミン系化合物を二量化した状
態又は開裂状態に固定することにより記録し、このチミ
ン系化合物の二量体化又は開裂状態のどちらにあるかを
その特定部分の270nmの光吸収率で読み出すことに
より記録を読みとることにより行なわれる。
【発明が解決しようとする課題】
【0008】光記録材料としての実用性を高めるために
は、光反応を繰り返すことによりチミン系化合物が媒体
中に均一に分散しそれによって二量化反応の反応効率が
低下することを防止すること、及び二量化とその開裂反
応の反応性が高いことが必要とされる。チミン系化合物
を溶剤やポリマー等のマトリックスに分散させると、通
常はチミン系化合物がマトリックスに溶解し均一に分散
するか、又は溶解性が不足すると大きな凝集体となって
塊化し、二量化反応の反応性の低下又は繰り返し反応時
の反応効率の低下を起こし、光記録材料としての実用性
に乏しいものとなる。
【0009】チミン系化合物の光二量化反応を効率よ
く、かつ耐久性よく行わせるためには次の2点の課題を
解決する方法を見出すことが必要とされる。 1)反応媒体中で、チミン系化合物の分子を、微小状態
での凝集体として、媒体中に均一に分散させることによ
りチミン系化合物の局所濃度を増大させること。 2)チミン系化合物の分子に、媒体中で二量化反応に適
した配向を取らせること。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の点に
鑑み、鋭意研究した結果、固体親水部と疎水部とのミク
ロ相分離構造をとる高分子化合物に着目し、この高分子
化合物を反応媒体として用い、この高分子化合物の親水
性部と相互作用をもつ官能基をチミンに導入したチミン
誘導体を上記高分子のマトリックス中に分散させること
により、チミン誘導体を高分子の親水性部分のミクロ凝
集部に集め、それによってチミン誘導体の局所濃度の増
大と適当な配向をとらせることができることを見出し本
発明を完成させた。
【0011】すなわち本発明は、不飽和炭化水素と不飽
和カルボン酸との共重合体またはその塩に、下記式
(1)
【化4】 (式中、R 1 は上記共重合体又はその塩のカルボキシル
基又はその塩と相互作用を持つ官能基である)で表され
チミン系化合物を配合分散させてなる光記録材料に関
する。
【0012】前記共重合体の1成分である不飽和炭化水
素成分としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、
1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンのような脂肪
族オレフィン、スチレン、α−メチルスチレン、ビニル
トルエン、イソプロペニルトルエンのような芳香族オレ
フィンなどを例示することができる。これら不飽和炭化
水素成分の中では、エチレン、スチレンなどが好まし
い。
【0013】また共重合体のもう一方の成分である不飽
和カルボン酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸
のようなモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸のよう
なジカルボン酸、無水マレイン酸のようなジカルボン酸
無水物、マレイン酸モノメチルエステルのようなジカル
ボン酸半エステルなどを例示することができる。これら
の中ではアクリル酸、又はメタクリル酸の使用が好まし
い。
【0014】前記共重合体としては、不飽和炭化水素及
び不飽和カルボン酸以外に他の重合成分、例えば、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチ
ル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸メチルのよう
な不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニルのようなビニ
ルエステルを共重合させたものであってもよい。
【0015】前記共重合体としては、不飽和炭化水素が
50重量%以上、好ましくは60重量%以上であり、不
飽和カルボン酸が1〜40重量%、好ましくは5〜30
重量%の割合で共重合されたものを用いるのが好まし
い。とくに後述するようにアイオノマーの形で使用する
ときには、イオンのミクロ相分離構造をとるために、不
飽和カルボン酸含量が5重量%以上の共重合体を用いる
のがよい。
【0016】このような共重合体は、ラジカル開始剤を
用い、原料単量体をランダム共重合することにより得る
ことができる。
【0017】本発明においては、前記した不飽和炭化水
素と不飽和カルボン酸との共重合体をそのまま基材とし
て用いることができるが、その塩、すなわちアイオノマ
ーを用いる方がより好ましい。アイオノマーは、前記共
重合体を金属イオンやアミン等で中和することによって
得られる。該金属イオンとしては、Li,Na,K等の
アルカリ金属、Ca,Mg等のアルカリ土類金属、Z
n,Co,Mn等の遷移金属などの1〜2価の金属が好
ましい。アミンとしては、アンモニア、エチルアミン等
のモノアミン、1,3−ビスアミノシクロヘキサン等の
ジアミンの他、チミンのアミノ化合物による誘導体を用
いることができる。さらにはアミン類と遷移金属との錯
塩も使用することができる。中和度は通常10〜100
モル%が好ましい。
【0018】本発明においてチミン系化合物としては、
前記式(2)で示されるチミン又はその誘導体におい
Rとして、反応媒体として用いられる前記の共重合
体又はその塩におけるカルボキシル基またはその塩と
互作用を持つ置換基 1 を持つチミン誘導体が使用され
具体的には 1 、アミノアルキル基、ヒドロキ
シアルキル基、アンモニウム塩化されたアミノアルキル
基などであるチミン誘導体を使用するのが好ましい。例
えば不飽和炭化水素ー不飽和カルボン酸共重合体と、1
級又は2級アミノ基を有するアミノアルキル基を導入し
たチミン誘導体との組合せでは、アミノアルキル基によ
り二量化に適当な配位をとり易くなる。またアイオノマ
ーとの組合せにおいて、上記置換基の存在により、アイ
オノマーのイオン凝集部に集まり易くなり、チミン誘導
体の局所濃度が増大するとともに二量化反応に適した配
向をとり易くなる。
【0019】光記録材料中のチミン系化合物と不飽和炭
化水素−不飽和カルボン酸共重合体又はその塩との割合
は、共重合体又はその塩の高分子鎖のモノマーユニット
100個あたりチミン誘導体15〜60分子となるよう
な割合が適当である。チミン系化合物の割合がこの範囲
より少いとチミン系化合物の局所濃度が増大せず、又こ
の範囲より多いと、イオン凝集部分に凝集せず遊離した
チミンが多くなり、チミン系化合物の二量化反応効率が
低下するので好しくない。
【0020】チミン系化合物の不飽和炭化水素−不飽和
カルボン酸共重合体又はその塩中への分散は次のような
方法で行われる。 1)メタノール等、適当な溶媒中に不飽和炭化水素−不
飽和カルボン酸共重合体又はその塩を分散させその中に
チミン系化合物を添加分散させる。この溶液をキャスト
し溶媒を乾燥除去し薄いフィルムとする。 2)不飽和炭化水素−不飽和カルボン酸共重合体または
その塩の水性ディスパージョン中にチミン系化合物を添
加分散後、乾燥して薄いフィルムとする。 3)不飽和炭化水素−不飽和カルボン酸共重合体とチミ
ン系化合物とを加圧熱水中で撹拌し、アンモニウム塩タ
イプのアイオノマー水性ディスパージョンとすし、これ
を乾燥して薄いフィルムとする。
【0021】不飽和炭化水素−不飽和カルボン酸共重合
体又はその塩を水性媒体中に分散させる場合、チミン誘
導体の光二量化反応を促進させるためにはポリマーの水
溶液中濃度(ポリマー中のモノマーユニットの濃度)を
高くする必要があり、例えばアイオノマーの場合、0.
01mol/l以上とすることが好ましい。
【0022】なお上記のチミン誘導体を不飽和炭化水素
−不飽和カルボン酸共重合体又はその塩中に分散するに
際し、必要に応じて界面活性剤等の分散剤やその他安定
剤を使用することができる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。尚、実施例及び比較例において使用した原料は
次の通りである。
【0024】1.チミン系化合物 下記構造式(4)を有する1−アミノエチルチミン(分
子量169.2)を使用した。
【化5】
【0025】2.高分子材料 (1)アイオノマー水性ディスパージョン (i)エチレン−メタクリル酸共重合体(メタクリル酸
含量20重量%=7.5mol%)の40%カリウム中
和アイオノマーの水性ディスパージョン 固型分:18重量%
【0026】(ii)同上共重合体の90%カリウム中和
アイオノマーの水性ディスパージョン 固型分:25重量%
【0027】(2)水溶性ポリマー (i)ポリアクリル酸ナトリウム (ii)ポリビニルアルコール
【0028】[実施例1]5%メタノール水溶液1リッ
トル中に1−アミノエチルチミンを0.0203g
(1.2×10-4mol/l)及びアイオノマー水性デ
ィスパージョン(i)を5.0g(アイオノマーとして
0.9g,水溶液中濃度(ポリマー中のモノマーユニッ
トの濃度)0.027mol/l)加えて混合した。こ
の混合液に280nm波長の紫外線を照射し、1−アミ
ノエチルチミンの光二量化反応を行わせた。光二量化反
応の進行を紫外分光計で270nm波長の吸光度の変化
により追跡したところ紫外線照射エネルギーが増加する
に応じて二量化反応が進むことが確認された。 結果を
図2に示す。図2において A0:照射前の吸光度 Af:最後の吸光度 A :照射量に対応する点における吸光度 である。
【0029】[実施例2]実施例1において、アイオノ
マー水性ディスパージョン(i)の添加量を9.5g
(水溶液中濃度0.051mol/l)に変えて、チミ
ン誘導体の光二量化反応を測定した。実施例1と同様二
量化反応が進行することが確認された。結果を図2に示
す。
【0030】[比較例1] 実施例1において、アイオノマー水性ディスパージョン
を用いず、5%メタノール水溶液中に−アミノエチル
チミンのみを溶解させて光二量化反応を行った。270
nmでの吸光度変化が少く、二量化反応の進行は実施例
1,2に比べて極めて遅かった。結果を図2に示す。
【0031】[実施例3]実施例1において、アイオノ
マー水性ディスパージョン(ii)を使用し、これを5%
メタノール水溶液1リットル中に2.23g(アイオノ
マーとして0.56g、水溶液中濃度0.016mol
/l)添加した。実施例1と同様紫外線(280nm)
の照射により1−アミノエチルチミンの二量化反応が進
行することが確認された。結果を図2に示す。
【0032】[実施例4]実施例1において、5%メタ
ノール水溶液中のアイオノマー濃度を0.006mol
/lから0.051mol/lまで数点濃度を変えて、
1−アミノエチルチミンの光二量化反応を行った。27
0nm波長の吸光度変化の速度より、1−アミノエチル
チミンの光二量化反応の反応速度定数を求め、これとア
イオノマー濃度の関係を求めたところアイオノマー濃度
が0.012molより高い時に反応速度定数を示し、
この濃度以上で、アイオノマーがチミン誘導体の光二量
化反応の促進効果が大きいことがわかった。これはアイ
オノマーがこの濃度以上でアイオノマーが5%メタノー
ル水溶液中でミセルを生成するためと考えられた(限界
ミセル濃度)。結果を図3に示す。
【0033】[比較例2] 実施例4において、アイオノマー成分をポリアクリル酸
ナトリウムに変え、ポリアクリル酸ナトリウム濃度
(0.001〜0.021mol/l)の範囲で、1−
アミノエチルチミンの光二量化反応速度定数を求めた。
ポリアクリル酸ナトリウムを添加することによる1−ア
ミノエチルチミンの光二量化反応の促進効果は少し認め
られたが、効果はアイオノマーに比べ劣り、又特定のポ
リマー濃度で二量化反応促進効果が大きい現象は認めら
れなかった。結果を図3に示す。
【0034】[比較例3] 実施例4において、アイオノマー成分をポリビニルアル
コールに変え、ポリビニルアルコール濃度0.001〜
0.040mol/lの範囲で、1−アミノエチルチミ
の光二量化反応速度定数を求めた。ポリビニルアルコ
ールを添加することによる1−アミノエチルチミンの光
二量化反応の促進効果はポリビニルアルコールのいずれ
の濃度においても全く認められなかった。結果を図3に
示す。
【0035】[実施例5]アイオノマー水性ディスパー
ジョン(i)中に、1−アミノエチルチミンをアイオノ
マーのモノマー100ユニットあたり1−アミノエチル
チミン9分子の割合で添加し、混合した。この混合液を
石英ガラス上にキャストし、乾燥して1−アミノエチル
チミンがアイオノマーマトリックス中に分散された薄層
フィルムを形成させた。この薄層フィルム上より280
nm波長及び240nm波長の紫外線をくり返し照射
し、夫々チミン誘導体の二量化反応とその開裂反応を行
わせた。反応の進行状態を、薄層フィルムの270nm
の吸光度により追跡した。1−アミノエチルチミンはア
イオノマーのマトリックス中で紫外線照射により可逆的
二量化反応を効率よく行うことが確認され、光記録材料
としての性能を示すことが確認された。結果を図4に示
す。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、チミン系化合物の光反
応を利用した光記録材料が提供できる。本発明において
は不飽和炭化水素−不飽和カルボン酸共重合体又はその
塩を媒体として用いたことにより、チミン誘導体の光二
量化反応が促進され、紫外線の繰り返し照射により可逆
的二量化反応が効率よく行われるので、書き換え可能な
記録材料として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チミン系化合物の可逆的光二量化反応により生
成する化合物の光吸収特性を示す図である。
【図2】各種濃度のアイオノマー水性ディスパージョン
の存在下、及び不存在下における紫外線照射エネルギー
と1−アミノエチルチミン二量化反応の進行度との関係
を示す図である。
【図3】アイオノマー水性ディスパージョン、ポリアク
リル酸ナトリウム及びポリビニルアルコールの各ポリマ
ーを反応媒体とした場合のポリマー濃度と1−アミノエ
チルチミンの二量化反応の反応速度定数との関係を示す
図である。
【図4】1−アミノエチルチミンがアイオノマーマトリ
ックス中に分散された薄層フィルムに280nm波長及
び240nm波長の紫外線を繰り返し照射した際の、1
−アミノエチルチミンの可逆二量化反応の進行状況を2
70nmの吸光度により示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03C 1/73 503

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不飽和炭化水素と不飽和カルボン酸との共
    重合体またはその塩に、下記式(1) 【化1】 (式中、R 1 は上記共重合体又はその塩のカルボキシル
    基又はその塩と相互作用を持つ官能基である)で表され
    チミン系化合物を配合分散させてなる光記録材料。
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