JPH1171511A - 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、炭素数１
４〜３０の脂肪酸モノグリセリドが１００ｐｐｍ〜５，
０００ｐｐｍ外部添加されてい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。

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点が発生する。また回転数を
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
点も発生する。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】射出成形機内での樹脂の
可塑化及び計量は、通常、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。本発明者は樹脂
ペレットの溶融挙動について鋭意検討した結果、通常ペ
レットの原料樹脂に添加される離型剤を、成形ペレット
に直接添加することにより、シリンダーのフイードゾー
ンの温度を上げたりスクリューの回転数を高めることな
く樹脂ペレットの成形機内での可塑化時間を短くし得る
ことを見出した。そして樹脂ペレットに離型剤を添加す
ることで可塑化時間が短縮される結果、計量時にスクリ
ューを高速で回転させる必要がなくなり、エアーの巻き
込みによるシルバーストリークの発生も回避することが
できるとの知見も得た。

【０００６】本発明は上記知見に基づいて達成されたも
のであり、その要旨は、ポリカーボネートペレットに、
炭素数１４〜３０の脂肪酸モノグリセリドが１００ｐｐ
ｍ〜５，０００ｐｐｍ外部添加されていることを特徴と
する光ディスク基板用ポリカーボネート成形材料に存す
る。

【０００７】

【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３２
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である。

【０００８】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。

【０００９】

【数１】（η）＝１.２３×１０^ー5Ｍ^0.83

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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２．５〜３．
５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。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。

【００１４】樹脂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。

【００１５】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。

【００１６】本発明においては、ポリカーボネートペレ
ットに、所定量の離型剤を外部添加することが必要であ
る。この様な離型剤としては、光ディスク用ポリカーボ
ネートの離型剤として一般的に使用されている炭素数１
４〜３０の脂肪酸モノグリセリドから選ばれる。具体的
には、例えば、ステアリン酸モノグリセリド、ベヘン酸
モノグリセリド、アラキン酸モノグリセリド、モンタン
酸モノグリセリド等の飽和脂肪酸モノグリセリドが挙げ
られ、これらは単独でも混合物としても使用できる。こ
れらのうち、離型効果及び熱安定性の点より、ステアリ
ン酸モノグリセリド及びベヘン酸モノグリセリドが好ま
しい。これらの脂肪酸モノグリセリドは、ポリカーボネ
ートペレットに外部添加して均一に攪拌混合されるの
で、その形状は微細粒子、好ましくはビーズ状であり、
粒度は好ましくは０．１〜０．２ｍｍφ、より好ましく
は０．１２〜０．１８ｍｍφである。

【００１７】離型剤は、成形基板を金型から離型するた
めに用いられ、通常、ペレット中に添加・含有されてい
る（内部添加）。この様な離型剤が内部添加されたペレ
ットは、一般には、ペレットの原料樹脂に予め離型剤を
混合し、その後、離型剤と樹脂との混合物を押出し機で
加熱溶融してペレット化することにより製造されている
が、原料樹脂と離型剤の混合は、押出し機の前工程で、
ナウターミキサーの様な攪拌混合装置を使用して行われ
る。これに対し、本発明では離型剤はペレットに直接外
部添加される。また、離型剤に異物が混在するとディス
ク基板の品質へ悪影響をおよぼすので、異物はペレット
に添加する前に予め除去しておくのが望ましい。ペレッ
トへの離型剤の外部添加は、ディスク基板を成形する前
であれば添加時期は特に制限されず、ペレットの成形時
或いはペレットを射出成形機のシリンダーに供給する直
前でも良いが、ペレットの成形時に行うのが簡便で望ま
しい。例えば、クラス１，０００以下のクリーンルーム
内で押出し機でペレット化されたペレットと予め５０ｕ
ｍのフイルターで異物が除去された離型剤をナウターミ
キサーの様な攪拌混合機で混合することによって本発明
の成形材料は得られる。

【００１８】離型剤の添加量は、本発明の可塑化・計量
時間の短縮効果及び成形基板の離型性の効果を達成する
のには、少なくともペレット総重量に対して１００ｐｐ
ｍ、好ましくは５００ｐｐｍ以上必要である。他方、外
部添加される離型剤量が多すぎると成形機内での可塑化
溶融時に滑りが発生して可塑化不良が発生するため５，
０００ｐｐｍ以下、好ましくは３，０００ｐｐｍ以下が
望ましい。

【００１９】本発明に従って離型剤を外部添加すること
により、従来の内部添加に比べて可塑化時間を短縮させ
ることが出来るが、その理由の詳細は必ずしも明らかで
はなく、例えば、ペレット同士のすべりを良くすること
によってスクリューへの食い込みが向上したり、あるい
は離型剤がペレット間に存在するために熱伝導が向上
し、ペレットの加熱溶融効率が増加することによるもの
と考えられる。

【００２０】本発明の離型剤が外部添加されたポリカー
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。

【００２１】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。

【００２２】

【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。 実施例１〜３及び比較例１〜２ 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：光ディスク用ポリカーボネート 商品名ＮＯ
ＶＡＲＥＸ ７０２０ＡＤ２）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
（平均長さ：２．９５ｍｍ）を製造した。その際、離型
剤として、表１に記載の所定量のステアリン酸モノグリ
セリド（０．１５ｍｍφ）を粒状ポリカーボネートとナ
ウターミキサーにより混合した後、溶融押出しによりペ
レット化し内部添加ペレットとした（比較例）。

【００２３】離型剤を添加しないで得られたペレットに
所定量のステアリン酸モノグリセリド（離型剤）を加
え、ナウターミキサーで攪拌混合した後、射出成形機に
供給し下記に示す成形条件で、連続して１２ｃｍφのＣ
Ｄを１００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。また、ステアリン酸
モノグリセリドを内部添加したペレット（比較例）を用
いて同様にＣＤを成形した。その結果も併せて表１に示
した。

【００２４】成形条件 成形機：住友重機ＤＩＳＫ３ 金型：１２ｃｍφＣＤ用金型 シリンダー温度（ノズルより）：260−300−320−320−
300−280℃ 射出時間：０．３秒 冷却時間：２．３０秒 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

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明の離型剤を外部添加したポリカー
ボネートペレットを使用して光ディスク基板を成形すれ
ば、基板の離型性に加えて成形時の計量時間が短縮され
るので、その結果成形サイクルの短縮が可能になり、同
時にスクリュー回転数を高める必要も無くシルバースト
リークの低減も可能になった。従って、本発明の成形材
料は、光ディスク基板をハイサイクルで工業的生産する
のに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、炭素数１４
   〜３０の脂肪酸モノグリセリドが１００ｐｐｍ〜５，０
   ００ｐｐｍ外部添加されてい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】ポリカーボネートは、その粘度平均分子量
   が１３，０００〜２０，０００であることよりなる請求
   項１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】光ディスク基板は、ポリカーボネートペレ
   ットを、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以下で
   ある条件下射出成形して得られることよりなる請求項１
   又は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３２０℃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１〜３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。