JPH1171510A - 光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形サイクルが短く、生産性に優れた光ディ
スク用透明基板の製造に適したポリカーボネートペレッ
トからなる成形材料を提供する。 【解決手段】 ポリカーボネートペレットにその総重量
に対し、目の開き０.５ｍｍのふるいを通過する微粉を
３００ｐｐｍ以上５，０００ｐｐｍ以下共存させること
よりなる光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記憶媒体で
ある光ディスクの透明基板を射出成形により製造するの
に有用なポリカーボネート成形材料に関するものであ
り、詳しくは、ポリカーボネートを射出成形する際に、
射出成形のサイクルが短く、生産性良くディスク基板を
成形し得るポリカーボネートペレットの成形材料に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリカーボネート樹脂は透明性、耐熱
性、低吸水性が優れているために、光学用途、特にＣ
Ｄ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＰＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ
Ｗ、ＤＶＤーＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の
光ディスクの透明基板に広く使用されているが、近年こ
の光ディスクの市場の発展は目覚ましく、その透明基板
の製造における品質精度に加えて、生産性がより重要視
されるようになってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】透明基板は、通常射出
成形により製造されているが、生産性の観点からその成
形サイクルが短時間であることが有利である。射出成形
のサイクルは、一般に樹脂の射出、保圧、冷却、基板の
取り出しの各工程で構成されており、最近のＣＤの製造
の場合、この成形サイクルは４.０ｓｅｃ以下とされて
いる。成形サイクルを短縮するため、各工程における時
間を出来るだけ短くすることが検討されている。成形サ
イクルの短縮には、基板の金型内での冷却時間ができる
だけ短い方が有利であるので、冷却時間を短縮させるた
めに金型の冷却媒体、例えば冷却水の温度を下げたり、
単位時間当たりの水量を増加すること等がおこなわれて
いる。また、成型機内での樹脂の可塑化は、通常、射
出、保圧の終了後冷却時間内に終了させるが、次の射出
までの待機時間が短かい方がハイサイクルには有利であ
る。

【０００４】トータルサイクルが４.０ｓｅｃ以下のハ
イサイクルを達成させるためには、金型の冷却効率を高
めて基板の冷却時間を短くすることが一つの手段ではあ
るが、冷却時間があまりに短かくなると、樹脂ペレット
の可塑化時間が冷却時間を上回る場合が生じる。この様
な場合には、基板の冷却が終了し、金型が開いて基板を
取り出す工程中に可塑化が進行することになり、その結
果、可塑化中の樹脂がスクリュー部と一体化されている
金型（固定）のスプルー部に流れこみ可塑化不良が誘発
される事態を生ずる。この様な可塑化不良を避けるた
め、実際の基板の冷却は終了しているにも拘わらず、樹
脂の可塑化が終了するまでの待機時間が必要となり、生
産性を低下させる問題が発生する。そこで、樹脂の可塑
化時間を短くすることが必要となり、そのためにはスク
リューの計量回転数を増加させれば効果があるが、その
反面、回転数を上げるために高速で回転するとエアーを
巻き込み易く、その結果成形基板にシルバーストリーク
が生じ易くなるという問題が発生し、加えて回転数を上
げることによって樹脂の劣化が促進されるという問題も
発生する。更に、成形機のシリンダーのフイードゾーン
の温度を上げることも可塑化時間の短縮には有効である
が、温度を上げると樹脂が劣化しやすくなり、また基板
の冷却時間を伸ばさなければならず、サイクル短縮に反
する問題を生ずる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するために、樹脂ペレットの可塑化時間の短縮に
ついて鋭意検討した結果、ポリカーボネートペレットに
特定量のポリカーボネート微粉を共存させることによ
り、射出機のスクリュー回転数やシリンダー温度を上げ
なくてもペレットの可塑化時間を短縮できることを見出
し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、ポリカ
ーボネートペレットにその総重量に対し、目の開き０.
５ｍｍのふるいを通過する微粉を３００ｐｐｍ以上５，
０００ｐｐｍ以下共存させることよりなる光ディスク基
板用ポリカーボネート成形材料に存する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、光ディスク基板用のポリカーボネート成形材
料に係わり、本発明の成形材料が適用される光ディスク
基板としては、射出成形により成形されるものであれば
特に制限されないが、好適には生産性等を考慮し、成形
の際の成形サイクルが４.０ｓｅｃ以下であり、且つ成
形サイクル中の基板の冷却時間が３．０ｓｅｃ以下の条
件下、射出成形して得られる基板である。更に、本発明
の成形材料は射出成形機のシリンダーの設定温度が３４
０℃を超えず、且つ金型の冷却媒体、例えば冷却水の設
定温度が９０℃以下である条件下にて射出成形して得ら
れる光ディスク基板に対し有用なものである。

【０００７】本発明の成形材料は、ポリカーボネートか
ら形成されたペレットであるが、光ディスク基板等の光
学用部品には光学的歪みが少ないことが要求されるた
め、ポリカーボネートの粘度平均分子量は１３，０００
〜２０，０００、好ましくは１３，０００〜１８，００
０の範囲にすることが望ましい。ここでいう粘度平均分
子量（Ｍ）はオストワルド粘度計を用い塩化メチレンを
溶媒とする溶液の極限粘度（η）を求め、以下に示すＳ
ｃｈｎｅｌｌの粘度式から求められる。

【０００８】

【数１】（η）＝１.２３×１０^ー5Ｍ^0.83

【０００９】本発明の成形材料に使用されるポリカーボ
ネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物と
ホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキ
シジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭
酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得ら
れる重合体または共重合体であり、代表的なものとして
は、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン
［ビスフェノールＡ］から製造されたポリカーボネート
樹脂が挙げられる。

【００１０】上記ジヒドロキシジアリール化合物として
は、ビスフェノールＡの他、ビス（４−ヒドロキシジフ
ェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシジフェニ
ル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメ
タン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェ
ニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−
第３ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒ
ドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，２−ビ
ス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロ
パン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロ
ロフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリー
ル）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリー
ル）シクロアルカン類、４，４’−ジヒドロキシジフェ
ニルエ−テル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ
メチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリ
ールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシフェニルスル
フィド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチル
ジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリール
スルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスル
ホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチ
ルジフェニルスルフォキシドのようなジヒドロキシジア
リールスルフォキシド類、４，４’−ジヒドロキシジフ
ェニルスルフォン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’
−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジ
アリールスルフォン類等が挙げられる。

【００１１】これらは単独または２種類以上混合して使
用されるが、これらの他にピペラジン、ジピペリジル、
ハイドロキノン、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシ
ジフェニル等を混合して使用してもよい。

【００１２】本発明のポリカーボネート成形材料である
ペレットの形状は特に制限されないが、ディスク用の射
出成形機のシリンダーとスクリューの寸法に適合するこ
とが望ましく、通常、その長さの平均値が好ましくは２
〜４ｍｍ、より好ましくは２．５〜３．５ｍｍである。
ペレットの長さが長すぎたり、逆に短すぎたりするとス
クリューの食い込みが悪くなり好ましくない。

【００１３】ポリカーボネート樹脂のペレットは通常以
下の様な方法で製造される。即ち、押出機内で溶融され
た樹脂に必要に応じて添加剤等を混合し、ダイスから数
本のストランドとして押し出した後、これを冷却水槽中
で冷却固化し、ストランドカッターと呼ばれる一定間隔
の刃とローラーのクリアランスによってカットして製造
される。この様にして得られたペレットの形状は楕円柱
状であり、この楕円柱の高さに相当するカットされた断
面間をペレットの長さとしている。ペレットの長さは一
定間隔に位置する刃と刃の間の間隔で決定されるが、ス
トランドの太さやカッターの機構などにより、ペレット
の長さは不均一になり、通常ある分布を形成する。ま
た、ペレットの径は押出機の樹脂の吐出量とペレタイザ
ーの回転速度によって決まるが、吐出量が不安定であっ
たり、ストランドの冷却槽の温度が不安定であることに
よって径にもある分布が生じる。

【００１４】ディスク基板の成形の際の品質精度を損な
わないためには、ペレットの長さ及び径は出来るだけ狭
い分布範囲内に入るものを使用するのが好ましい。その
ための比較的狭い分布の長さをもつペレットを製造する
方法としては種々の方法が考えられるが、例えば樹脂の
ダイス内での流量との関係からダイスの穴の大きさを調
整して、ストランドの太さを均一にしたり、ローラーと
カッターとの距離を短くすることなどにより、カットの
長さが振れないようにすることができる。また径を均一
にする方法としては例えば、押出機の吐出量を均一にす
るためにシリンダー温度を上げたり、ストランドの冷却
槽の温度の管理を厳密にすること等が挙げられる。ペレ
ットの長さや径は、ノギスをペレットに当てて測定し、
好ましくは１５０点（ペレット数）以上の測定点を求め
て平均値を決めるのがよい。

【００１５】更に、上記方法でペレットを製造する際、
通常、カットの速度やカッターの刃の状態によってペレ
ットに比べてその大きさが著しく小さい微粉が発生す
る。この微粉は、その分子量や添加剤の濃度においては
ペレットと何等変わることはないが、この微粉が数％含
まれたペレットを用いて光ディスク基板を成形するとシ
ルバーストリークを発生するので、従来は基板の成形前
に微粉除去装置を設けること等により取り除かれてい
た。ところが、本発明者により、この微粉の存在がペレ
ットの可塑化時間に影響し、微粉のペレット中の含有量
が多くなると、可塑化時に同一のスクリュー回転数やシ
リンダー温度で計量時間がより短くなることが見出さ
れ、本発明はこの知見に基づいてなされたものである。

【００１６】通常、成形機内での樹脂の可塑化及び計量
は、シリンダー内のスクリューを高速回転させつつ、後
退させながら樹脂ペレットを高温で溶融させることによ
って樹脂を均一に可塑化し、且つ溶融した一定量の樹脂
をシリンダーの前方へ送り出すことによって達成されて
いる。従って、可塑化時間は樹脂ペレットの溶融する時
間が短い程短くなる。本発明では、ペレットに微粉を存
在させることにより可塑化時間の短縮を可能にするが、
その微粉は大きさが小さいほど好ましく、通常、その大
きさは目の開き０.５ｍｍのふるいを通過する微粉が用
いられる。０.５ｍｍ以上の目開きのふるいを通過する
微粉では可塑化時間を短くする効果はえられない。ここ
に言うふるいの目の開きは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規
定する標準ふるいの目の開きを意味する。

【００１７】ペレットに共存させる微粉の量は、ペレッ
ト総重量に対し３００ｐｐｍ以上５，０００ｐｐｍ以下
である。その量が３００ｐｐｍより少ないと可塑化時間
の短縮効果が発揮されない。一方、微粉含有量が多すぎ
ると、ペレットの乾燥機から成形機ホッパーまでの自動
輸送装置のセンサー異常が発生し、操作トラブルの原因
となるので好ましくなく、５０００ｐｐｍ以下が望まし
い。ペレットに共存させる微粉の量はペレット総重量に
対し、好ましくは３５０〜４５００ｐｐｍであり、より
好ましくは４００〜４０００ｐｐｍである。本発明に従
い、上記の大きさの微粉を所定量ペレットに存在させる
ためには、ペレットの製造時に得られた大量のペレット
を０．５ｍｍ目開きのふるいにかけて微粉を除き、通過
した微粉をふるい処理後のペレットに再び所定量添加す
ることによって行うことが出来る。

【００１８】本発明に従い、目開き０.５ｍｍ以下のふ
るいを通過する大きさの微粉を所定量共存させたペレッ
トが可塑化時間を減少させ得る理由の詳細は必ずしも明
らかでないが、例えば微粉粒子によりペレット同士のす
べりが良好になってスクリューへの食い込みが向上した
り、あるいは微粉がペレット間に存在するために熱伝導
が向上し、ペレットの溶融効率が増加したためと考えら
れる。又、本発明に規定する範囲の微粉を存在させて
も、成形の際、ペレットを十分に溶融、混練することに
より、従来微粉に起因するとされているシルバーストリ
ークを生ずることはない。

【００１９】本発明の微粉を共存させたポリカーボネー
トペレットは、可塑化時間を短縮し得るので、成形サイ
クルが４．０ｓｅｃ以下のハイサイクル成形により射出
成形されるディスク基板用に適用するのが効果的であ
り、特に成形サイクルが４．０ｓｅｃ以下で、しかも基
板の冷却時間が３．０ｓｅｃ以下の成形条件でディスク
基板を射出成形するのに適用するのが有効である。なぜ
なら、冷却時間が３.０ｓｅｃ以上の成形では可塑化時
間が冷却時間に及ぼす影響は比較的少ないからである。

【００２０】また、本発明の成形材料は、ディスク基板
をハイサイクル成形にて射出成形する際、ディスク基板
の転写性や複屈折等の性能が損なわれない程度にできる
だけ低い温度で成形する条件下で成形される基板に対し
有効である。このような低温操作としては、具体的には
成形機のシリンダーの各部位の設定温度がいずれも３２
０℃を超えることはなく、また金型の冷却媒体、例えば
冷却水の設定温度が９０℃以下の条件であることが望ま
しい。

【００２１】

【実施例】以下本発明を実施例によりさらに詳しく説明
するが、本発明はその要旨を逸脱しない限りこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００２２】実施例１〜３、比較例１〜３ 実施例及び比較例におけるポリカーボネートのペレット
は次のようにして調製した。粘度平均分子量１４，８０
０のビスフェノールＡをモノマーとしたタイプのポリカ
ーボネート（三菱エンジニアリングプラスチックス
（株）製：光ディスク用 商品名ＮＯＶＡＲＥＸ ７０
２０ＡＤ２）を用いて溶融押出し、ダイスから押し出さ
れるストランドをカットしてペレットを製造した。カッ
ト後のペレットの微粉量は２００ｐｐｍであり、微粉除
去装置を通過後のペレットの微粉量は２０ｐｐｍであっ
た。微粉除去装置で捕捉された微粉を、目開き０．５ｍ
ｍのふるいで篩分けし、目の開き０．５ｍｍのふるいを
通過する微粉を得た。得られた微粉を微粉除去装置を通
過したペレットに、表１に記載の割合になるように添加
し、各々の微粉を併有するペレットを得た。得られたペ
レットの平均長さはいずれも３．０ｍｍであった。

【００２３】得られた微粉を併有するペレットを用い下
記に示す成形条件で、連続して１２ｃｍφのＣＤを１０
０ショット成形し、成形機にてモニターされる可塑化時
間（計量時間）の平均値及び成形サイクル時間を求め
た。その結果を表１に示す。又ペレットの成型機ホッパ
ーへの自動輸送システム内に、ペレットセンサーを設置
し、ペレットの移送性を調べた。その結果を表１に示し
た。

【００２４】成形条件 成形機：住友重機製ＤＩＳＫ３ 金型：１２ｃｍφＣＤ用金型 成型品：１２ｃｍφＣＤ シリンダー温度（ノズルより）：260ー300ー320ー320ー300ー
280℃ 金型の冷却水温度：８５/８０℃（可動側/固定側） スクリュー回転数：３６０ｒｐｍ スクリュー径：２５ｍｍφ 冷却時間：２.３０ｓｅｃ

【００２５】評 価 計量時間：１００ショット連続成形中の計量時間をモニ
ターし、その平均値を計量時間とした。 ペレット輸送不良の有無：ペレットの自動輸送システム
内にペレットセンサーを設置、実際にペレットが無いに
も拘わらず、微粉によってペレットありと感知し、輸送
不良が発生する有無を確認した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明に従い、一定の大きさの微粉を一
定量併存させたペレットを使用して光ディスク基板を成
形すれば、成形時の可塑化時間が短縮されるので、その
結果成形サイクルの短縮が可能になり、同時にシルバー
ストリークの生成も回避し得る。従って、本発明の成形
材料は、光ディスク基板の工業的生産において利用価値
は極めて高いものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 17:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリカーボネートペレットにその総重量
   に対し、目の開き０.５ｍｍのふるいを通過する微粉を
   ３００ｐｐｍ以上５，０００ｐｐｍ以下共存させること
   を特徴とする光ディスク基板用ポリカーボネート成形材
   料。
2. 【請求項２】 ポリカーボネートの粘度平均分子量が１
   ３，０００〜２０，０００であることよりなる請求項１
   に記載の光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料。
3. 【請求項３】 ポリカーボネートペレットは、その平均
   長が２〜４ｍｍであることよりなる請求項１または２記
   載の光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料。
4. 【請求項４】 光ディスク基板は、射出成形機のシリン
   ダーの設定温度が３４０℃を超えず、且つ金型の冷却水
   の設定温度が９０℃以下である条件下にて射出成形して
   得られることよりなる請求項１乃至３のいずれか一項に
   記載の光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料。