KR100892464B1

KR100892464B1 - 진동 감쇠 단일체 중합체

Info

Publication number: KR100892464B1
Application number: KR1020037017298A
Authority: KR
Inventors: 해리하란라메시; 롱레이캐스린린; 데이비스게리찰스; 헤이그랜트
Original assignee: 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이.
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2009-04-10
Also published as: US6515098B1; KR20040030726A; AU2002322330B2; CN1550010A; WO2003005354A1; CN1322502C; JP2004534889A; HK1071467A1; EP1410385A1

Abstract

제품 및 폴리카보네이트 조성물의 감쇠 성능이 개선되며, 약 150 ℃보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 데이터 저장 매체가 제공된다.

Description

진동 감쇠 단일체 중합체{VIBRATION DAMPING MONOLITHIC POLYMERS}

본 발명은 중합체를 포함하는 진동 감쇠 물질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 높은 유리 전이 온도의 진동 감쇠 물질로부터 제조된 데이터 저장 매체에 관한 것이다.

진동 감쇠는 정상 섭동에 의해 바람직하지 않은 공명이 야기될 수 있는 많은 기계 시스템에서 일반적으로 필요한 것이다. 예를 들어, 자동차에서의 현가 시스템은 적절히 감쇠되지 않는 한 도로의 불규칙함으로 인해 많은 원치 않는 진동을 나타낼 것이다. 자동차에 사용되는 진동 감쇠기는 자동차 시트 조립체에 충격 및 진동을 차단시키는 스프링으로 이루어진다.

에너지를 흡수하는 탄성 물질들의 층은 다른 유형의 감쇠 물질이다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비-공액 디엔, 고무 가교결합제 및 유사한 물질들이 상기 진동 시스템에 사용된다. 컴퓨터내의 드라이브의 잡음을 감소시키기 위해 많은 컴퓨터 하드 디스크 드라이브의 외부에 금속 및 중합체의 조성물을 사용한다. 내부 디스크 드라이브 용도로 인쇄 회로판 및 스핀들 모터에도 또한 진동 감쇠기를 사용한 다. 특히, 진동 감쇠 물질은 외부 충격력으로부터 디스크 드라이브의 내부를 보호하기 위해 사용된다.

광범위한 가능한 용도로 인해, 진동을 감쇠시킬 수 있는 중합체 시스템에 대한 집중적인 연구가 이루어졌다. 대부분의 중합체 시스템은 낮은 기본 진동 주파수를 갖는다. 이들 시스템의 대부분은 유리질 중합체, 금속, 또는 그의 조합과 함께 탄성체를 사용하며, 이는 단일상 균질 물질, 즉, 단일체(monolithic) 시스템과는 대조된다. 단일체 중합체는 더 우수한 표면 평활성의 이점을 갖는다. 따라서, 분산된 고무 상 또는 블록 공중합체를 사용하지 않고 실온에서 감쇠를 제공하는 감쇠 시스템을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 본원에서 사용한 바와 같이, "블록 공중합체"란 길이가 변할 수 있는 단량체 서열이 교번되는 다중상 중합체 시스템을 말한다.

진동을 감쇠시킬 수 있는 중합체 시스템에서 집중적인 연구가 이루어진 한 분야는 매체의 "제 1 표면"이다. 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크(VOD)와 달리, 전형적으로 5 Gbit/in²보다 큰 고 면적 밀도 용량을 갖는 저장 매체는 면적 밀도를 증가시키기 위해 제 1 표면 또는 근거리 장 판독/기록 기술을 이용한다. 본원에서 사용한 바와 같이, "제 1 표면"은 빛이 기판을 통과하지 않는 기판의 표면위에 있는 데이터 층을 말한다. 본원에 사용된 바와 같은 "근거리 장 판독/기록 기술"은 개구수가 약 1보다 큰 광학 메카니즘을 말한다. 상기 저장 매체에 있어, 광학성은 상관하지 않더라도, 기판의 물리적 및 기계적 성질은 점점 중요해지고 있 다. 제 1 표면 용도를 포함하여 고면적 밀도 용도에 있어, 저장 매체의 표면 품질은 판독 장치의 정확성, 데이터를 저장하는 능력 및 기판의 복사 품질에 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 사용중인 저장 매체의 물리적 특성도 또한 데이터를 저장하고 복구하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 매체의 축방향 변위가 너무 크면, 축방향 변위는 데이터의 정확한 복구를 방해하고/하거나 판독/기록 장치를 손상시킬 수 있다. 따라서, 높은 모듈러스 또는 높은 감쇠에 의해 개선된 진동 성능이 달성될 수 있다.

높은 감쇠 이외에, 저장 매체는 후속 처리 파라미터, 예를 들면, 자기 매체의 경우 스퍼터링과 같은 후속층의 적용(즉, 약 200 ℃ 이상의 온도, 전형적으로는 약 300 ℃ 이상의 온도), 및 자기-광학 매체의 경우 약 25 내지 약 150 ℃까지의 온도를 견딜 수 있어야 한다.

하드 디스크 산업에서, 표준 코발트-크롬-백금(CoCrPt) 종방향 기록 합금을 주로 스퍼터링 매체로서 사용한다. 스퍼터링 공정에서, 높은 기판 온도는 몇가지의 목적을 만족시킨다. 첫째, 상기 높은 기판 온도는 잡음이 적은 필름을 유도하는 경향이 있다. 온도는 크롬이 결정립계로 확산되는 것을 촉진함으로써 결정들의 조직적 분리를 촉진하는 것으로 생각된다. 잡음이 적은 필름은 신호가 감소됨에 따라 수용가능한 신호를 잡음(S/N)으로 유지시킴으로써 보다 고밀도 기록을 지지하는 능력으로 바로 전환된다. 두 번째 주된 영향은 상기 유형들의 합금에 있어 보다 고온(다른 요인들 중에서)은 보다 높은 필름 항자성(coercivity)을 촉진하는 경향이 있다는 것이다. 보다 높은 항자성은 개선된 열 안정성을 촉진하므로 성능을 개선시킨다. 따라서, 침착 단계동안 변형을 방지하기 위해 저장 매체가 충분한 열 안정성을 갖는 것이 바람직하다.

진동 문제 및 열 안정성은 광학 디스크 드라이브 및 하드 디스크 드라이브와 같은 데이터 저장 장치의 설계에 중요하다. 따라서, 데이터 저장 장치, 특히 기판 용도에 사용하기에 적합한 중합체를 이용하는 감쇠 시스템을 개발할 필요가 있다.

발명의 요약

본 발명은 다음을 포함하는 데이터 저장 매체를 제공한다:

(1) 하나 이상의 하기 화학식 I, II, III 또는 IV의 화합물을 포함하는 폴리카보네이트 부분을 하나 이상 포함하는 기판(여기서, 상기 폴리카보네이트는 약 150 ℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는다), 및

(2) 기판 위에 하나 이상의 데이터 층:

본 발명은 또한 하나 이상의 화학식 I, II, III, IV의 화합물 또는 그의 혼합물을 포함하는 폴리카보네이트 조성물을 제공하며, 이때 상기 폴리카보네이트는 약 24 ℃의 온도에서 약 0.04보다 큰 기계적 감쇠 계수 및 약 150 ℃보다 높은 유 리 전이 온도를 갖는다.

본 발명은 또한 하나 이상의 화학식 I, II, III, IV의 화합물 또는 그의 혼합물을 사용하여 폴리카보네이트 제품을 제조함을 포함하는, 제품의 감쇠 성능을 개선시키는 방법을 제공하며, 이때 상기 폴리카보네이트는 약 24 ℃의 온도에서 약 0.04보다 큰 기계적 감쇠 계수 및 약 150 ℃보다 높은 유리 전이 온도를 갖는다.

도 1은 사이클로도데실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMCD-PC), 사이클로도데실-1,1-(비스-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(CD-PC), 3,3-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)-(3H)-이소벤조푸라논 폴리카보네이트 (DMP-PC), 3,3,5-트리메틸사이클로헥실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMBPI-PC) 및 플루오레닐리덴-9-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMBPF-PC)의 비틀림 저장 모듈러스(G')의 플롯이고;

도 2는 사이클로도데실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMCD-PC), 사이클로도데실-1,1-(비스-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(CD-PC), 3,3-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)-(3H)-이소벤조푸라논 폴리카보네이트 (DMP-PC), 3,3,5-트리메틸사이클로헥실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMBPI-PC) 및 플루오레닐리덴-9-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 폴리카보네이트(DMBPF-PC)의 비틀림 손실 모듈러스(G")의 플롯이다.

본 명세서 및 하기의 청구의 범위에서, 하기의 의미를 갖는 것으로 정의되는 많은 용어들이 언급될 것이다.

단수형 "하나의(a)", "하나의(an)" 및 "그(the)"는 문맥에서 달리 명백하게 언급되지 않는 한 복수의 대상물을 포함한다.

"임의의" 또는 "임의로"는 이어서 기술되는 사건 또는 상황이 일어나거나 일어나지 않을 수 있으며, 그 설명이 상기 사건 또는 상황이 일어난 경우와 일어나지 않은 경우를 포함함을 의미한다.

"BPA"는 비스페놀 A 또는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판이다. BPA-PC는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 단량체로부터 제조된 폴리카보네이트이다.

"CD"는 사이클로도데실-1,1-(비스-4-하이드록시벤젠)이다. CD-PC는 사이클로도데실-1,1-(비스-4-하이드록시벤젠) 단량체로부터 제조된 폴리카보네이트이다.

"DMCD"는 사이클로도데실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)이다. DMCD-PC는 사이클로도데실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 단량체로부터 제조된 폴리카보네이트이다.

"DMBPI"는 3,3,5-트리메틸사이클로헥실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)이다. DMPBI-PC는 3,3,5-트리메틸사이클로헥실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 단량체로부터 제조된 폴리카보네이트이다.

"DMBPF"는 플루오레닐리덴-9-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)이다. DMBPF-PC는 플루오레닐리덴-9-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠) 단량체로부터 제조된 폴리 카보네이트이다.

"DMP"는 3,3-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)-(3H)-이소벤조푸라논이다. DMP-PC는 3,3-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)-(3H)-이소벤조푸라논 단량체로부터 제조된 폴리카보네이트이다.

본 발명에서, 예기치 않게, 본원에 개시된 중합체를 포함하는 기판이 유리한 유리 전이 온도를 나타내며 탁월한 감쇠 특성을 나타냄을 발견하였다. 효과적인 감쇠를 위해, 물질은, 물질의 평면 전단 또는 부피 압축 및 팽창의 결과로서 전환된 열 에너지로 물질을 통해 전달된 진동의 에너지를 흡수하거나, 에너지를 소산시키거나 또는 이 둘의 조합을 이루어야 한다.

본 발명의 저장 매체는, 탁월한 감쇠 특성, 약 150 ℃보다 높은 유리 전이 온도를 가지며 기판 용도로 사용하기에 적합한, 하기 화학식 I, II, III, IV의 구조 단위 또는 그의 혼합물을 포함하는 폴리카보네이트를 포함한다:

화학식 I

화학식 II

화학식 III

화학식 IV

즉, 상기 폴리카보네이트는 침착 단계동안 변형을 방지하기에 충분한 열 안정성을 갖는다. 본 발명에서, 기판은 전형적으로 약 0.04보다 큰, 저장 모듈러스에 대한 손실 모듈러스의 비로 정의되는 기계적 감쇠 계수를 갖는데, 약 1 내지 약 500 Hz 의 주파수 범위에서 약 24 ℃의 온도에서, 약 0.10보다 큰 기계적 감쇠 계수가 바람직하며, 약 0.5보다 큰 기계적 감쇠 계수가 특히 바람직하다. 기계적 감쇠는 저장 모듈러스에 대한 손실 모듈러스의 비로 정의된다. 플라스틱 수지와 같은 점탄성 물질은 탄성 강성도를 나타내는 저장 모듈러스와, 점성 강성도를 나타내는 손실 모듈러스 둘 다를 갖는다.

카보네이트 구조 단위 (I)을 갖는 폴리카보네이트는 또한 사이클로도데실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)(DMCD-PC)로도 알려져 있고; 카보네이트 구조 단위 (II)는 또한 3,3,5-트리메틸사이클로헥실-1,1-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)(DMBPI-PC)으로 알려져 있으며; 카보네이트 구조 단위 (III)은 또한 3,3-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)-(3H)-이소벤조푸라논(DMP-PC)로도 알려져 있고; 카보네이트 구조 단위 (IV)는 또한 플루오레닐리덴-9-(비스-3-메틸-4-하이드록시벤젠)(DMBPF-PC)으로 알려져 있다.

카보네이트 구조 단위 (I), (II), (III), (IV) 또는 그의 혼합물을 포함하는 본 발명의 기판은 우수한 피트(pit) 반복성 및 높은 표면 특성을 나타낸다. 부분적으로, 상기 특성은 물질이 단일체이며 중합체에 충전제를 첨가할 필요가 없다는 점에서 비롯된다. 기판은 그 표면의 적어도 일부분이 약 10 Å 미만, 보다 바람직하게는 약 5 Å 미만의 표면 조도를 갖는 것이 바람직하다. 조도는 전형적으로 10 ㎛ x 10 ㎛ 면적에 걸쳐 평균으로 측정되며, 원자력 현미경을 사용하여 측정된다.

폴리스티렌에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정할 때, 폴리카보네이트의 중량 평균 분자량(M_w)은 전형적으로 약 10,000 내지 약 100,000의 범위, 보다 전형적으로는 약 10,000 내지 약 50,000의 범위, 훨씬 더 전형적으로는 약 12,000 내지 약 40,000의 범위이다.

수지 조성물은 또한 상기 유형의 수지 조성물에 통상적으로 혼입되는 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 예를 들면, 충전제 또는 강화제; 열 안정화제; 산화방지제; 광 안정화제; 가소제; 대전방지제; 이형제; 추가 수지; 발포제 등, 및 이들 첨가제 중 하나 이상을 포함하는 혼합물이다. 충전제 또는 강화제의 예로는 유리 섬유, 석면, 탄소 섬유, 실리카, 활석 및 탄산칼슘이 포함된다. 열 안정화제의 예로는 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트, 디메틸벤젠 포스포네이트 및 트리메틸 포스페이트가 포함된다. 산화방지제의 예로는 옥타데실-3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 및 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]가 포함된다. 광 안정화제의 예로는 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-3급-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-하이드록시-4-n-옥톡시 벤조페논이 포함된다. 가소제의 예로는 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트, 트리스-(옥톡시카보닐에틸)이소시아누레이트, 트리스테아린 및 에폭시화 대두유가 포함된다. 대전방지제의 예로는 글리세롤 모노스테아레이트, 나트륨 스테아릴 설포네이트 및 나트륨 도데실벤젠설포네이트가 포함된다. 이형제의 예로는 스테아릴 스테아레이트, 밀납, 몬탄 왁스 및 파라핀 왁스가 포함된다. 다른 수지의 예로는 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리페닐렌 옥사이드가 포함되지만, 이로 한정되지는 않는다. 임의의 전술한 첨가제들의 혼합물도 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 조성물을 제조하기 위한 성분들의 혼합동안 적절한 시점에서 혼합될 수 있다.

플라스틱 및 착색제 이외에, 조성물은 임의로 상기 유형의 수지 조성물에 통상적으로 혼입되는 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화방지제, 열 안정화제, 대전방지제(테트라 알킬암모늄 벤젠 설포네이트 염, 테트라 알킬포스포늄 벤젠 설포네이트 염 등), 이형제(펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트 등) 등, 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물이 포함될 수 있다. 예를 들면, 기판은, 기판의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 0.1 중량%의 열 안정화제; 약 0.01 내지 약 0.2 중량%의 대전방지제; 및 약 0.1 내지 1 중량%의 이형제를 포함할 수 있다.

가능한 일부 산화방지제로는, 예를 들면, 다음이 포함된다: 유기포스파이트, 예를 들어, 트리스(노닐-페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화 모노페놀, 폴리페놀, 및 폴리페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물, 예를 들면, 테트라키스[메틸렌(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)] 메탄, 3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트 옥타데실, 2,4-디-3급-부틸페닐 포스파이트, 등; 파라-크레졸과 디사이클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 하이드로퀴논; 하이드록실화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스 페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알콜의 에스테르; 베타-(5-3급-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알콜의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예를 들면, 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 아미드; 등, 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물.

사용될 수 있는 다른 가능한 첨가제로는 UV 흡수제; 광 및 열 안정화제와 같은 안정화제(예를 들면, 산성 인-기재 화합물); 입체장해 페놀; 산화 아연 및/또는 황화 아연 입자; 윤활제(광유 등), 가소제, 염료(퀴닌, 아조벤젠 등); 및, 특히, 전술한 첨가제들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물이 포함된다.

플라스틱, 특히 폴리카보네이트의 가공을 촉진하기 위해, 즉, 압출기 또는 기타 혼합 장치에 촉매(들)을 또한 사용할 수 있다. 촉매는 전형적으로 생성된 물질의 점도 조절을 용이하게 한다. 가능한 촉매로는 하이드록사이드, 예를 들면, 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 디에틸디메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라알킬포스포늄 하이드록사이드, 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드 등이 포함되며, 디에틸디메틸암모늄 하이드록사이드 및 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드가 바람직하다. 촉매(들)은 단독으로 사용되거나 또는 산, 예를 들어, 인산 등과 같은 급냉제와 함께 사용될 수 있다. 추가로, 배합동안 중합체 용융물에 물을 주입하고 배기구를 통해 수중기로 제거하여 잔류 휘발성 화합물들을 제거할 수 있다.

본 발명의 저장 매체는, 데이터 저장층(들)에 입사되는 에너지 장이 기판에 접촉하지 않고 또는 적어도 기판에 접촉하기 전에 데이터 저장층(들)과 접촉하는, 고면적 밀도 용도, 제 1 표면 및 유사한 용도에 유용하다. 즉, 통상적인 컴팩트 디스크 및 유사 용도와 대조적으로, 에너지 장은 데이터 저장층과 접촉하기 위해 기판을 통과하지 않거나 또는 기판을 통해 판독 장치로 다시 반사되지 않는다. 상기와 같은 고면적 밀도 용도에서 작용하기 위해, 저장 매체의 특성은 통상적인 컴팩트 디스크 및 관련 매체의 특성을 능가해야 한다. 통상적인 컴팩트 디스크 및 유사 매체에 비해 저장 매체는, 다른 특성들 중에서, 환경적인 진동, 회전 진동 또는 그의 조합에 의해 자극될 때 감소된 축방향 변위, 보다 낮은 불규칙성 또는 결함으로 나타나는 보다 우수한 표면 특성, 및 보다 낮은 내부 회전 모멘트(전형적으로 약 5.5 slug-in² 이하, 보다 전형적으로는 약 4.5 slug-in² 이하, 특히 전형적으로는 약 4.0 slug-in² 이하)를 가져야 한다. 또한, 저장 매체는 전형적으로 약 5 Gbit/in²를 초과하는 면적 밀도, 보다 전형적으로는 약 20 Gbit/in² 초과, 가장 전형적으로는 약 50 Gbit/in² 초과, 예상된 약 100 Gbit/in² 이상의 면적 밀도를 포함한다.

일반적으로, 고면적 밀도 용도에서, 즉, 약 5 Gbit/in² 이상의 고면적 밀도 용도에서, 판독/기록 장치는 저장 매체의 표면에 비교적 근접하게 위치한다(사정권 거리). 일반적으로, 밀도를 높게 할수록, 판독/기록 장치는 저장 매체의 표면에 더 근접해야 한다. 이러한 상황에서 전형적으로, 사정권 거리는 일반적으로 약 0.3 ㎜ 미만, 흔히는 약 760 ㎚ 미만이다. 극도로 고밀도의 경우, 판독/기록 장치는 전형적으로 매우 근접한다, 예를 들면, 표면에서 약 0.064 ㎛ 미만, 흔히는 약 0.013 ㎛ 미만으로 위치한다. 결과적으로, 기판의 축방향 변위는, 판독/기록 장치, 진동중의 저장 매체 표면, 충격 조건 또는 그의 조합에 대한 손상을 방지하기 위해 견딜 수 있는 시스템의 축방향 변위 거리보다 충분히 작아야 한다. 예를 들면, 약 1 G의 시누소이드(sinusoidal) 중력 하중(중력의 가속화) 및 약 170 Hz의 공진 주파수를 받고 있는 디스크(외경 130 ㎜, 내경 40 ㎜ 및 두께 1.2 ㎜)의 경우, 피크-피크 측정치에서 약 250 μ 미만의 축방향 변위가 전형적이며, 예를 들어 주된 문제가 기판, 판독/기록 장치 또는 그의 조합에 대한 손상인 경우 약 125 μ 미만이 특히 전형적이다. 전형적으로, 약 500 μ 이하의 피크-피크 측정치에서의 축방향 변위(약 250 μ 이하가 바람직하다)는 약 2 내지 약 10 msec 범위의 적용 시간하에 약 25 G'의 최대 충격으로 유지되며, 상기 변위를 약 35 G'로 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 경우에서, 예를 들면, 사정권 거리가 보다 큰 경우(예를 들면, 약 0.30 ㎛ 이상의 사정권), 헤드에 대한 손상이 주된 문제가 아니라, 빛이 초점에 남아 있도록 하기 위해 매우 낮은 축방향 변위, 디스크 경사 또는 그의 조합을 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 이들이 초점 길이에서의 신속한 변화에 대응하지 못할 수도 있기 때문이다. 기판에 저장된 데이터를 판독하기 위한 시스템은 전형적으로 약 1 내지 약 500 Hz 범위, 보다 전형적으로는 약 100 내지 약 200 Hz 범위의 주파수에서 작동한다. 전형적으로, 최대 방사상 경사 및 탄젠트 경사는 독립적으로, 휴지 상태(즉, 회전하지 않는 상태)에서 측정할 때, 각각 약 1 °이하, 보다 전형적으로는 각각 약 0.3°미만이다.

기판의 축방향 변위는 디스크 크기 필요조건(내부 및 외부 반경, 및 두께), 그의 강성(굴곡 모듈러스) 및 밀도, 푸아송(Poisson) 비, 손실 모듈러스 및 저장 모듈러스의 함수이다. 디스크의 외부 반경이 증가함에 따라, 충격하의 디스크의 축방향 변위는 증가한다. 디스크 두께가 감소함에 따라, 그의 단면 강성도는 감소하는 한편 그의 축방향 변위는 증가한다. 현재, 저장 매체의 치수는 현재 이용가능한 저장 매체 판독/기록 장치에서 그를 사용할 수 있도록 산업적으로 규정되어 있다. 저장 매체는 전형적으로 약 15 내지 약 40 ㎜ 범위의 내경, 약 65 내지 약 130 ㎜ 범위의 외경, 약 0.8 내지 약 2.5 ㎜ 범위의 전체 두께를 가지며, 전형적으로 약 1.2 ㎜ 이하의 두께가 바람직하다. 필요한 경우, 보다 강성인 구조를 수득하기 위해 그 밖의 직경 및 두께를 사용할 수도 있다.

본원에 기술된 저장 매체는 통상적인 광학, 자기-광학 및 자기 시스템 뿐 아니라, 보다 고품질의 저장 매체, 고면적 밀도 또는 그의 조합을 필요로 하는 진보된 시스템에 사용할 수 있다. 사용하는 동안, 저장 매체는, 에너지(예를 들면, 자기, 빛, 전기 또는 조합)가 저장 매체에 입사되는 에너지 장 형태로 데이터 저장 층과 접촉하도록 판독/기록 장치에 대해 배치된다. 에너지 장은 저장 매체에 배치된 데이터 저장층(들)과 접촉한다. 에너지 장은 층위의 상기 지점에서 에너지의 입사를 기록하기 위해 저장 매체에서 일부 물리적 또는 화학적 변화를 야기한다. 예를 들면, 입사 자기장은 층 내의 자기 영역들의 배향을 변화시킬 수 있거나, 또는 입사 광선은 광선이 물질을 가열하는 경우 상 전환을 야기할 수 있다.

저장 매체를 제조하기 위해, 사출 성형, 발포 공정, 스퍼터링, 플라즈마 증착, 진공 증착, 전착, 회전 코팅, 분무 코팅, 메니스커스(meniscus) 코팅, 데이터 스탬핑, 엠보싱, 표면 연마, 고정화(fixturing), 라미네이팅, 회전 성형, 2-샷(two shot) 성형, 코인젝션(coinjection), 필름의 오버-몰딩(over-molding), 미세 성형 및 그의 조합을 포함하여(이로 한정되지는 않는다) 많은 방법을 이용할 수 있다. 전형적으로, 사용되는 기술은 동일 반응계내에서 목적하는 특징, 예를 들면, 피트 및 홈을 갖는 기판을 생성할 수 있다. 상기 방법 중 한가지는 금형을 본원에 정의한 바와 같은 용융된 중합체로 충전시키는 사출 성형-압축 기술을 포함한다. 금형은 예비성형품, 삽입물 등을 함유할 수 있다. 중합체 시스템을 냉각시키고, 적어도 부분적으로 여전히 용융 상태인 동안 압착하여 기판의 목적하는 부분위에, 즉, 목적하는 영역의 한쪽 또는 양쪽 측면위에 나선, 동심, 또는 기타 배향으로 배열된 목적하는 표면 특징들을 각인시킨다. 그 다음, 기판을 실온으로 냉각한다.

기판상에 자기적으로 데이터를 저장하는 경우, 저장된 정보는 기판의 표면위에 하나 이상의 데이터 층으로 저장된다. 상기 정보는 표면위에 피트, 홈 또는 그의 조합으로 직접 각인되거나(컴팩트 디스크의 경우에서처럼), 또는 기판의 표면위에 침착된 광-, 열- 또는 자기적으로-한정될 수 있는 매체에 저장될 수 있다.

본 발명의 폴리카보네이트는 계면 공정, 용융 공정 또는 고체상 공정으로 제조할 수 있다. 계면 공정을 이용하는 경우, 임의로 다양한 상 전이 촉매를 첨가할 수 있다. 적합한 상 전이 촉매로는 4급 아민, 예를 들면, 트리에틸아민; 암모늄염, 예를 들면, 테트라부틸암모늄 브로마이드; 헥사에틸구아니듐 클로라이드; 또는 그의 혼합물이 포함되나, 이로 한정되지는 않는다. p-큐밀페놀 및 4-부틸페놀과 같은 일작용성 페놀; 카르다놀 및 노닐 페놀과 같은 장쇄 알킬페놀; 및 이작용성 페놀을 쇄 종료제로 사용할 수 있다. 임의로, 쇄 종료제는 반복 단위의 총 몰수를 기준으로, 약 0.1 내지 약 10 몰% 범위, 보다 전형적으로는 약 1 내지 약 5 몰% 범위로 폴리카보네이트에 혼입될 수 있다.

계면 공정은 포스겐(phosgene)과 같은 카보네이트 전구체의 사용을 포함한다. 계면 공정을 이용하는 일부 경우에, 포스겐화 조건을 조정해야 한다. 특히, 원하지 않는 환상 올리고머의 형성이 반응 매질중의 단량체 용해도 및 단량체 구조와 관련된 단량체의 특징적인 반응성에 의해 유리한 경우, 포스겐화 조건을 조정해야 한다.

본 발명의 폴리카보네이트는 또한 용융 또는 에스테르교환 공정에 의해 제조할 수 있다. 상기 공정은 포스겐 또는 용매를 사용할 필요가 없으며, 최종 중합체중에 환상 및 선형 저분자량 올리고머와 같은 저분자량 오염물질의 생성을 최소화한다. 단량체를 카보네이트 공급원, 예를 들면, 디아릴카보네이트, 및 소량의 촉매, 예를 들면, 알칼리 금속 수산화물 또는 수산화 암모늄과 혼합하고, 반응 혼합물 위의 상부공간의 압력은 주위 압력에서 약 1 torr로 저하시키면서, 온도를 일련의 단계를 통해 상승시키는 프로토콜에 따라 진공하에 가열한다.

적합한 카보네이트 공급원, 촉매 및 반응 조건은 미국 특허 제 5,880,248 호, 및 문헌 [Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Volume 19, pp. 585-600]에서 찾을 수 있다. 단계들의 시간 및 온도는 발포 등을 통한 물질의 기계적 손실이 방지되도록 선택한다. 페놀 및 과량의 디페닐 카보네이트를 탑위로 제거하여 중합 공정을 완료한다. 이어서, 생성물인 고중합체를 용융물로 단리하고, 이것을 안정화제 및 이형제와 같은 다른 첨가제와 배합한 다음 펠릿화할 수 있다. 용융 공정에 의해 생성된 생성물은, 계면 공정으로 생성된 생성물에 비해 감소된 수의 미용해 입자 및 감소된 함량의 저분자량 오염물질, 예를 들어, 환상 올리고머를 갖는다.

하기 실시예는 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 본원에 청구된 물질 조성물 및 방법이 이루어지고 평가되는 방법을 완전히 개시 및 설명하고자 나타낸 것이며, 본 발명자들이 본 발명으로 간주하는 바의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 숫자들(예를 들면, 양, 온도 등)에 대해 정확성을 기하고자 노력하였으나, 약간의 오차 및 편차는 고려해야 한다. 달리 언급하지 않는 한, 부는 중량 기준이고, 온도는 섭씨(℃)이거나 또는 실온이고, 압력은 대기압이거나 대략 대기압이다.

본원에 나타낸 결과들에 사용된 물질 및 시험 절차는 다음과 같다:

DMCD 호모폴리카보네이트의 제조

500 ㎖의 모튼(Morton) 플라스크에 DMCD(19.0 g, 50 밀리몰), 90 ㎖의 메틸렌 클로라이드 및 90 ㎖의 물을 넣었다. 50 중량%의 수산화나트륨(NaOH)으로 pH를 10.5 내지 11.0으로 조정하였다. 포스겐을 0.6 g/분으로 5.0 g(50 밀리몰)을 가하 고, p-큐밀페놀(0.43 g, 4 몰%)을 가하고, 포스겐을 6.0 g(20 몰% 과량)이 첨가될 때까지 계속 가하였다. pH를 10.5로 저하(포스겐으로)시키고, 이 시점에서 50 ㎕의 트리에틸아민(TEA)을 가하고 3 분후에 50 ㎕의 TEA를 추가로 첨가하였다. 클로로포르메이트가 소비된 후, 3.5 g의 포스겐을 추가로 가하였다. 반응 혼합물을 클로로포르메이트에 대해 검사하였다. 존재하는 경우, 이들은 DMBA(10 ㎕)(디메틸부틸아민)를 가하여 가수분해시켰다. 중합체 용액을 염수로부터 분리하고, 수성 염산(HCl)으로 세척하고, 물로 세척한 다음, 블렌더에서 증기 붕해시켰다. M_w=39,300(폴리스티렌 기준), T_g=197 ℃.

DMBPI 호모폴리카보네이트의 제조

500 ㎖의 모튼 플라스크에 DMBPI(16.9 g, 50 밀리몰), 100 ㎖의 메틸렌 클로라이드 및 80 ㎖의 물을 넣었다. 50 중량%의 NaOH로 pH를 12.5로 조정하였다. 포스겐을 0.6 g/분으로 5.0 g(50 밀리몰)을 가하고, p-큐밀페놀(0.21 g, 2 몰%)을 가하고, 포스겐을 6.0 g(20 몰% 과량)이 첨가될 때까지 계속 가하였다. pH를 10.5로 저하(포스겐으로)시키고, 이 시점에서 25 ㎕의 TEA를 가하고 5 분후에 25 ㎕의 TEA를 추가로 첨가하였다. 클로로포르메이트가 소비된 후, 25 ㎕의 TEA를 추가로 가한 후(총 125 ㎕, 약 1 몰%), 3.5 g의 포스겐을 더 가하였다. 반응 혼합물을 클로로포르메이트에 대해 검사하였다. 존재하는 경우, DMBA(5 ㎕)(디메틸부틸아민)를 가하여 이들을 가수분해시켰다. 중합체 용액을 염수로부터 분리하고, 수성 HCl로 세척하고, 물로 세척한 다음, 블렌더에서 증기 붕해시켰다. M_w=46,100(폴리스티렌 기준), T_g=196 ℃.

DMBPF 호모폴리카보네이트의 제조

500 ㎖의 모튼 플라스크에 DMBPF(18.9 g, 50 밀리몰), 90 ㎖의 메틸렌 클로라이드 및 90 ㎖의 물을 넣었다. 50 중량%의 NaOH로 pH를 11.5로 조정하였다. 포스겐을 0.6 g/분으로 5.0 g(50 밀리몰)을 가하고, p-큐밀페놀(0.43 g, 4 몰%)을 가하고, 포스겐을 6.0 g(20 몰% 과량)이 첨가될 때까지 계속 가하였다. pH를 10.5로 저하(포스겐으로)시키고, 이 시점에서 50 ㎕의 TEA를 가하고 3 분후에 50 ㎕의 TEA를 추가로 첨가하였다. 클로로포르메이트가 소비된 후, 2.25 g의 포스겐을 더 가하였다. 반응 혼합물을 클로로포르메이트에 대해 검사하였다. 존재하는 경우, DMBA(5 ㎕)(디메틸부틸아민)를 가하여 이들을 가수분해시켰다. 중합체 용액을 염수로부터 분리하고, 수성 HCl로 세척하고, 물로 세척한 다음, 블렌더에서 증기 붕해시켰다. M_w=29,400(폴리스티렌 기준), T_g=237 ℃.

DMP 호모폴리카보네이트의 제조

500 ㎖의 모튼 플라스크에 DMP(34.6 g, 100 밀리몰), 90 ㎖의 메틸렌 클로라이드 및 90 ㎖의 물을 넣었다. 50 중량%의 NaOH로 pH를 10.0으로 조정하였다. 포스겐을 0.6 g/분으로 9.5 g(95 밀리몰)을 가하고, p-큐밀페놀(0.64 g, 3 몰%)을 가하고, 포스겐을 12.1 g(20 몰% 과량)이 첨가될 때까지 계속 가하였다. pH를 10.5로 저하(포스겐으로)시키고, 이 시점에서 75 ㎕의 TEA를 가하고 3 분후에 73 ㎕의 TEA를 추가로 첨가하였다. 클로로포르메이트가 소비된 후, 3.5 g의 포스겐을 더 가하였다. 반응 혼합물을 클로로포르메이트에 대해 검사하였다. 존재하는 경우, DMBA(10 ㎕)(디메틸부틸아민)를 가하여 이들을 가수분해시켰다. 중합체 용액을 염수로부터 분리하고, 수성 HCl로 세척하고, 물로 세척한 다음, 블렌더에서 증기 붕해시켰다. M_w=61,300(폴리스티렌 기준), T_g=218 ℃.

도 1 및 2는 여러 폴리카보네이트의 비틀림 동기계적 측정으로부터 측정된 손실 및 저장 모듈러스의 플롯이다. 실온 부근에서 손실 모듈러스의 큰 베타-이완은 유용함 감쇠 물질임을 나타낸다(피크-피크 축방향 변위는 손실 모듈러스의 역수에 비례한다).

상기에 나타낸 다양한 물질 시스템에 대한 비틀림 모듈러스 측정은 비틀림 직각 고정물을 이용하여 레오메트릭스 다이나믹 스펙트로스코프(RHEOMETRICS DYNAMIC SPECTROSCOPE, 모델 7700) 상에서 수행하였다. 상기 시험에 사용된 시편은 공칭적으로 길이가 2.5 인치, 폭이 0.5 인치, 및 두께가 0.125 인치였다. 시편들은 압축 성형에 의해 제조하였다. 모든 시험은 10 라디안/초의 주파수에서 0.1% 변형에 적용된 시편을 가지고 수행하였다. 샘플을 2 ℃/분의 가열 속도로 -150 ℃에서 150 ℃까지 열 스캔 사이클에 적용하였다. 적용된 변형 및 하중은 시험동안 연속적으로 측정하였으며, 이 데이터로부터 저장 모듈러스(G'), 손실 모듈러스(G") 및 탄젠트 손실값(tanδ)을 계산하였다.

고 모듈러스 및 감쇠로부터 달성할 수 있는 이점을 다음과 같이 피크-피크 축방향 변위를 나타내는 전이 함수로 한정하였다:

상기에서, b 및 c는 유한 요소 분석법으로부터 물질의 성질과 무관하게 수득된 상수이고, E'는 저장 모듈러스이고, E"(손실 모듈러스)는 물질 감쇠의 척도이고, ν는 푸아송비이고, γ는 비중이며, h는 디스크 두께이고, ω_m1은 제 1 모드 주파수이고, n은 피크-피크 "g"(가속) 하중이다. E', E" 및 tanδ에 대한 값을 도면들로부터 수득하여 각각의 물질들의 분산도 및 주파수를 측정하였다. 표 1은 25 ℃에서 수득된 비틀림에서의 G' 및 G" 측정치를 기준으로 축방향 변위 및 천연 주파수의 예상값 결과를 요약한 것이다.

120 ㎜ 디스크의 예상 진동 반응의 상기 결과로부터, 디스크의 최대 축방향 변위가 BPA-PC 및 CD-PC에 비해 DMCD-PC, DMP-PC, DMBPI-PC 및 DMBPF-PC에서 진동 부하 하에 상당히 감소되었음이 명백하다.

예시의 목적으로 전형적인 태양들을 나타내었지만, 전술한 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안된다. 따라서, 본 발명의 진의 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형, 수정 및 대안들이 당해 분야에 숙련된 자에게 있을 수 있다.

Claims

(1) 하나 이상의 하기 화학식 I, II, III, IV의 화합물 또는 그의 혼합물을 포함하는, 150 ℃보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 폴리카보네이트 부분을 하나 이상 포함하는 기판; 및

(2) 기판 위에 하나 이상의 데이터 층을 포함하는, 데이터 저장 매체:

화학식 I

화학식 II

화학식 III

화학식 IV
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제 1 항에 있어서,

폴리카보네이트가 24 ℃의 온도에서 0.04보다 큰 기계적 감쇠 계수를 갖는 저장 매체.
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제 1 항에 있어서,

폴리카보네이트가 폴리스티렌에 대해 10,000 내지 100,000 범위의 중량 평균 분자량을 갖는 저장 매체.
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하나 이상의 하기 화학식 I, II, III, IV의 화합물 또는 그의 혼합물을 이용하여 폴리카보네이트 제품을 제조함을 포함하는, 제품의 감쇠 성능을 개선시키는 방법으로서, 상기 폴리카보네이트가 24 ℃의 온도에서 0.04보다 높은 기계적 감쇠 계수 및 150 ℃보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 방법:

화학식 I

화학식 II

화학식 III

화학식 IV
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제 30 항에 있어서,

제품이 데이터 저장 매체를 포함하는 방법.
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제 1 항에 있어서,

폴리카보네이트가 24 ℃의 온도에서 0.1보다 큰 기계적 감쇠 계수를 갖는 저장 매체.
제 30 항에 있어서,

폴리카보네이트가 24 ℃의 온도에서 0.1보다 큰 기계적 감쇠 계수를 갖는 방법.
제 30 항에 있어서,

폴리카보네이트가 폴리스티렌에 대해 10,000 내지 100,000 범위의 중량 평균 분자량을 갖는 방법.