JPS58201619A - デイスク状記録担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電容量型ビデオディスクなどの導電性のディ
スクを用いた記録担体の製造方法に関するもので、樹脂
に添加されるカーボンブラックに予め安定化処理を施す
ことにより、信頼性の優れたディスク状記録担体を提供
しようとするものである。

従来よりオーディオ用レコード産業の分野においては、
例えば表面に情報信号のきざまれたスタンパ−を用い、
主として塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体を圧縮成形
してディスクを製作している。

一方、静電容量型ビデオディスクなどの導電性材料を用
いたディスク状記録担体においても、上記のものとほぼ
同様の製造法によって製作され、第１図〜第３図に示す
ような形状のディスクを得ている。第１図において、１
は円盤状ディスクを、２は中心に設けられた孔を示す。

また、ディスク表面の一部を拡大し、表面に設けられた
ピットの状態を示したものが第２図であり、この図にお
いて３はピットを示している。また第３図はディスクの
断面を示したものである。

上記した導電性のディスクをプレヤーの回転系の上に置
いて回転させ、ピットをもつディスク面上に金属電極を
もった針をおくと、ディスク面にきざまれだピットに応
じて情報が静電容量の変化として得られて再生が行なわ
れる。

従来のオーディオ用のレコードと異なり、静電容量型の
ディスク状記録担体の場合にはディスクに十分な導電性
をもつことが要求され、そのために樹脂材料中には相当
量の導電性カーボンブラック粒子を混入しなければなら
ないが、このことはディスクの製法上において、あるい
はディスクの物理的、化学的特性上において様々な問題
を生せしめることになる。

たとえば、カーボンブランク中に含まれている不純物の
量が多いと、これら不純物が原因となってディスク表面
に突起などの種々の欠陥を作り、再生を妨害したりある
いはスタンパ−を傷つけたりする。特に信頼性の面から
、潮解性異物質の混入は大きな問題の二つである。通常
、ディスクの原料であるカーボンブラックの中には塩化
ナトリウムＮａＣ１が含まれていることが多いが、この
塩化ナトリウムには他の塩例えば塩化カリウムＫＣ７Ｊ
などと接触すると潮解性をもつようになることが知られ
ている。そこで、樹脂とこれらの不純物を含むカーボン
ブラックとを混ぜて作ったディスク−を高湿度雰囲気中
に放置しておくと、ディスク内の潮解性物質が雰囲気中
の水分を吸って潮解し、同時に体積を増す現象が発生す
る。その結果、ディスクのこれらの潮解物を含む部分に
はふくれが生じ、プレヤーによる演奏時にはこれらのふ
くれは針をジャンプさせたり、あるいはトラッキング不
良を生せしめる。更に針がジャンプした場合には、その
後のディスク面への落下に際してディスク面を傷つける
。あるいはまた、時には潮解性物質によるふくれの表皮
の部分が破れて、ふくれの中の液状物質がディスク面上
に噴出することがある。これらの噴出物は雰囲気の湿度
によって液相になったりあるいは固相になったりするが
、噴出物が液相のときに針の先端に付着すると針先はデ
ィスク面から浮上し、その結果信号レベルが低下し、つ
いにはトラッキング不良という事態がひきおこされる。

このような点に鑑み、コンダクティブファーネスブラッ
クに分類される導電性に富むカーボンブラックと樹脂と
を混練して得たディスクを高湿度雰囲気中におき、湿気
を吸って潮解する物質につき種々解析した結果、アルカ
リ金属やアルカリ土類金属の塩化物が潮解性物質を形成
することが明らかとなった。しかもこれらの潮解性物質
はカーボンブラックの中にすでに含有されていることも
明らかとなった。

そこで、これらカーボンブラック中の異物質を混練前に
予め除いておけば、ディスクを構成した場合に潮解性を
もたなくなることが期待されるが、その方法の一つとし
てカーボンブラックを水洗する方法がある。すなわち、
予めカーボンブラックを純水中に分散させ、長時間をか
けて機、沸したのち、これを濾過して乾燥するという処
理を施しておく。このようにして得たカーボンブラック
を従来の方法で熱可塑性樹脂×混練し成形して得たディ
スクは高湿度中においても殆ど水ぶくれを生ぜず、また
潮解性物質の噴出によるディスク面の汚れを起すことも
少なくなる。このことはカーボンブラック中の異物質が
潮解性の原因であることの証明の一つともなる。このよ
うに水洗いをしたカーボンブラックを使用することによ
って、湿気に対しても安定なディスクを得ることが可能
であるが、ディスクの製造工程においてカーボンブラッ
クの水洗いをすることは大変煩雑で時間がかかる。

このため、低価格で信頼性の高いディスクを提供するに
は、上記の製造工程を更に容易なものとしなければなら
ない。

一方、カーボンブラックから潮解性物質を除去する方法
としては、今迄に述べてきたような潮解性物質を全てカ
ーボンブラックから除いてしまう方法の他に、潮解性物
質にある種の処理を施すことにより、潮解性物質を非潮
解性の物質にしてしまう方法もある。後者の方法につい
て更に詳しく述べると、潮解性の化合物を構成する元素
の一部を他のもの、例えば塩素イオンを硫酸イオンで置
換することが可能であれは、潮解性化合物を非潮解性化
合物に変質させることが出来る。

本発明は上記後者の方法に関して成されたもので、カー
ボンブラックをあらかじめ水蒸気、酸素および亜硫酸ガ
スを含む雰囲気中において１２０〜４６０’Ｃの温度で
熱処理することにより、力一ポンプラックの安定化を達
成したものである。

本発明の方法により安定化が達成される理由は未だ明確
ではないが、以下のことが推測される。

すなわち、アルカリ金属（主としてＮａとＫ）とアルカ
リ土類金属（主としてＭｇ　、ｌ！：Ｃａ　）の塩化物
に硫酸を接触させ、反応を促進するために高温に保持す
ると、塩化物は硫酸塩になるという陰イオンンブラック
原料から供給される。カーボンブラックは通常石油から
作られるので、かなり多量の硫黄を含有している。カー
ボンブラックの中で硫黄がどういう形で存在するかを知
ることは困難であるが、カーボンブランクを各種雰囲気
中で加熱すると、亜硫酸ガスＳ０２．硫化水素Ｈ２Ｓ　
、二硫化炭素Ｃ８ｚ　、酸化硫化炭素ＣＯ３等の形で硫
黄の各種化合物が発生することが明らかとなっている。

そしてこれらのガスが発生する割合いは温度や雰囲気ガ
スの種類に依存する。従って、先の反応に必要とされる
硫酸の中の硫黄元素はこれら化合物すなわちカーボンブ
ラックからもある程度供給されると考えられる。しかし
ながら、これら自然に混入している硫黄分は、大量のカ
ーボンブラックを速い速度で処理したい場合には不充分
となる。これは特にロータリーキルンを使って大量のカ
ーボンブラックを連続的に処理する場合に顕著になって
くる。本発明ではこの不足分を亜硫酸ガスによって外部
より供給している。

なお水蒸気、酸素及び亜硫酸ガスを含む高温雰囲気中で
熱処理をうけたカーボンブラックは、処理前のものと比
べてより低いＰＨ値をもつ。これを改善するためには、
カーボンブラックをＮ２等の不活性ガス中で熱するとよ
い。

次に本発明に使用出来る熱可塑性樹脂の例をあげると、
塩化ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、塩化ビ
ニル・エチレン共重合体、塩化ビニル・プロピレン共重
合体、塩化ビニル・（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ル共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ア
クリロニトリル・１Ｎスチレン・ブタジェン共重合体、
アクリロニトリル・スチレン・エチレン共重合体、メチ
ルメタアクリレート、メチルメタアクリレート・ブタジ
ェン共重合体などがある。なおこれらの熱可塑性樹脂と
ともに必要に応じて熱安定剤、可塑剤、潤滑剤を使用す
ることは云う迄もない。

本発明において使用するカーボンブラックの樹脂に対す
る添加率については、ディスクからの静電容量的読み取
りが可能になるに充分な導電性を付与する程度の量を添
加しなければならず、その目安は成形物の体積固有抵抗
が１０００．Ｑ−ｆｆｉ以下、好ましくは１００Ω・α
以下がよい。これらの条件を満足させるに適した導電性
微粒子としての炭素黒の添加量は、ディスク構成樹脂１
００重量部に対し１０〜４０重量部、好ましくは１６〜
３５重量部で°ある。炭素黒の添加量が１６重量部、特
に１０重量部未満ではディスクの導電性を充分上げるこ
とができない。一方、添加量が３６重量部、特に４０重
量部以上では混練物の加工性が低下し、出来あがったデ
ィスクの脆性も増すため実用に適さない。

以下、本発明の実施例および比較例について具体的に説
明する。

（実施例１） 粒子径２０ｍμ（電子顕微鏡法）２表面積（窒素吸着法
）　１３ｓ　ｏｗｌ／１１．吸油量（ＤＢＰ）３２０ｍ
ｌ／　１ｏｏｉｔ’　、ｐＨｓ、ｏ、灰分１．５２％＋
７）導電性カーボンブラック（ｃａｂｏｔ社製）を２０
ｆ／分の割合でロータリーキルンに給供し、キルンの低
位置側から水蒸気を含んだ空気＋８０２　（１％　）の
混合ガスを送り、この気流中にて熱処理を行なった。

この時のカーボンブラックの熱処理温度は約２２０°Ｃ
１上記混合ガスの流量は０，６１　／　ｍｉｎで、キル
ンの高位置より出てくる気体を水を入れた洗気ビンに導
き、塩化水素ＨＣ１を捕集した。カーボンブラックから
は少量の硫化水素１２８も発生したが、洗気ビンでは殆
ど塩化水素のみが捕集できた。塩化水素の発生量は原料
カーボンブラックの重量に対し塩素元素の量で約０．２
９重量％に相当し、カーボンブラック中の殆ど全塩素が
ＨＯｌとして放出されたことになる。

次に、このようにして熱処理をすませたカーボンブラッ
クをとり出した。なお熱処理を施していないカーボンブ
ラックの灰分の結晶相はＸ線回析の結果、主成分がＣａ
ＳＯ４，副成分がＭａｉｌ　であったが、熱処理済みの
カーボンブラックの灰分は主成分がＣａＳＯ４，副成分
がＮａ　２　Ｓｏ　４　　であった。また熱処理後のカ
ーボンブラックのｐＨは６．８であった。次に、 上記処理済カーボンブラック・・・・・・・・・・・・
２０部塩化ビニル・ラウリルアクリレート共重合体（組
成比９６対６０重合度４３ｏ）・・・１００部安定剤（
三共有機■製、スタンＪＦ−２０μ）・・・・・・・・
・・・・・・・　３部滑剤（日本ヘンケル社製、　Ｌｏ
Ｘｉｏ７ＩＧＥ−２）・・・・・・・・・・・・・・　
２部 の組成からなる混合物を高速攪拌機で充分混合した後、
熱ロールによる溶融混練を行ない、次いで圧縮成形を行
ないディスクを作製した。

（比較例１） 未処理のカーボンブラックを用いて実施例１と同様の方
法でディスクを作製し、表面観察などを行なった。

実施例１および比較例１で得られた圧縮成形直後のディ
スクについて、光学顕微鏡による観察およびＸ線マイク
ロアナライザによる異物の解析を行ない、更に４０’Ｃ
９５％ＲＨの雰囲気中に７２時間放置後のディスクにつ
いて表面観察を行なった。

その結果、成形直後においてはカーボンブラック処理の
有無に関係なくディスク表面にはふくれはなく、差は認
められなかった。またディスクをプレヤー上において演
奏したが、両者に差は認められ々かった。しかしながら
、７２時間湿中に放置したディスクにおいては、未処理
カーボンブラック入りのディスクではいたるところに大
小さまざまのふくれを生じ、演奏時には針とびをひきお
こし、ついには演木不能となった。これらのふくれは長
時間湿中に放置し続けるとやがて表皮の一部が破れて中
より液状物質が吹き出し、乾燥すると結晶となった。Ｘ
線マイクロアナライザによるとこれらの結晶はＮａ及び
ｃ４を主成分としているのでＮａ１ｌ相と考えられる。

このＮａ（Ｊ相の吸湿によるふくれは太きいものになる
と直径が１１００Ｉ１くらいになるが、ふくれの高さは
数μｍであった。しかし、高速回転するディスクの場合
にはこのふくれによる変位率は大きく、針はすぐ追随出
来なくなり、ゾロツブアウトやトランキング不良の原因
となる。

一方、処理済みカーボンブラックを用いて作製大きいこ
とが認められた。

また、光学顕微鏡によるとカーボンブラック処理の有無
に殆ど関係なく、成形直後および湿中放置後のディスク
面において白い析出物が認められたが、Ｘ線マイクロア
ナライザによると主成分がＳおよびＣａ　であることが
ら、Ｃａ５Ｏａの析出と考えられる。この白い析出物は
演奏時には針をひっかけて針とびの原因になるが、ドロ
ップアウトの＼は１水平走査期間程度と小さい。

（比較例２） 熱処理の方法は実施例１に準するが、ロータリーキルン
に送る混合ガスを湿気を含んだＮ２（９０％）＋０２（
１０％）とし、ＳＯ２を混入しなかった。

外部よりＳＯ２を送らない場合には、ＨＣｌとして集め
られた塩素量は約０．２５重量％で、一部の塩素はカー
ボンブランク中に残っているものと思われる。このカー
ボンブラック入りディスクは成形直後においてはディス
ク表面にはふくれはなく、演奏上においても問題はなか
った。しかしながら、７２時間の湿中放置後においては
がなりの量のふくれが発生した。

（実施例２） 粒子径３０μｍ（電子顕微鏡法）１表面積（窒素吸着法
）９６ｏｎ？／（！、吸油量（ＤＢＰ）３５０Ｍｌ／１
００９　、ＰＨ９，０、灰分０．５０　％の導電性カー
ボンブラック（日本ＥＣ−製）を２ＯｇＺ分の割合でロ
ータリーキルンに供給し、気流中での熱処理を行なった
。この時のカーボンブラックの温度は約４００　’Ｃで
、キルンの低位置側より湿気を含んだ窒素＋酸素（５係
）十亜硫酸ガス（１チ）の混合気流を送り、他端より流
出する気体を水の入った洗気ビンに導き、塩化水素ＨＧ
ｌを捕集した。

この場合の、熱処理によるＨＣｌの発生量は実施例１の
場合に比べると１０分の１以下であり、このカーボンブ
ラックは塩素の含有量ががなり少なく、全カーボンブラ
ックの量に比し約０．０２１重量パーセントに過ぎない
。この熱処理を受けたカーボンブラックを用いて実施例
１と同様の方法でディスクを作製した。

（比較例３） 実施例２の実験に用いたものと同じカーボンブランク（
日本ＥＣ味社製）を無処理のま１用いて実施例１と同じ
方法でディスクを作製した。

（比較例４） 熱処理の方法は実施例２と殆ど同じで、炉心管に流す気
体のみを変更して実験を行なった。すなわち、ロータリ
ーキルンの一端より湿気を含まぬ窒素＋酸素（６％）十
亜硫酸ガス（１％）の混合ガスを流しながら、カーボン
ブラックに熱処理を施し、このカーボンブラックを用い
て実施例１と同じ方法でディスクを作製した。

実施例２及び比較例３．４で作製されたディスクを４０
°Ｃ９６％ＲＨの恒温恒湿槽内に入れて放置した。放置
時間が２４時間の場合には、倒れのディスクにおいても
顕著なふくれは認められなかった。しかし７２時間放置
の場合には、実施例２のディスクについてはふくれは認
められなかったが、比較例３及び４のディスクについて
は、ディスク一枚につき直径はやや小さいが数個の吸湿
によるふくれが認められた。

（比較例６） 熱処理の方法は実施例２と殆ど同じであるが、ロータリ
ーキルンに流す気体のみを変更して実験を行なった。す
なわち、ロータリーキルンの一端より湿気を含んだ窒素
＋’５Ｏ２（１’％）の混合ガスを送りながら熱処理を
施し、このカーボンブラックを用いて実施例１と同じ方
法でディスクを作製した。

比較例５で作ったディスクについても先の実験と同様耐
湿試験を行なったが、結果は比較例３のディスクと同様
で、熱処理効果は殆ど認められなかった。

（比較例６） 熱処理の方法は実施例２と同様であるが、ロータリーキ
ルンに流す気体のみを変更して実験を行なった。すなわ
ちロータリーキルンの一端より湿気を含んだ窒素＋酸素
（５０％）の混合ガスを送って実施例２と同様の実験を
行ない、このカーボンブランクを用いて実施例１と同様
の方法でディスクを作製した。

外部より亜硫酸ガスＳ０２を加えないでＮ２＋０２＋Ｈ
２０の気流中でカーボンブランクに熱処理を施した場合
には、捕集ビンに集められたＨＣ７１中の塩素量は全カ
ーボンブラック量に比し約Ｑ、Ｑ１５重量パーセント程
度となり、塩素がカーボンブラック中に残存している可
能性が太きい。この比較例６のディスクを４０’０９６
％ＲＨの雰囲気中に７２時間放置した場合にも、無処理
カーボンブラック入りディスク程顕著ではないが、吸湿
によるふくれが認められた。

以上、２つの実施例及び６つの比較例を示しながら説明
してきたように、ＮａＣ１を不純物として含む通常のカ
ーボンブランクを原料としてディスクを作製すると、こ
れらのディスクを高湿度雰囲気中に放置した場合にはデ
ィスク面に吸湿によるふくれが生ずるが、原料のカーボ
ンブラックに予めロータリーキルンを用いて０２　＋　
８０２　＋　Ｎ２０含有気流中で熱処理を施しておくと
、吸湿によるディスク面のふくれを防ぐことが出来る。

つまり、高湿度雰囲気中の放置で生ずるディスク面のふ
くれの中に存在する液状物質はＮａＣ７１を主成分とす
る物質の吸湿によって形成されたものであるから、予め
カーボンブラックからＮａＣｌを除去しておけば、ディ
スクは湿度に対して安定なものになることが期待される
。そこで、Ｎａ（Ｊを除去する方法の一つとしてカーボ
ンブラックよりＮａＣｌを構成する元素の一つの塩素を
除いておけばよいことになり、その具体的な方法として
、カーボンブラックに０２−１−８０２　＋　Ｎ２０　
含有気流中で熱処理を施せ１９ ば、塩素は１（Ｃｄとして除かれて効果が現われること
になる。

純粋なＮｕＣｌは潮解性はもたないが、塩化マグネシウ
ムや塩化カリウムが少量共存するとＨａ（Ｊが潮解性を
もつことはよく知られているので、上記現象が起きても
不自然ではない。また、ＨＣｌとして除去された塩素イ
オンのあとには亜硫酸ガス及びカーボンブラック中に含
まれる硫黄化合物が酸化され、硫酸イオンとなって置換
されるものと判断される。ここで、ＨＣｌのＨはＨ２Ｏ
の形で、寸だ硫黄や硫黄化合物を酸化するために酸素の
供給が必要であり、反応促進のために昇温する必要が生
ずる。なお、本発明において熱処理温度を１２０°Ｃ〜
４６０’Ｃに限定したのは、効率よく反応を進めるため
には１２０’Ｃ以上の温度が必要であり、逆に４６０°
Ｃを超える温度だとカーボンブラックに点火してしまう
ためである。

以上の説明から明らかなように、本発明の方法を用いて
カーボンブラックの処理を行うことにより、カーボンブ
ラックの安定化が行なわれるため、特開昭５８−２０１
６１９　（６） ディスク表面の欠陥の減少や耐湿特性の向上が可能とな
るため、得られたディスクの再生画像はドロップアウト
や針とびなどの非常に少ないものとなり、ディスクの品
質、製造歩留りが大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造されるディスク状記録
担体の上面図、第２図はその部分拡大図。 第３図はその断面図である。 １・・・・・・円盤状ディスク、２・・・・・・中心孔
、３・・・・・・情報信号に対応するピット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性カーボンブラックを水蒸気、酸素および亜硫酸ガ
   スを含む雰囲気中において１２０〜４６０°Ｃの温度で
   熱処理し、得られた精製カーボンブラックと熱可塑性樹
   脂を混練して導電性材料を得、この導電性材料を成形加
   工して、情報信号と対応するピントが渦巻状あるいは同
   心円状に所定の間隔を隔てて形成されたディスク状記録
   担体を得ることを特徴とするディスク状記録担体の製造
   方法。