WO2010103581A1 - 光ディスク - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an optical disc in which at least a light reflection layer and a light transmission layer are formed, and recording or reproduction is performed by a semiconductor laser (hereinafter referred to as a blue laser) having an oscillation wavelength within a range of 370 nm to 430 nm through the light transmission layer.
- a semiconductor laser hereinafter referred to as a blue laser
- the present invention relates to an ultraviolet curable composition suitable for a light transmission layer.
- a DVD Digital Versatile Disc
- CD Compact Disc
- High-density recording methods and optical discs for the next generation of DVD have been studied, and high-density recording using a new optical disc structure using a blue laser with a shorter wavelength and a high numerical aperture optical system than DVD. A scheme has been proposed.
- This new optical disk is formed by forming a recording layer on a transparent or opaque substrate made of plastic such as polycarbonate, and then laminating a light transmission layer of about 100 ⁇ m on the recording layer, and recording light or
- the optical disk has a structure in which reproduction light or both are incident. From the viewpoint of productivity, the use of an ultraviolet curable composition for the light transmission layer of this optical disc has been studied exclusively.
- An optical disk using a blue laser needs to maintain stable recording / reproduction characteristics over a long period of time. Therefore, it is desired that the light transmission layer does not adversely affect the recording / reproduction characteristics due to deformation or scratches on the surface even during long-term use.
- DVD and CD are plastic materials such as polycarbonate, which are incident surfaces for recording light or reproducing light
- the optical disc is a cured film of an ultraviolet curable composition, which is an incident surface.
- the light transmission layer is a hard cured film.
- the dynamic elastic modulus of the light transmission layer at 25 ° C. is 1.5 to 3.0 GPa.
- An optical information medium is disclosed (see Patent Document 1).
- the disk has a problem that signal reproduction errors increase when a load is applied for a long time.
- the problem to be solved by the present invention is that an optical disc that is less likely to warp, hardly increases in the error of a reproduced signal even when a load is applied for a long time, and can reproduce a signal suitably by recovering the error over time. Is to provide.
- the optical disk of the present invention has a dynamic viscosity measured at a frequency of 3.5 Hz and an elastic modulus (25 ° C.) obtained by pushing with a load of 100 mN using a Vickers indenter with a ridge angle of 136 °. It is an optical disc having a light transmission layer having a loss elastic modulus (E ′′) at 60 ° C. of 10 MPa or less in the elastic spectrum.
- E ′′ loss elastic modulus
- a cured film having a high elastic modulus is preferable.
- the elastic modulus is too high, there is a problem that the warpage of the disk increases, If the elastic modulus is such that warpage does not become a problem, a plastic deformation occurs when a load is applied for a long time, resulting in a problem that the reproduction signal cannot be read.
- the indentation elastic modulus and the loss elastic modulus in the dynamic viscoelastic spectrum are set to a specific range, the present inventors hardly warp at the time of curing, and an impact is applied when a load is applied for a long time or by dropping. The present inventors have found that plastic deformation is less likely to occur, and that suitable signal reproduction characteristics can be realized.
- the present invention is an optical disc in which at least a light reflection layer and a light transmission layer made of a cured film of an ultraviolet curable composition are laminated on a substrate, and a blue laser is incident from the light transmission layer side to reproduce information.
- the elastic modulus (25 ° C.) measured by pushing a Vickers indenter with an edge angle of 136 ° into the cured film surface of the ultraviolet curable composition with a load of 100 mN is 1500 MPa or less, and the frequency 3 of the cured film
- an optical disc having a loss elastic modulus (E ′′) at 60 ° C. of 10 MPa or less in a dynamic viscoelastic spectrum measured at .5 Hz.
- the optical disk of the present invention is less likely to warp, and it is difficult for the error of the reproduction signal to increase even when a load is applied for a long time, and the signal can be suitably reproduced by recovering the error over time.
- At least a light reflection layer and a light transmission layer made of a cured film of an ultraviolet curable composition are laminated on a substrate, and a blue laser is incident from the light transmission layer side to reproduce information.
- the optical disk has a loss elastic modulus (E ′′) at 60 ° C. of 10 MPa or less in a dynamic viscoelastic spectrum measured at 3.5 Hz.
- a disk-shaped circular resin substrate can be used, and polycarbonate can be preferably used as the resin.
- the optical disc is read-only, pits for recording information are formed on the surface of the substrate that is laminated with the light reflecting layer.
- a substrate having a thickness of about 1.1 mm can be used.
- the light reflecting layer used in the optical disc of the present invention may be any layer that can reflect a laser beam and form an optical disc that can be recorded / reproduced.
- a metal such as gold, copper, aluminum, or an alloy thereof, silicon Inorganic compounds such as can be used.
- silver or an alloy containing silver as a main component is preferably used because of the high reflectance of light in the vicinity of 400 nm.
- the thickness of the light reflecting layer is preferably about 10 to 60 nm.
- the light transmission layer used in the optical disk of the present invention has an elastic modulus (25 ° C.) obtained by pressing with a load of 100 mN using a Vickers indenter with a ridge angle of 136 ° of 1500 MPa or less, preferably 50 to 1300 MPa, more preferably. 50 to 900 MPa, most preferably 50 to 600 MPa.
- an elastic modulus of the light-transmitting layer in this range, it is difficult to warp during UV curing, and deformation can be easily recovered even under a long-time load, so that information can be recorded and reproduced satisfactorily. Can do. If the elastic modulus of the light transmitting layer is too small, the surface of the light transmitting layer is easily damaged.
- the elastic modulus of the light transmitting layer is too large, the problem of increasing the warp of the optical disk occurs. Further, when the elastic modulus is set to 400 to 900 MPa, preferably 400 to 600 MPa, the curability is improved. Therefore, the elastic modulus is preferably in the above range under the production conditions where good curability is required.
- the elastic modulus using a Vickers indenter can be measured according to ISO standard ISO14577.
- ISO14577 the elastic modulus obtained by pressing a Vickers indenter with a ridge-to-ridge angle of 136 ° is expressed as indentation elastic modulus EIT .
- the plastic deformation rate is expressed as indentation creep CIT and is obtained from the following equation.
- h1 indentation depth when the load reaches 100 mN
- h2 indentation depth when the load is held for 60 seconds after reaching the load of 100 mN.
- measurement can be performed using a Fisherscope HM2000 manufactured by Fischer Instruments.
- the light transmission layer used in the present invention preferably has a plastic deformation rate of 60% or less when pressed with a load of 100 mN using a Vickers indenter with a corner angle of 136 ° and held for 60 seconds, and 40% or less. It is more preferable that it is 25% or less.
- the loss elastic modulus (E ′′) at 60 ° C. in the dynamic viscoelastic spectrum measured at a frequency of 3.5 Hz is 10 MPa or less, preferably 0.1 to 7 MPa, more preferably A light transmission layer that is 0.1 to 5 MPa is used.
- the loss elastic modulus at 60 ° C. is within this range, the error of the reproduction signal hardly increases even when a load is applied for a long time, and the signal can be suitably reproduced by recovering the error with time.
- the light transmission layer was punched into a JIS K 7127 test piece type 5 shape with a dumbbell cutter, and this test piece was used to measure dynamic viscoelasticity manufactured by Rheometrics.
- the measurement was performed with an apparatus RSA-II (frequency 3.5 Hz, temperature rising rate 3 ° C./min).
- the loss tangent (tan ⁇ ) at 60 ° C. in the dynamic viscoelastic spectrum measured as described above is preferably 0.25 or less, preferably 0.01 to 0.20 or less. It is particularly preferred.
- the loss tangent at 60 ° C. is within this range, even when a load is applied for a long time, the error of the reproduction signal hardly increases, and the signal can be reproduced suitably by recovering the error over time.
- the light transmission layer in the optical disk of the present invention preferably transmits a blue laser having a laser light oscillation wavelength of 370 to 430 nm efficiently, and has a light transmittance of 405 nm at a thickness of 100 ⁇ m of 85% or more. Is preferable, and 90% or more is particularly preferable.
- the thickness of the light transmission layer in the optical disk of the present invention is preferably 70 to 110 ⁇ m, and particularly preferably 90 to 110 ⁇ m.
- the present invention by applying the light transmission layer having the specific indentation elastic modulus and loss elastic modulus to the optical disc with the thickness, warpage can be suppressed and a load is applied from outside the optical disc for a long time. Even when an impact is applied due to a drop or a drop, plastic deformation hardly occurs, and even when a deformation occurs, the deformation can be easily recovered in a short time. For this reason, impact mitigation and deformation recovery performance when an impact or pressure from the outside of the optical disk is applied are particularly suitable, and the signal reading stability of the optical disk can be further enhanced.
- the thickness of the light transmission layer is usually set to about 100 ⁇ m, but the thickness greatly affects the light transmittance and signal reading and recording, and therefore needs to be sufficiently managed.
- the light transmission layer may be formed of a single cured layer having the thickness or a plurality of layers may be laminated.
- the light transmission layer of the optical disk of the present invention is a light transmission layer made of a cured film of an ultraviolet curable composition.
- the ultraviolet curable composition has the above elastic modulus and plastic deformation rate, and a loss elastic modulus (E ′′) at 60 ° C. in a dynamic viscoelastic spectrum measured at a frequency of 3.5 Hz is 10 MPa or less. It is only necessary to be able to form a cured film, and an ultraviolet curable composition mainly comprising a (meth) acrylate oligomer and / or a (meth) acrylate monomer can be preferably used.
- the (meth) acrylate oligomer used in the ultraviolet curable composition for forming the light transmission layer is not particularly limited, and various urethane (meth) acrylates, epoxy (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates, polyethers (meta ) Acrylate can be used.
- urethane (meth) acrylate and epoxy (meth) acrylate can be preferably used because the (meth) acryloyl group concentration of the ultraviolet curable composition and the elastic modulus after curing are easily adjusted to the above ranges.
- epoxy (meth) acrylate when epoxy (meth) acrylate is used, compared to the case of using urethane (meth) acrylate, it becomes a cured film with a high elastic term that can recover deformation over time even after applying a certain load, Since it can suppress the light reflectance fall of the light reflection layer at the time of exposing to light, it is more preferable.
- the content of the oligomer in the (meth) acrylate in the ultraviolet curable composition of the present invention may be appropriately adjusted depending on the combination of the (meth) acrylate oligomer and (meth) acrylate monomer used, but the ultraviolet curable composition. It is preferable to use it at a content of 80% by mass or less in the ultraviolet curable compound contained therein, and it is more preferable to use 20 to 60% by mass because a thick light-transmitting layer can be suitably formed.
- an epoxy (meth) acrylate represented by the following formula (1) is preferably used.
- R 1 in the formula (1) is independently a hydrogen atom or a methyl group.
- R 1 is preferably a hydrogen atom because of its excellent curability.
- R 1 in the formula (1) is 1 to 15. Above all, r 1 is preferably 1 to 10 and more preferably 1 to 8 for the reason of excellent coatability.
- a 1 in the formula (1) is a group represented by the following formula (2).
- E 1 in the formula (2) is independently —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —.
- n 1 represents an integer of 0 to 8.
- Examples of the group represented by the formula (2) include a residue structure obtained by removing epoxy groups at both ends from a bisphenol A type epoxy resin, and a residue obtained by removing epoxy groups at both ends from a bisphenol S type epoxy resin.
- Examples include a group structure, a residue structure obtained by removing epoxy groups at both ends from a bisphenol F type epoxy resin, a residue structure obtained by removing epoxy groups at both ends from a bisphenol AD type epoxy resin, and the like.
- E 1 in the formula (2) is —C (CH 3 ) 2 — because it has excellent mechanical properties while maintaining flexibility. Specifically, for example, an epoxy group at both ends is removed from a bisphenol A type epoxy resin. Residue structures are preferred.
- B 1 in the formula (1) is one or more groups selected from the group consisting of the following formulas (3), (4) and (5).
- J 1 to J 3 are divalent aromatic hydrocarbon groups or divalent aliphatic hydrocarbons having 2 to 20 carbon atoms. Represents a group.
- the divalent aromatic hydrocarbon group include o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, o-xylene- ⁇ , ⁇ '-diyl group, m-xylene- ⁇ , ⁇ '- And diyl group, p-xylene- ⁇ , ⁇ ′-diyl group, and the like.
- J 1 to J 3 are preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms for reasons of excellent flexibility, and an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms is particularly preferable.
- the hydrogen atom of the divalent aromatic hydrocarbon group may be substituted with an alkyl group.
- a divalent aromatic hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted with an alkyl group as J 1 to J 3 , it is possible to control the compatibility in the resin composition.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, and an octyl group.
- alkyl groups an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable because of compatibility.
- the divalent aliphatic hydrocarbon group may be linear or branched.
- L 1 is a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms or — (RO) q —R— (R is alkylene having 2 to 8 carbon atoms).
- R is alkylene having 2 to 8 carbon atoms.
- Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms include divalent aliphatic hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms exemplified in the above J 1 to J 3 .
- an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred for reasons of flexibility.
- the divalent aliphatic hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms may have a branched chain.
- Examples of the alkylene group having 2 to 8 carbon atoms used for R2 include an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexamethylene group, and an octamethylene group.
- q in — (RO) q —R— is an integer of 1 to 10.
- an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferable for reasons of flexibility.
- m 1 is an integer of 1 to 20. m 1 is preferably 1 to 10 for reasons of durability.
- L 2 represents an alkyl diol residue or a polyether diol residue having a number average molecular weight of 250 to 10,000.
- L 3 and L 4 each independently represent a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
- divalent aliphatic hydrocarbon groups having 2 to 10 atoms may have a branched chain.
- the m 2 and m 3 are each independently an integer of 1 to 20.
- the formula (3) is preferable because of excellent durability and flexibility.
- Examples of the epoxy (meth) acrylate represented by the above formula (1) include a reaction product of polyester dicarboxylic acid composed of ethylene glycol and adipic acid, bisphenol A type epoxy resin and acrylic acid, propylene glycol and adipic acid.
- the epoxy (meth) acrylate represented by the above formula (1) has a rigid bisphenol type epoxy structure represented by the formula (2) in its skeleton and a flexible structure represented by the formulas (3) to (5).
- the elastic modulus of the cured film obtained can be kept low, the strain in the cured film generated during curing can be reduced, and warpage can be suppressed.
- the composition is used as a light transmission layer in a silver or silver alloy reflective film optical disk, excellent durability and light resistance can be obtained.
- the method for producing the epoxy (meth) acrylate represented by the above formula (1) is not particularly limited. For example, it first has two carboxyl groups in the same molecule that gives the structures of the formulas (3) to (5). After reacting compound (A) with compound (B) having two glycidyl groups in the same molecule giving the structure of formula (2), then one radical polymerizable unsaturated dimer in the same molecule.
- a two-step synthesis method in which a radically polymerizable compound (I) represented by the formula (1) is obtained by reacting a heavy bond and a compound (C) having one carboxyl group, and the compounds (A), (B ) And (C) are simultaneously charged and reacted to give an epoxy (meth) acrylate.
- the carboxyl group of the compound (A) having two carboxyl groups in the same molecule and the compound (B) having two glycidyl groups in the same molecule are combined with the carboxyl group of the compound (A) and the compound.
- the terminal glycidyl group compound is obtained by reacting at a molar ratio of (B) of 1.1 to 2, preferably 1.2 to 1.8.
- This first stage reaction is desirably carried out at a reaction temperature of 60 to 150 ° C., preferably 70 to 140 ° C.
- the reaction time becomes longer at 60 ° C. or lower, and the polymerization of unsaturated double bonds of the compound (B) tends to occur at 140 ° C. or higher. Therefore, the reaction temperature is 60 to 140 in the presence of an inhibitor. It is desirable to react at a temperature of 70 ° C., preferably 70 to 130 ° C. Any known catalyst can be used as the ring-opening catalyst for the glycidyl group.
- Tertiary amines such as triethylenediamine, tri-n-butylamine, dimethylaminoethyl methacrylate, imidazoles, triphenyl phosphite, phosphite, triphenylphosphine, tris- (2,6-dimethoxyphenyl) phosphine, tritolylphosphine, etc.
- phosphines tetraphenylphosphonium bromide, phosphonium salts such as tetrabutylphosphonium hydroxide, and the like can be given.
- the amount of catalyst used in obtaining the epoxy (meth) acrylate represented by the formula (1) is preferably 1% by mass or less based on the total amount of compounds used in the reaction.
- the content is particularly preferably 3% by mass or less, and most preferably 0.1 to 0.01% by mass.
- Examples of the compound (A) having two carboxyl groups in the same molecule giving the structures represented by the formulas (3) to (5) include: (I) Polyester dicarboxylic acid having a carboxyl group at both ends of a molecular chain obtained by reacting a diol with a dibasic acid (ii), or a long-chain alkyl diol or polyether diol with an acid anhydride and a hydroxyl group at the molecular end And dicarboxylic acid (iii) obtained by reacting with dibasic acid, and dicarboxylic acid obtained by reacting a lactone compound with dibasic acid.
- a dicarboxylic acid having a molecular weight of As the diol a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a branched chain, or — (R 2 O) q —R 2 — (R 2 has a branched chain).
- a diol having a group represented by the formula (2) represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and q is an integer of 1 to 10.
- ethylene glycol diethylene glycol, Ethylene glycol, tetraethylene glycol, octaethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, octapropylene glycol, cyclohexane-1,4-dimethanol, 1,3-butylene glycol, 1,4- Butylene glycol, ditetramethylene glycol, tritetramethylene glycol, Tetratetramethylene glycol, octatetramethylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl 1,3-propanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol,
- a hydrogen atom may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a branched chain or a carbon number 2 to Dibasic acids having 10 divalent aliphatic hydrocarbon groups can be used, for example, aliphatic dibasic acids such as succinic acid, succinic anhydride, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dimer acid, or anhydrous Aromatic polybasic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydro acid anhydride and derivatives thereof, or hexahydrophthalic acid anhydride and derivatives thereof, and alicyclic groups such as dimethyl-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid A dibasic acid etc. are mentioned.
- aliphatic dibasic acids such as succinic acid, succinic anhydride, adipic acid, azelaic acid, sebacic
- Examples of the long-chain alkyl diol used for the preparation of the dicarboxylic acid (ii) include 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, and 2-butyl. Examples include -2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, and the like.
- polyether diol examples include triethylene glycol, tetraethylene glycol, octaethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, and octapropylene glycol.
- Examples of the acid anhydride used for the preparation of the dicarboxylic acid (ii) include phthalic anhydride, succinic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride and the like.
- the compound (iii) include dibasic acids such as ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ - Examples thereof include carboxyl group-terminated polyester polyols obtained by adding lactones such as methyl- ⁇ -valerolactone.
- dibasic acid used here the dibasic acid etc. which are used for adjustment of the said polyester dicarboxylic acid etc. are mentioned, for example.
- the polyester dicarboxylic acid shown in (i) is preferable for reasons of flexibility.
- polyester dicarboxylic acids polyester dicarboxylic acids obtained by reacting adipic acid and ethylene glycol are preferable because they can achieve both durability and flexibility.
- Examples of the compound (B) having two glycidyl groups in the same molecule giving the structure represented by the formula (2) include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and bisphenol.
- An AD type epoxy resin can be preferably used.
- As a bisphenol type epoxy resin the compound represented by Formula (6) can be illustrated, for example.
- a bisphenol A type epoxy resin in which E in the formula is —C (CH 3 ) 2 — provides a cured product having excellent adhesion and durability to a light reflecting film such as a silver alloy. This is preferable because it is effective in reducing the cost of the ultraviolet curable composition used in the invention.
- E 1 represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —, and n 1 represents an integer of 0 to 8).
- the epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably from 150 to 1,000, more preferably from 150 to 700, because of excellent coating properties.
- Compound (C) having one radical polymerizable unsaturated double bond and one carboxyl group is, for example, (meth) acrylic acid, acrylic acid dimer, hydroxyalkyl (meth) acrylate and dibasic acid anhydride And a half ester compound obtained by adding a lactone compound to these carboxyl groups.
- acrylic acid is preferable from the reason of sclerosis
- the epoxy (meth) acrylate represented by the above formula (1) is contained in an amount of 10 to 80% by mass based on the total amount of the radical polymerizable compounds in the ultraviolet curable composition.
- the content is preferably 20 to 70% by mass.
- known radical polymerizable monomers, oligomers, photopolymerization initiators, thermal polymerization initiators, and the like can be used in the ultraviolet curable composition.
- known arbitrary additives and auxiliaries can be used in the ultraviolet curable composition of the present invention.
- r 1 represented by the above formula (1) is obtained as a mixture of epoxy (meth) acrylates in various ranges.
- the distribution of compounds in which r 1 has various values (for example, r 1 is about 0 to 50) can be observed. Therefore, when adjusting the ultraviolet curable composition of this invention, it is easy to use the said mixture.
- the total amount of the epoxy (meth) acrylate having 1 to 15 r 1 represented by the above formula (1) is 30 to 90% by mass with respect to the radical polymerizable compound in the mixture. It is preferable to use a mixture containing 35 to 80% by mass.
- a mixture containing 20 to 80% by mass of epoxy (meth) acrylate having r 1 of 1 to 10 is preferable, and a mixture containing 25 to 80% by mass is more preferable.
- a mixture containing 15 to 70% by mass of an epoxy (meth) acrylate having an r 1 of 1 to 8 is preferred, and a mixture containing 15 to 70% by mass is more preferred.
- Use of these mixtures facilitates adjustment of the ultraviolet curable composition for obtaining the effects of the present invention.
- an ultraviolet curable composition is obtained in which a light transmitting layer in which the light reflecting layer is hardly deteriorated can be obtained. Furthermore, in addition to becoming a light transmissive layer in which the light reflecting layer hardly deteriorates, it becomes a light transmissive layer with excellent flexibility, and as a result, an ultraviolet curable composition from which an optical disk with less warpage can be obtained.
- a modified epoxy acrylate represented by the following formula (7) can also be preferably used.
- R 2 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group
- a 2 represents Formula (8).
- B 2 is a group represented by formula (9)
- J 4 is a divalent aromatic hydrocarbon group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched chain which may have 2 carbon atoms.
- D 1 is a group represented by formula (10)
- L 5 and L 6 each independently represent a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms which may have a branched chain, and k 1 each independently. And an integer of 1 to 20.
- L 7 and L 8 each independently represent a divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms which may have a branched chain, and k 2 each independently. And an integer of 1 to 20.).
- the modified epoxy acrylate represented by the above formula (7) is obtained, for example, by reacting a hydroxyalkyl (meth) acrylate (a1), a dicarboxylic acid anhydride (a2), and an epoxy resin (a3).
- Hydroxyalkyl (meth) acrylate (a1) is preferably a hydroxyalkyl (meth) acrylate lactone adduct.
- the lactone adduct is obtained by ring-opening addition of a lactone to hydroxyalkyl (meth) acrylate.
- hydroxyalkyl (meth) acrylate used for preparing a lactone adduct of hydroxyalkyl (meth) acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) ) Acrylate and the like.
- lactones examples include ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone, and ⁇ -caprolactone.
- a lactone adduct of 2-hydroxyethyl acrylate is preferable, and an average of 1 mol or 2 mol of lactone added to 1 mol of 2-hydroxyethyl acrylate is particularly preferable.
- an ⁇ -caprolactone adduct of 2-hydroxyethyl acrylate is preferable, and an ⁇ -caprolactone 1 mol or 2 mol adduct of 2-hydroxyethyl acrylate is preferable from the viewpoint of the performance of the cured coating film.
- ⁇ -caprolactone 1 mol addition 2-hydroxyethyl acrylate, ⁇ -caprolactone 2 mol addition 2-hydroxyethyl acrylate, ⁇ -caprolactone 3 mol addition 2-hydroxyethyl acrylate and the like are commercially available.
- dicarboxylic acid anhydride (a2) examples include maleic anhydride, phthalic anhydride, succinic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride and the like. Of these, phthalic anhydride is preferred.
- Examples of the epoxy resin (a3) include a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, and a hydrogenated aromatic ring of a bisphenol type epoxy resin.
- the epoxy equivalent of the epoxy resin (a3) is preferably from 150 to 1,000, more preferably from 150 to 700, because of excellent coating properties.
- a bisphenol type epoxy resin is preferable because it can form a cured coating film having an excellent balance between hardness and elongation.
- an epoxy (meth) acrylate for example, an epoxy acrylate obtained by reacting a glycidyl ether type epoxy compound with (meth) acrylic acid can be used.
- the glycidyl ether type epoxy compound include bisphenol A or its alkylene oxide-added diglycidyl ether, bisphenol F or its alkylene oxide-added diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A or its alkylene oxide-added diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F or its alkylene.
- X 1 to X 2 each independently represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —.
- R 11 to R 14 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
- X 3 represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —
- R 15 to R 16 each independently represent Represents a hydrogen atom or a methyl group.
- X 4 represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —
- R 17 to R 18 each independently represents Represents a hydrogen atom or a methyl group.
- a structural unit represented by Y 1 in the structural unit represented by the formula (12) is any one of Z 1 to Z 3 of other structural units represented by the formulas (12) to (13) or Z in the formula (14).
- 4 and Y 2 to Y 3 in the structural unit represented by the formula (13) are each a hydrogen atom or Z 1 to Z 3 of other structural units represented by the formulas (12) to (13).
- Z 1 to Z 3 in the structural units represented by the formulas (12) to (13) are any of Y 1 to Y 3 in the other structural units represented by the formulas (12) to (13), respectively.
- branched epoxy (meth) acrylates (E1) those in which X 1 to X 4 are C (CH 3 ) 2 and R 11 to R 18 are hydrogen atoms can be produced at low cost and the reaction control is easy. This is preferable.
- the branched epoxy (meth) acrylate (E1) is represented by the formula (16)
- X 5 represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —
- R 19 to R 20 each independently represents hydrogen.
- E1 branched epoxy (meth) acrylate (E1) is produced, the epoxy (meth) acrylate (E2) represented by the formula (16) is generated. Therefore, it is advantageous in the production process to use a mixture of both. .
- X 6 to X 8 each independently represents —SO 2 —, —CH 2 —, —CH (CH 3 ) — or —C (CH 3 ) 2 —
- R 21 to R 26 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group
- t is 0 to 20.
- a branched epoxy (meth) acrylate represented by Among these, those in which X 6 to X 8 are —C (CH 3 ) 2 — and R 11 to R 16 are hydrogen atoms are particularly preferable because they can be produced at low cost and the reaction control is easy.
- the branched epoxy (meth) acrylate (E1) has many branched structures in the molecular skeleton, and is characterized in that the coating film structure after UV curing is formed with a high crosslinking density. Since it has a hard molecular skeleton due to the phenyl skeleton, the coating film hardness can be designed to be hard even if the acryloyl group content is designed low and the crosslinking reaction due to ultraviolet curing is reduced. It becomes possible. In other words, distortion in the cured film due to curing shrinkage that occurs during UV curing can be alleviated, and as a result, a coating material for optical discs that has a high elastic modulus and has little warping even when the coating film thickness is designed to be thick is realized. it can. Among optical discs, it is most suitable for optical disc applications in which signals are recorded and reproduced by a blue laser that requires a particularly thick light transmission layer.
- the branched epoxy (meth) acrylate (E1) preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 1000 to 10,000, preferably 1500 to 8000, and more preferably 2000 to 6000.
- the content of the epoxy (meth) acrylate (E1) can be increased. Further, the ratio of the branched epoxy (meth) acrylate (E1) to the epoxy (meth) acrylate (E2) in the mixture is an area ratio according to the chromatogram measured by the GPC, and the branched epoxy (meth) acrylate (E1) / Epoxy (meth) acrylate (E2) is preferably 10/1 to 1/2, more preferably 5/1 to 1/1, and still more preferably 3/1 to 3/2.
- the weight average molecular weight by GPC is, for example, using HLC-8220 manufactured by Tosoh Corporation, using 4 Super HZM-M columns, using THF as the solvent, and the column temperature at a flow rate of 1.0 ml / min. Is 40 ° C., the detector temperature is 30 ° C., and the molecular weight is specified by measuring in terms of standard polystyrene.
- the branched epoxy (meth) acrylate (E1) When the branched epoxy (meth) acrylate (E1) is used, the branched epoxy (meth) acrylate (E1) may be contained in an amount of 10 to 80% by mass based on the total amount of the radical polymerizable compound contained in the ultraviolet curable composition. The content is preferably 20 to 70% by mass.
- urethane (meth) acrylate may be used as the acrylate oligomer.
- examples of the urethane (meth) acrylate include polyurethane (meth) acrylates such as urethane (meth) acrylate having a polyether skeleton, urethane (meth) acrylate having a polyester skeleton, and urethane (meth) acrylate having a polycarbonate skeleton.
- a urethane (meta) obtained from a compound having three or more hydroxyl groups in the molecule, a compound having two or more isocyanate groups in the molecule, and a compound having a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group. It is preferable to use acrylate (U1).
- acrylate (U1) By using the urethane (meth) acrylate (U1), it is possible to impart flexibility to the cured film with less warpage when the wet heat environment changes. Further, the urethane bond of urethane (meth) acrylate improves cohesiveness and makes it difficult for cohesive failure to occur, and thus the resulting cured product has suitable adhesion.
- Examples of the compound having three or more hydroxyl groups include trimethylolpropane, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, glycerol, polyglycerol, and ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1, Examples include adducts of alkylene oxides such as 3-butylene oxide and 2,3-butylene oxide, and lactone adducts such as ⁇ -caprolactone.
- Examples of compounds having two or more isocyanate groups in the molecule include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, cyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatocyclohexyl) methane, and isophorone.
- polyisocyanates such as diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, norbornene diisocyanate.
- a diisocyanate compound having two isocyanate groups in the molecule can be preferably used, and isophorone diisocyanate is particularly preferable because it does not deteriorate the hue and does not lower the light transmittance.
- Examples of the compound having a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxycaprolactone (meth) acrylate, and the like.
- a compound obtained by reacting (meth) acrylate with a compound having two or more hydroxyl groups may also be used.
- it may be a compound obtained by reacting a compound having two or more hydroxyl groups with (meth) acrylic acid.
- the weight average molecular weight (Mw) of the urethane (meth) acrylate (U1) measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1000 to 20000, and more preferably 1500 to 15000. Thereby, the durability and light resistance of the optical disk using the ultraviolet curable composition of the present invention are further improved.
- the GPC uses HLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation, the column uses GMHxl-GMHxl-G200Hxl-G1000Hxlw, the solvent uses THF, and the column temperature is 40 ° C. at a flow rate of 1.0 ml / min.
- the detector temperature is 30 ° C., and the molecular weight is measured in terms of standard polystyrene.
- the urethane (meth) acrylate (U1) When the urethane (meth) acrylate (U1) is used, it is preferably used in an amount of 40% by mass or less in the ultraviolet curable compound contained in the ultraviolet curable composition, and particularly preferably 30% by mass or less. preferable.
- the content of the urethane (meth) acrylate (U1) By setting the content of the urethane (meth) acrylate (U1) in the above range, it is possible to impart an appropriate flexibility to the cured film, and in particular, it is possible to realize a cured film with less warpage when the wet heat environment changes.
- the (meth) acrylate monomer is not particularly limited, and a (meth) acrylate monomer having one (meth) acryloyl group in one molecule (hereinafter referred to as monofunctional (meth) acrylate) or two in one molecule.
- (Meth) acrylate monomer having one (meth) acryloyl group (hereinafter referred to as bifunctional (meth) acrylate), and (meth) acrylate monomer having three or more (meth) acryloyl groups in one molecule (Hereinafter referred to as a polyfunctional (meth) acrylate monomer) can be used, and a composition having a desired viscosity and an elastic modulus after curing can be obtained by appropriately blending them.
- Examples of monofunctional (meth) acrylates include ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, and octadecyl.
- (Meth) acrylate isoamyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, ethoxyethoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl ( Aliphatic (meth) acrylates such as (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, nonylphenoxyethyl (meth) acrylate, 2- Roxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, aromatic (meth) acrylate such as benzyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, di Cyclopentenyloxyethyl (me
- bifunctional (meth) acrylate examples include 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol di (meth) acrylate, and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate.
- tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate tripropylene glycol di (meth) acrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, etc. are preferred, and hydroxypivalin. Acid neopentyl glycol di (meth) acrylate and ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate are particularly preferred.
- trifunctional or higher functional (meth) acrylates may be used.
- ultraviolet curable compounds such as N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl caprolactam, vinyl ether monomer, and phosphate group-containing (meth) acrylate can be used as necessary.
- the ultraviolet curable composition used for the light transmission layer may be prepared so that the elastic modulus of the cured film after ultraviolet irradiation and the loss elastic modulus by the dynamic viscoelasticity measurement method are in the above range.
- the cured film which is the elastic modulus and the loss elastic modulus obtained by the dynamic viscoelasticity measurement method, can realize a light transmissive layer that is less warped and easily recovers from deformation after being loaded for a long time.
- An optical disk with high long-term reliability can be obtained with a light-transmitting layer that is less warped and easily recovers from deformation even with a long-term external load.
- the elastic modulus of the cured film after ultraviolet irradiation and the loss elastic modulus by the dynamic viscoelasticity measurement method are within a specific range, and the low elastic modulus, and A composition design that suppresses plastic deformation is effective.
- the elastic modulus of the cured film obtained can be kept low, The distortion in the cured film generated during curing can be alleviated and warpage can be suppressed.
- the composition is used as a light transmission layer in a silver or silver alloy reflective film optical disk, excellent durability and light resistance can be obtained.
- a monomer when content of monofunctional (meth) acrylate is suppressed and content of bifunctional (meth) acrylate is increased, plastic deformation decreases, which is preferable.
- plastic deformation can be made difficult to occur by setting the content of monofunctional (meth) acrylate in the ultraviolet curable compound contained in the ultraviolet curable composition of the present invention to 30% by mass or less.
- bifunctional (meth) acrylate as the (meth) acrylate monomer, and the content of bifunctional (meth) acrylate is preferably 40 to 95% by mass in the ultraviolet curable compound. 40 to 80% by mass is more preferable.
- a bifunctional (meth) acrylate having an aromatic ring or alicyclic skeleton is used as the bifunctional (meth) acrylate. It is preferable to use 40% by mass or more.
- bifunctional (meth) acrylate having an aromatic ring or alicyclic skeleton examples include tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, and hydroxypivalate neopentyl glycol di (meth).
- Bifunctional (meth) acrylates having a bisphenol A structure such as acrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate and propylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate are preferred.
- a bifunctional (meth) acrylate having an aromatic ring a bifunctional (meth) acrylate having a bisphenol A structure can be preferably used, and ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate or propylene oxide-modified.
- Bisphenol A di (meth) acrylate is particularly preferred.
- bifunctional (meth) acrylate When bifunctional (meth) acrylate is the main constituent, it is preferable to use a bifunctional (meth) acrylate having a weight average molecular weight of 200 to 1200, preferably 300 to 900. . By using the bifunctional (meth) acrylate in the molecular weight range, it becomes easy to reduce the warp of the cured film.
- (meth) acrylate more than trifunctional as a (meth) acrylate monomer it is preferable that the content is 50 mass% or less, and that curvature is 30 mass% or less reduces curvature. This is more preferable.
- the acryloyl group concentration contained in the ultraviolet curable composition in the present invention is preferably 4.00 mmol / g or less, and preferably in the range of 2.9 to 3.4 mmol / g.
- a thickness of 9 to 3.2 mmol / g is particularly preferable because warpage of the cured film can be easily reduced.
- the sclerosis hardenability at the time of UV irradiation becomes favorable and it is easy to obtain a suitable cured film
- an acrylate oligomer and an acrylate monomer as a (meth) acrylate oligomer and a (meth) acrylate monomer.
- the content of the methacrylate component in the ultraviolet curable compound contained in the ultraviolet curable composition is preferably 20% by mass or less, and preferably 10% by mass or less. In particular, it is preferable because the curability during UV irradiation is improved.
- Usable photopolymerization initiators include, for example, benzoin isobutyl ether, benzyl, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzoin ethyl ether, benzyl dimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1 -(4-Isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-hydroxy-1- ⁇ 4- [4- (2-Hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl ⁇ -2-methyl-propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2 -Hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, phenylglyoxylic acid Molecular cleavage types such as tilester, 2,4,6-trimethylbenzoy
- UV curable composition used for the light transmission layer, as necessary, surfactants, leveling agents, thermal polymerization inhibitors, antioxidants such as hindered phenols and phosphites, hindered amines, etc.
- Light stabilizers can also be used.
- the sensitizer examples include trimethylamine, methyldimethanolamine, triethanolamine, p-dimethylaminoacetophenone, ethyl p-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylbenzylamine and 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone or the like can be used, and further, an amine that does not cause an addition reaction can be used in combination with the photopolymerizable compound.
- the ultraviolet curable composition used for the light transmission layer is prepared by adjusting the ultraviolet curable compound to have a viscosity of 500 to 5000 mPa ⁇ s, preferably 1000 to 3000 mPa ⁇ s, more preferably 1500 to 2500 mPa ⁇ s.
- a thick light-transmitting layer can be suitably formed.
- the glass transition temperature of the cured film is preferably 50 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or lower. By setting the temperature range, signal error recovery before and after the load test is improved.
- the optical disc of the present invention includes a read-only disc and a recordable / reproducible disc.
- a read-only disc is provided with a pit as an information recording layer when a single circular resin substrate is injection-molded, and then a light reflecting layer is formed on the information recording layer, and further on the light reflecting layer. It can be produced by applying a UV curable composition by spin coating or the like and then curing it by UV irradiation to form a light transmission layer.
- a recordable / reproducible disc is formed by forming a light reflecting layer on one circular resin substrate, and then providing an information recording layer such as a phase change film or a magneto-optical recording film, and further on the light reflecting layer. It can be manufactured by applying an ultraviolet curable composition to the substrate by spin coating or the like and then curing it by ultraviolet irradiation to form a light transmission layer.
- the ultraviolet curable composition applied on the light reflecting layer is cured by irradiating with ultraviolet rays, for example, it can be performed by a continuous light irradiation method using a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like, or by a flash irradiation method described in US Pat. No. 5,904,795. It can also be done.
- the flash irradiation method is more preferable in that it can be cured efficiently.
- the accumulated light amount When irradiating with ultraviolet rays, it is preferable to control the accumulated light amount to be 0.05 to 1 J / cm 2 . More preferably accumulated light amount is 0.05 ⁇ 0.8J / cm 2, particularly preferably 0.05 ⁇ 0.6J / cm 2.
- the ultraviolet curable composition used for the optical disk of the present invention is sufficiently cured even when the integrated light quantity is small, and does not cause tacking of the end face or surface of the optical disk, and further does not cause warping or distortion of the optical disk.
- an information recording layer is provided between the light reflecting layer and the light transmitting layer.
- the information recording layer only needs to be capable of recording / reproducing information, and may be any of a phase change recording layer, a magneto-optical recording layer, and an organic dye recording layer.
- the information recording layer is usually composed of a dielectric layer and a phase change film.
- the dielectric layer is required to have a function of buffering heat generated in the phase change layer and a function of adjusting the reflectivity of the disk, and a mixed composition of ZnS and SiO 2 is used.
- the phase change film causes a difference in reflectance between the amorphous state and the crystalline state due to the phase change of the film, and uses a Ge—Sb—Te, Sb—Te, or Ag—In—Sb—Te alloy. Can do.
- the optical disk of the present invention may have two or more information recording sites.
- a first light reflection layer and a first light transmission layer are laminated on a substrate having pits, and the first light transmission layer or other layers are laminated,
- a second light reflection layer and a second light transmission layer may be formed on the layer.
- pits are formed on the first light transmission layer and other layers laminated thereon.
- an information recording layer, a light reflecting layer, and a light transmitting layer are laminated on a substrate, and the second layer is further formed on the light transmitting layer.
- the light transmission layer may be the outermost layer, but a hard coat layer may be further provided on the surface layer.
- the hard coat layer is preferably thin from the viewpoint of warping of the optical disc, and is preferably 5 ⁇ m or less.
- the signal error SER after applying a load to the surface of the light transmission layer is 10 ⁇ 2 or less because there are few signal reproduction failures.
- a light reflecting layer 2 and a light transmitting layer 3 are laminated on a substrate 1 to transmit light.
- a configuration for recording or reproducing information by injecting a blue laser from the layer side can be exemplified.
- the light transmission layer 3 is a layer made of a cured product of the ultraviolet curable composition of the present invention, and its thickness is in the range of 100 ⁇ 10 ⁇ m.
- the thickness of the substrate 1 is about 1.1 mm, and the light reflecting film is a thin film such as silver.
- FIG. 2 shows a configuration in which a hard coat layer 4 is provided on the outermost layer of the configuration shown in FIG.
- the hard coat layer is preferably a layer having high hardness and excellent wear resistance.
- the thickness of the hard coat layer is preferably 1 to 5 ⁇ m, more preferably 3 to 5 ⁇ m.
- a light reflecting layer 5 and a light transmitting layer 6 are laminated on a substrate 1, and further, a light reflecting layer 2 and A configuration of a two-layer optical disc in which a light transmission layer 3 is stacked and a blue laser is incident from the light transmission layer 3 side to record or reproduce information can be exemplified.
- the light transmissive layer 3 and the light transmissive layer 6 are layers made of a cured product of an ultraviolet curable composition, and at least one of the layers is a layer made of the ultraviolet curable composition of the present invention.
- the thickness of the layer the sum of the thickness of the light transmission layer 3 and the thickness of the light transmission layer 6 is in the range of 100 ⁇ 10 ⁇ m.
- the thickness of the substrate 1 is about 1.1 mm, and the light reflecting film is a thin film such as silver.
- the light transmission layer 6 is made of a cured film of an ultraviolet curable composition having excellent adhesiveness.
- a substrate 1 having a guide groove for tracking a laser beam called a recording track (groove) is manufactured by injection molding a polycarbonate resin.
- a light reflecting layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 on the recording track side by sputtering or vapor-depositing a silver alloy or the like.
- the ultraviolet curable composition of the present invention is applied onto this, and the ultraviolet curable composition is cured by irradiating ultraviolet rays from one or both sides of the disk to form the light transmissive layer 3 to produce the optical disk of FIG. To do.
- a hard coat layer 4 is further formed thereon by spin coating or the like.
- a substrate 1 having a guide groove for tracking laser light called a recording track (groove) is manufactured by injection molding polycarbonate resin.
- the light reflecting layer 6 is formed on the surface of the substrate 1 on the recording track side by sputtering or vapor-depositing a silver alloy or the like.
- the light transmissive layer 5 of the ultraviolet curable composition of the present invention or an arbitrary ultraviolet curable composition is formed.
- a recording track (groove) is transferred to the surface using the mold.
- the process of transferring the recording track (groove) is as follows. An ultraviolet curable composition is applied on the light reflecting layer 6 formed on the substrate 1 and bonded to a mold for forming a recording track (groove) thereon, and ultraviolet light is applied from one or both sides of the bonded disk. To cure the ultraviolet curable composition.
- the mold is peeled off, and the light reflecting layer 2 is formed by sputtering or vapor-depositing a silver alloy or the like on the surface of the light transmitting layer 5 having the recording tracks (grooves).
- the mold composition After applying the mold composition, it is cured by ultraviolet irradiation to form the light transmission layer 3, whereby the optical disk of FIG. 3 can be produced.
- an optical disc can be produced by the same method as described above.
- the molecular weight distribution measurement by GPC of the mixed solution of the obtained branched epoxy (meth) acrylate (EA1) was performed (FIG. 4). From the obtained results, it was number average molecular weight (Mn) 2507 and weight average molecular weight (Mw) 3786 of branched epoxy (meth) acrylate (EA1).
- Mn number average molecular weight
- Mw weight average molecular weight
- the area ratio between the branched epoxy acrylate (EA-1) and the epoxy acrylate represented by the above formula (16) is represented by (branched epoxy acrylate) / (epoxy acrylate represented by the formula (16)). The ratio was 1.63.
- ⁇ Evaluation optical disc manufacturing conditions Prepare a polycarbonate substrate with a diameter of 120 mm and a thickness of 1.1 mm, and sputter a silver alloy target GBD05 (alloy with bismuth containing silver as a main component) manufactured by Kobelco Research Institute, Inc. to a thickness of 20 to 40 nm, Silicon nitride (SiNx) was sputtered on the surface side to a thickness of 5 to 10 nm.
- SiNx Silicon nitride
- Table 1 was applied on the silver alloy reflective film of the obtained substrate with a spin coat type application experiment machine, and a xenon flash irradiation apparatus (model: FUV-201WJ02) manufactured by Ushio Electric Co., Ltd. was used.
- the light-transmitting layer was punched into a JIS K 7127 test piece type 5 shape with a dumbbell cutter, and used as a test piece. Using the obtained test piece, it was measured with a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-II (frequency 3.5 Hz, heating rate 3 ° C./min) manufactured by Rheometrics, and the loss elastic modulus and loss at 60 ° C. Got tangent.
- the loss tangent peak temperature of the dynamic viscoelastic spectrum was defined as the glass transition temperature.
- the angle of curvature was measured using an argus bul manufactured by Schwab Inspection Technology.
- the warp angle was determined from the average value of Radial Tilt when the radial position was 55 mm to 56 mm.
- For each sample disk use an environmental tester “PR-2PK” (manufactured by Espec Co., Ltd.) and measure the warp angle before and after exposure (durability test) in a high temperature and high humidity environment of 80 ° C. and 85% RH 240 hours.
- the amount of warpage change before and after the test was detected as a disc warp.
- the warp angle before the durability test is a value measured after curing for 1 day in an environment of 25 ° C.
- the warp angle after the durability test is 240 hours in an environment of 80 ° C. and 85% RH. After standing, the sample disk was taken out, and the measured value after standing for 1 day in a 25 ° C. and 45% RH environment was used.
- the value of the warp angle is positive (+), it means that the warp angle is opposite to the side where the composition is applied, and when it is negative ( ⁇ ), it means that the warp angle is warped.
- a non-woven sheet for CD storage is placed on the surface of the light transmissive layer of each sample disk, a weight of 625 g (load per unit area 24.9 g / mm 2 ) is placed in a radius of 35 to 45 mm, and the temperature is 23 ° C. and 50% RH The load was continuously applied for 96 hours under the conditions. Thereafter, the disk was taken out, and the error rate Random SER was immediately measured using “BD MASTER” manufactured by Pulstec Industrial Co., Ltd. The average value of Random SER immediately after the load test, 1 hour later, and 4 hours later was evaluated based on the following criteria. ⁇ : less than 2 ⁇ 10 -4 ⁇ : 2 ⁇ 10 -4 or more, 5 ⁇ 10 than -3 ⁇ : 5 ⁇ 10 -3 or more
- EA-1 Epoxy acrylate described in Synthesis Example 1 (in formula (17), X 6 to X 8 are —C (CH 3 ) 2 —, and R 21 to R 26 are hydrogen atoms)
- EA-2 epoxy acrylate described in Synthesis Example 2 (in the formula (7), A 2 is the formula (8), B 2 is the formula (9), D 1 is the formula (10), and in the formula (8) E 2 in the formula is —C (CH 3 ) 2 —, J 4 in formula (9) is the formula (18),
- EA-3 Epoxy acrylate described in Synthesis Example 3 (in the formula (1), A 1 is the formula (2), B 1 is the formula (3), and E 1 in the formula (2) is —C (CH 3 ) 2 —, an epoxy acrylate wherein J 1 in formula (3) is — (CH 2 ) 4 — and L 1 is — (CH 2 ) 2 —)
- EA-4 Epoxy acrylate having a structure in which acrylic acid is directly added to the glycidyl group of bisphenol A type epoxy resin (“Unidic V-5530” manufactured by DIC Corporation) UA-1: “Photomer 6019-20P” Trifunctional urethane acrylate, diluted with 20% phenoxyethyl acrylate (manufactured by Cognis)
- HPNDA Neopentyl glycol diacrylate hydroxypivalate
- the optical disks of Examples 1 to 11 using the composition of the present invention had a low error rate after 1 hour and 4 hours after the load test, and showed good signal characteristics.
- the optical disks of Comparative Examples 1 to 4 had a large error rate after 1 hour and 4 hours after the load test, and had a problem in signal reproduction.
Landscapes
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Abstract
基板上に、少なくとも光反射層と、紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる光透過層とが積層され、光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の再生を行う光ディスクであって、紫外線硬化型組成物の硬化膜表面に、稜間角136°のビッカース圧子を荷重100mNで押し込んで測定される弾性率(25℃)が1500MPa以下であり、前記硬化膜の周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E'')が10MPa以下である光ディスクにより、硬化時に反りが生じ難く、長時間にわたり荷重が加わった際にも塑性変形が起こりにくく、好適な信号再生特性を実現できる。
Description
本発明は、少なくとも光反射層と光透過層とが形成され、前記光透過層を通して370nm~430nmの範囲内に発振波長を有する半導体レーザー(以下ブルーレーザーと称す)により記録又は再生を行う光ディスクの光透過層に適した紫外線硬化型組成物に関する。
高密度記録可能な光ディスクとして主流となっているDVD(Digital Versatile Disc)は厚さ0.6mmの2枚の基板を接着剤で貼り合わせた構造を有している。DVDにおいては高密度化を達成するため、CD(Compact Disc)に比べ短波長の650nmのレーザーを用い、光学系も高開口数化している。
しかし、HDTV(high definition television)に対応した高画質の映像等を記録または再生する為には更なる高密度化が必要となる。DVDの次世代に位置する更なる高密度記録の方法及びその光ディスクの検討が行われており、DVDよりも更に短波長のブルーレーザー及び高開口数の光学系を用いる新しい光ディスク構造による高密度記録方式が提案されている。
この新しい光ディスクはポリカーボネート等のプラスチックで形成される透明又は不透明の基板上に記録層を形成し、次いで記録層上に約100μmの光透過層を積層してなり、該光透過層を通して記録光又は再生光が、あるいはその両方が入射する構造の光ディスクである。この光ディスクの光透過層には、生産性の観点から、紫外線硬化型組成物を使用することがもっぱら研究されている。
ブルーレーザーを使用した光ディスクは長期に安定した記録再生特性を保持する必要がある。そのため、光透過層は、長期間の使用においても、その表面の変形や、傷付きにより、記録再生特性に悪影響を与えないことが望まれる。DVD及びCDは、ポリカーボネート等のプラスチック材料が記録光または再生光の入射面になるのに対し、上記光ディスクは、紫外線硬化型組成物の硬化膜が、入射面になるため、ポリカーボネートに比較して、長時間にわたり荷重が加わると、変形等により信号再生エラーが増加する問題があった。
光透過層の荷重による変形を防止するためには、光透過層が硬い硬化膜であることが望まれ、例えば、光透過層の25℃における動的弾性率が1.5~3.0GPaである光情報媒体が開示されている(特許文献1参照)。しかし、当該ディスクは、長時間にわたり荷重が加わると、信号再生エラーが増加する問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、反りが生じ難く、長時間にわたり荷重が加わった際にも再生信号のエラーが増加し難く、経時でエラーが回復することにより好適に信号再生が可能な光ディスクを提供することにある。
本発明の光ディスクは、稜間角136°のビッカース圧子を用いて荷重100mNで押し込むことによって得られる弾性率(25℃)が1500MPa以下で、且つ、周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下の光透過層を有する光ディスクである。外部からの荷重によって変形にしにくい光透過層を形成するには、弾性率の高い硬化膜であることが好ましいが、弾性率が高すぎるとディスクの反りが大きくなる問題があり、また、ディスクの反りが問題にならない程度の弾性率にすると長時間にわたり荷重が加わると塑性変形が生じ、再生信号が読めなくなる不具合が生じる。本発明者らは、押し込み弾性率と動的粘弾性スペクトルにおける損失弾性率を特定の範囲にすることで、硬化時に反りが生じ難く、長時間にわたり荷重が加わった際や落下等により衝撃が加わった際にも塑性変形が起こりにくく、好適な信号再生特性を実現できることを見出した。
すなわち本発明は、基板上に、少なくとも光反射層と、紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる光透過層とが積層され、光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の再生を行う光ディスクであって、紫外線硬化型組成物の硬化膜表面に、稜間角136°のビッカース圧子を荷重100mNで押し込んで測定される弾性率(25℃)が1500MPa以下であり、前記硬化膜の周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下である光ディスクを提供する。
本発明の光ディスクは、反りが生じ難く、長時間にわたり荷重が加わった際にも再生信号のエラーが増加し難く、経時でエラーが回復することにより好適に信号再生が可能となる。
本発明の光ディスクは、基板上に、少なくとも光反射層と、紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる光透過層とが積層され、光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の再生を行う光ディスクであって、紫外線硬化型組成物の硬化膜表面に、稜間角136°のビッカース圧子を荷重100mNで押し込んで測定される弾性率(25℃)が1500MPa以下であり、前記硬化膜の周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下の光ディスクである。
[基板]
本発明の光ディスクに使用する基板としては、ディスク形状の円形樹脂基板を使用でき、当該樹脂としてはポリカーボネートを好ましく使用できる。光ディスクが再生専用の場合には、基板上に情報記録を担うピットが光反射層と積層される表面に形成される。レーザー光の発振波長が370~430nmであるブルーレーザーにより情報の読み取りを行うブルーレイディスクとして使用する際には、1.1mm程度の厚さの基板が使用できる。
本発明の光ディスクに使用する基板としては、ディスク形状の円形樹脂基板を使用でき、当該樹脂としてはポリカーボネートを好ましく使用できる。光ディスクが再生専用の場合には、基板上に情報記録を担うピットが光反射層と積層される表面に形成される。レーザー光の発振波長が370~430nmであるブルーレーザーにより情報の読み取りを行うブルーレイディスクとして使用する際には、1.1mm程度の厚さの基板が使用できる。
[光反射層]
本発明の光ディスクに使用する光反射層としては、レーザー光を反射し、記録・再生が可能な光ディスクを形成できるものであればよく、例えば、金、銅、アルミニウムなどの金属又はその合金、シリコンなどの無機化合物を使用できる。なかでも、400nm近傍の光の反射率が高いことから銀又は銀を主成分とする合金を使用することが好ましい。光反射層の厚さは、10~60nm程度の厚さとすることが好ましい。
本発明の光ディスクに使用する光反射層としては、レーザー光を反射し、記録・再生が可能な光ディスクを形成できるものであればよく、例えば、金、銅、アルミニウムなどの金属又はその合金、シリコンなどの無機化合物を使用できる。なかでも、400nm近傍の光の反射率が高いことから銀又は銀を主成分とする合金を使用することが好ましい。光反射層の厚さは、10~60nm程度の厚さとすることが好ましい。
[光透過層]
本発明の光ディスクに使用する光透過層は、稜間角136°のビッカース圧子を用いて荷重100mNで押し込むことによって得られる弾性率(25℃)が1500MPa以下、好ましくは50~1300MPa、より好ましくは50~900MPa、最も好ましくは50~600MPaである。当該光透過層の弾性率を当該範囲とすることにより、紫外線硬化時に反りが生じにくく、かつ、長時間の荷重に対しても変形が回復しやすくなるため良好に情報の記録・再生を行うことができる。当該光透過層の弾性率が小さすぎると、光透過層表面が傷つきやすくなる問題を生じ、一方、当該光透過層の弾性率が大きすぎると、光ディスクの反りが大きくなる問題を生じる。また、上記弾性率が400~900MPa、好ましくは400~600MPaとすることで硬化性が良好となるため、良好な硬化性が求められる製造条件下では、当該範囲の弾性率とすることが好ましい。
本発明の光ディスクに使用する光透過層は、稜間角136°のビッカース圧子を用いて荷重100mNで押し込むことによって得られる弾性率(25℃)が1500MPa以下、好ましくは50~1300MPa、より好ましくは50~900MPa、最も好ましくは50~600MPaである。当該光透過層の弾性率を当該範囲とすることにより、紫外線硬化時に反りが生じにくく、かつ、長時間の荷重に対しても変形が回復しやすくなるため良好に情報の記録・再生を行うことができる。当該光透過層の弾性率が小さすぎると、光透過層表面が傷つきやすくなる問題を生じ、一方、当該光透過層の弾性率が大きすぎると、光ディスクの反りが大きくなる問題を生じる。また、上記弾性率が400~900MPa、好ましくは400~600MPaとすることで硬化性が良好となるため、良好な硬化性が求められる製造条件下では、当該範囲の弾性率とすることが好ましい。
ビッカース圧子を用いた弾性率は、ISO標準規格ISO14577に従って測定することができる。
ISO14577において、稜間角136°のビッカース圧子を押し込むことによって得られる弾性率は、押し込み弾性率EITとして表される。塑性変形率は、押し込みクリープCITと表され、次の式から求められる。
ここで、h1:荷重が100mNに達した時の押し込み深さ、h2:荷重が100mNに達した後に60秒間保持した時の押し込み深さ、である。
ISO14577において、稜間角136°のビッカース圧子を押し込むことによって得られる弾性率は、押し込み弾性率EITとして表される。塑性変形率は、押し込みクリープCITと表され、次の式から求められる。
ここで、h1:荷重が100mNに達した時の押し込み深さ、h2:荷重が100mNに達した後に60秒間保持した時の押し込み深さ、である。
ISO14577に従った測定器として、フィッシャー・インスツルメンツ製のフィッシャースコープHM2000を用いて測定することができる。
また、本発明に使用する光透過層は、稜間角136°のビッカース圧子を用いて荷重100mNで押し込み60秒間保持した時の塑性変形率が、60%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、25%以下であることが特に好ましい。塑性変形率を当該範囲とすることで、長時間の荷重によって生じる変形が経時で回復し易くなる。
本発明の光ディスクにおいては、周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下、好ましくは、0.1~7MPa、更に好ましくは、0.1~5MPaである光透過層を使用する。60℃の損失弾性率が当該範囲であると、長時間にわたり荷重が加わった際にも再生信号のエラーが増加し難く、経時でエラーが回復することにより好適に信号再生が可能となる。
動的粘弾性スペクトルの測定に際しては、光透過層をダンベルカッターでJIS K 7127の試験片タイプ5の形状に打ち抜き試験片とし、この試験片を用いて、レオメトリックス社製の動的粘弾性測定装置RSA-II(周波数3.5Hz、昇温速度3℃/分)により測定した。
また、本発明の光ディスクにおいては、上記にて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失正接(tanδ)が、0.25以下であることが好ましく、0.01~0.20以下であることが特に好ましい。60℃の損失正接が当該範囲であると長時間にわたり荷重が加わった際にも再生信号のエラーが増加し難く、経時でエラーが回復することにより好適に信号再生が可能となる。
本発明の光ディスクにおける光透過層は、レーザー光の発振波長が370~430nmであるブルーレーザーを効率良く透過することが好ましく、100μmの厚さにおいて405nmの光の透過率が85%以上であることが好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
本発明の光ディスクにおける光透過層の厚みは、70~110μmであることが好ましく、90~110μmであることが特に好ましい。本発明においては、上記特定の押し込み弾性率と損失弾性率を有する光透過層を、当該厚さにて光ディスクに適用することにより、反りを抑制できると共に、光ディスク外部から長時間にわたり荷重が加わった際や落下等により衝撃が加わった際にも塑性変形が起こりにくく、かつ変形を生じた場合にも当該変形が短時間で回復しやすくすることができる。このため、光ディスク外部からの衝撃や圧力が加わった際の衝撃緩和や変形回復性能が特に好適となり、光ディスクの信号の読み取り安定性を更に高めることができる。光透過層の厚みは、通常、約100μmに設定されるが、厚みは光透過率や信号の読み取り及び記録に大きく影響を及ぼすため、十分な管理が必要である。光透過層は、当該厚さの硬化層単層で形成されていても、複数層が積層されていてもよい。
本発明の光ディスクの光透過層は、紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる光透過層である。当該紫外線硬化型組成物は、上記弾性率と塑性変形率を有し、かつ、周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下である硬化膜を形成できればよく、(メタ)アクリレートオリゴマー及び/又は(メタ)アクリレートモノマーを主成分とする紫外線硬化型組成物を好ましく使用できる。
〔(メタ)アクリレートオリゴマー〕
光透過層を形成する紫外線硬化型組成物に使用する(メタ)アクリレートオリゴマーは、特に制限されず、各種のウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートを使用できる。なかでも紫外線硬化型組成物の(メタ)アクリロイル基濃度と硬化後の弾性率を上記範囲に調整しやすいことから、ウレタン(メタ)アクリレート及びエポキシ(メタ)アクリレートを好ましく使用できる。中でも、エポキシ(メタ)アクリレートを使用すると、ウレタン(メタ)アクリレートを使用した場合と比較して、一定荷重を与えた後にも経時で変形を回復可能な弾性項の高い硬化膜になり、また、光に暴露した際の光反射層の光反射率低下を抑制できるため、より好ましい。
光透過層を形成する紫外線硬化型組成物に使用する(メタ)アクリレートオリゴマーは、特に制限されず、各種のウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートを使用できる。なかでも紫外線硬化型組成物の(メタ)アクリロイル基濃度と硬化後の弾性率を上記範囲に調整しやすいことから、ウレタン(メタ)アクリレート及びエポキシ(メタ)アクリレートを好ましく使用できる。中でも、エポキシ(メタ)アクリレートを使用すると、ウレタン(メタ)アクリレートを使用した場合と比較して、一定荷重を与えた後にも経時で変形を回復可能な弾性項の高い硬化膜になり、また、光に暴露した際の光反射層の光反射率低下を抑制できるため、より好ましい。
本発明の紫外線硬化型組成物中の(メタ)アクリレート中のオリゴマーの含有量は、使用する(メタ)アクリレートオリゴマーや(メタ)アクリレートモノマーの組み合わせにより適宜調整すれば良いが、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の80質量%以下の含有量で使用することが好ましく、20~60質量%使用すると厚膜の光透過層を好適に形成できるため、より好ましい。
本発明に使用するエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、下記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。
前記式(1)中のR1は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。R1は硬化性に優れる理由から水素原子が好ましい。式(1)中のr1は1~15である。中でも塗工性に優れる理由からr1は1~10が好ましく、1~8がより好ましい。
式(1)中のA1は下記式(2)で表される基である。
前記式(2)中のE1は、それぞれ独立して-SO2-、-CH2-、-CH(CH3)-又は-C(CH3)2-である。n1は0~8の整数を表す。このような式(2)で表される基としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂から両末端のエポキシ基を除いた残基構造、ビスフェノールS型エポキシ樹脂から両末端のエポキシ基を除いた残基構造、ビスフェノールF型エポキシ樹脂から両末端のエポキシ基を除いた残基構造、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂から両末端のエポキシ基を除いた残基構造等が挙げられる。式(2)中のE1は柔軟性を保持しながら機械物性に優れる理由から-C(CH3)2-、具体的には、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂から両末端のエポキシ基を除いた残基構造が好ましい。式(2)中のn1はさらに塗工性にも優れる理由からn=0~6の整数がより好ましい。
更に、前記式(1)中のB1は、下記式(3)、式(4)及び式(5)からなる群から選ばれる一種以上の基である。
前記式(3)、式(4)及び式(5)で表される基においてJ1~J3は2価の芳香族炭化水素基又は炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素基を表す。前記2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、o-キシレン-α,α’-ジイル基、m-キシレン-α,α’-ジイル基、p-キシレン-α,α’-ジイル基等が挙げられる。前記2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、オクタデカメチレン基等のC=1~20のアルキレン基;シクロペンタン-ジイル基、シクロヘキサン-ジイル基等の脂環式炭化水素基等が挙げられる。J1~J3は柔軟性に優れる理由からC=2~10の2価の脂肪族炭化水素基が好ましく、中でもC=3~8のアルキレン基が好ましい。
また、前記2価の芳香族炭化水素基の水素原子は、アルキル基で置換されていても良い。J1~J3として、水素原子がアルキル基で置換された2価の芳香族炭化水素基を用いることにより樹脂組成物中の相溶性を制御できるという効果が得られる。
前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。アルキル基の中でも炭素原子数が1~6のアルキル基が相溶性の理由から好ましい。
なお、前記2価の脂肪族炭化水素基は直鎖状でも良いし、分岐状でも良い。
前記式(3)で表される基において、L1は炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素基又は-(RO)q-R-(Rは炭素原子数2~8のアルキレン基である。)である。前記炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素としては、例えば、前記J1~J3で例示した炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素基等が挙げられる。炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素基の中でも柔軟性の理由からC=2~4のアルキレン基が好ましい。尚、炭素原子数2~20の2価の脂肪族炭化水素は分岐鎖を有していても良い。前記R2に用いられる炭素原子数2~8のアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等が挙げられる。アルキレン基の中でも柔軟性の理由からC=2~6のアルキレン基が好ましい。また、-(RO)q-R-中のqは1~10の整数である。中でも柔軟性の理由からC=2~4のアルキレン基が好ましい。更に、L1としては、柔軟性の理由からC=2~4のアルキレン基が好ましい。
前記式(3)で表される基において、m1は1~20の整数である。m1は耐久性の理由から1~10がましい。
前記式(4)で表される基において、L2は数平均分子量が250~10000のアルキルジオール残基又はポリエーテルジオール残基を表す。
式(4)で表される基においてL3とL4は各々独立して、炭素数2~10の2価の脂肪族炭化水素基を表す。前記脂肪族炭化水素基は、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のC=2~10のアルキレン基;シクロペンタン-ジイル基、シクロヘキサン-ジイル基等の炭素原子数2~10の2価の脂肪族炭化水素基等が挙げられる。尚、炭素原子数2~10の2価の脂肪族炭化水素は分岐鎖を有していても良い。また、前記m2、m3は各々独立して1~20の整数である。
前記式(3)、式(4)及び式(5)の中でも耐久性と柔軟性に優れることから式(3)が好ましい。
上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、プロピレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、エチレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールF型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、プロピレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールF型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、エチレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とメタクリル酸の反応生成物、プロピレングリコールとアジピン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とメタクリル酸の反応生成物、エチレングリコールとセバシン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、プロピレングリコールとセバシン酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、エチレングリコールとヘキサヒドロ無水フタル酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物、プロピレングリコールとヘキサヒドロ無水フタル酸からなるポリエステルジカルボン酸とビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の反応生成物等が挙げられる。
上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートは、その骨格中に式(2)で表される剛直なビスフェノール型のエポキシ構造と、式(3)~(5)で表される柔軟なポリエステル構造とを有することにより、得られる硬化膜の弾性率を低く抑えることができ、硬化時に生じた硬化膜内の歪みを緩和し、反りを抑えることができる。また、銀又は銀合金反射膜の光ディスクにおいて、該組成物を光透過層として使用した場合に、優れた耐久性や耐光性を得ることができる。
上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法は、特に制限されないが、例えば、まず式(3)~(5)の構造を与える同一分子内に2個のカルボキシル基を有する化合物(A)と式(2)の構造を与える同一分子内に2個のグリシジル基を有する化合物(B)とを反応させた後、次いで同一分子内に1個のラジカル重合性の不飽和二重結合と1個のカルボキシル基を有する化合物(C)とを反応させて式(1)で表されるラジカル重合性化合物(I)を得る2段階合成方法、また該化合物(A)、(B)および(C)を同時に仕込み反応させエポキシ(メタ)アクリレートを得る1段階合成方法などが挙げられる。
2段階合成方法の具体例としては、第一段の反応として、式(3)~(5)の構造を与える同一分子内に2個のカルボキシル基を有する化合物(A)の1分子に対し、式(2)の構造を与える同一分子内に2個のグリシジル基を有する化合物(B)を2分子反応させる。
この際、同一分子内に2個のカルボキシル基を有する化合物(A)のカルボキシル基と、同一分子内に2個のグリシジル基を有する化合物(B)とを、化合物(A)のカルボキシル基と化合物(B)のモル比が1.1~2、好ましくは1.2~1.8にて反応させて末端グリシジル基化合物を得る。
次いで、第二段の反応として、先の反応で得られた末端グリシジル基化合物と同一分子内に1個のラジカル重合性の不飽和二重結合と1個のカルボキシル基を有する化合物(C)とを、末端グリシジル基化合物のグリシジル基とを、モル比が0.9~1.1、好ましくは等モルにて反応させ、式(1)で表されるラジカル重合性化合物(I)を得る。
この第1段反応は反応温度60~150℃、好ましくは70~140℃で反応する事が望ましい。第2段の反応は、60℃以下では反応時間が長くなり、140℃以上では化合物(B)の不飽和二重結合の重合が起きやすくなるため、禁止剤の存在下、反応温度60~140℃、好ましくは70~130℃で反応する事が望ましい。グリシジル基の開環触媒として公知任意の触媒を用いる事が出来る。トリエチレンジアミン、トリnブチルアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の三級アミン類、イミダゾール類、トリフェニルフォスファイト、亜燐酸エステル、トリフェニルホスフィン、トリス-(2,6-ジメトキシフェニル)ホスフィン、トリートリルホスフィン等のホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド等のホスホニウム塩類などがその代表例として挙げる事が出来る。本発明においては、式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを得る際に使用する触媒量を、反応に使用する化合物の総量に対し、1質量%以下とすることが好ましく、0.3質量%以下とすることが特に好ましく、0.1~0.01質量%とすることが最も好ましい。
式(3)~(5)で表される構造を与える同一分子内に2個のカルボキシル基を有する化合物(A)としては、例えば、
(i)ジオールと2塩基酸とを反応させて得られる分子鎖の両末端にカルボキシル基を有するポリエステルジカルボン酸
(ii)或いは、長鎖アルキルジオール又はポリエーテルジオールに酸無水物を分子末端の水酸基に反応させたジカルボン酸
(iii)二塩基酸にラクトン化合物を反応したジカルボン酸などの分子末端がカルボキシル基のジカルボン酸
等がある。
(i)ジオールと2塩基酸とを反応させて得られる分子鎖の両末端にカルボキシル基を有するポリエステルジカルボン酸
(ii)或いは、長鎖アルキルジオール又はポリエーテルジオールに酸無水物を分子末端の水酸基に反応させたジカルボン酸
(iii)二塩基酸にラクトン化合物を反応したジカルボン酸などの分子末端がカルボキシル基のジカルボン酸
等がある。
具体的には、上記(i)のポリエステルジカルボン酸は、ジオールより過剰な二塩基酸のモル比の割合においてその比を調製することにより(二塩基酸/ジオール=2~1モルの範囲)任意の分子量のジカルボン酸が得られる。そのジオールとしては、分岐鎖を有していても良い炭素数2~20の2価の脂肪族炭化水素基又は-(R2O)q-R2-(R2は分岐鎖を有していても良い炭素数2~8のアルキレン基を表し、qは1~10の整数である。)で表される基を有するジオールを使用でき、具体的には、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、オクタエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、オクタプロピレングリコール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、ジテトラメチレングリコール、トリテトラメチレングリコール、テトラテトラメチレングリコール、オクタテトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、シクロヘキシルジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールFエチレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ひまし油変性ジオール等のジオール類を挙げることが出来る。
ジオールと反応させる二塩基酸としては、水素原子が炭素数1~6のアルキル基により置換されていても良い2価の芳香族炭化水素基又は分岐鎖を有していても良い炭素数2~10の2価の脂肪族炭化水素基を有する二塩基酸を使用でき、例えば、琥珀酸、無水琥珀酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ダイマー酸等の脂肪族二塩基酸、乃至は無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族多塩基酸、テトラヒドロ酸無水物及びその誘導体、乃至はヘキサヒドロフタル酸無水物及びその誘導体、ジメチル-1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族二塩基酸等が挙げられる。
上記(ii)のジカルボン酸の調製に用いる長鎖アルキルジオールとしては、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール等が挙げられる。また、ポリエーテルジオールとしては、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、オクタエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、オクタプロピレングリコール等を挙げることが出来る。
上記(ii)のジカルボン酸の調製に用いる酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
上記(iii)の化合物の具体例としては、二塩基酸にβ-プロピオラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、β-メチル-δ-バレロラクトン等のラクトン類を付加して得られるカルボキシル基末端ポリエステルポリオールが挙げられる。ここで用いる二塩基酸としては、例えば前記ポリエステルジカルボン酸の調整に用いる二塩基酸等が挙げられる。
前記化合物(A)の中でも柔軟性の理由から前記(i)で示したポリエステルジカルボン酸が好ましい。前記ポリエステルジカルボン酸の中でも、耐久性と柔軟性を両立できる理由からアジピン酸とエチレングリコールとを反応させて得られるポリエステルジカルボン酸が好ましい。
これら化合物から形成される式(3)~(5)で表される二価の基の数平均分子量は、250~10000とすることで、得られる硬化物に適度な柔軟性を付与することができる。
式(2)で表される構造を与える同一分子内に2個のグリシジル基を有する化合物(B)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂が好ましく使用することができる。ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、式(6)で表される化合物を例示することができる。中でも、式中のEが-C(CH3)2-であるビスフェノ-ルA型エポキシ樹脂が銀合金等の光反射膜に対する接着力と、耐久性に優れる硬化物が得られ、また、本発明で用いる紫外線硬化型組成物のコストダウン化にも有効なことから好ましい。
前記エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、塗布性に優れることから150~1000が好ましく、150~700がより好ましい。
1個のラジカル重合性の不飽和二重結合と1個のカルボキシル基を有する化合物(C)は、例えば、(メタ)アクリル酸、アクリル酸ダイマー、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートと二塩基酸無水物から得られるハーフエステル化合物、これらのカルボキシル基にラクトン化合物を付加した化合物などが挙げられる。前記化合物(C)としては、硬化性の理由からアクリル酸が好ましい。
本発明の紫外線硬化型組成物中には、上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを、紫外線硬化型組成物中のラジカル重合性化合物の総量に対して10~80質量%含有することが好ましく、20~70質量%含有することがより好ましい。また、紫外線硬化型組成物中には公知のラジカル重合性モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、及び熱重合開始剤等を用いる事が出来る。更に本発明の紫外線硬化型組成物中には、公知任意の添加剤、助剤を用いることが出来る。
上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを合成すると、通常、上記式(1)で表されるr1が種々の範囲にあるエポキシ(メタ)アクリレートの混合物として得られ、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー等で分析すると、r1が種々の値を示す化合物の分布(例えば、r1が0~50程度)が観察できる。従って、本発明の紫外線硬化型組成物を調整する際には、当該混合物を使用することが簡便である。当該混合物を使用する場合には、上記式(1)で表されるr1が1~15のエポキシ(メタ)アクリレートの総量が、混合物中のラジカル重合性化合物に対して30~90質量%含有する混合物を使用することが好ましく、35~80質量%含有する混合物がより好ましい。また、r1が1~10のエポキシ(メタ)アクリレートを20~80質量%含有する混合物が好ましく、25~80質量%含有する混合物がより好ましい。更に、r1が1~8のエポキシ(メタ)アクリレートを15~70質量%含有する混合物が好ましく、15~70質量%含有する混合物がより好ましい。これら混合物を使用することで、本発明の効果を得るための紫外線硬化型組成物の調整が容易となる。本発明においては、上記式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを使用することで、光反射層の劣化が起こりにくい光透過層が得られる紫外線硬化型組成物となる。更に、光反射層の劣化が起こりにくい光透過層となることに加え、柔軟性に優れる光透過層となり、その結果、反りが少ない光ディスクが得られる紫外線硬化型組成物となる。
さらに、下式(7)にて表される変性エポキシアクリレートも好ましく使用できる。
で表される基であり、D1は、式(10)
上式(7)にて表される変性エポキシアクリレートは、例えばヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a1)とジカルボン酸無水物(a2)とエポキシ樹脂(a3)とを反応させて得られる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a1)としてはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのラクトン付加物が好ましい。ラクトン付加物はヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートにラクトンを開環付加して得られる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのラクトン付加物を調整する際に用いるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ラクトンとしては、例えばβ-プロピオラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン等が挙げられる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのラクトン付加物としては、2-ヒドロキシエチルアクリレートのラクトン付加物が好ましく、中でも2-ヒドロキシエチルアクリレート1モルに対しラクトンを平均1モルもしくは2モル付加したものが好ましい。更に、2-ヒドロキシエチルアクリレートのε-カプロラクトン付加物が好ましく、硬化塗膜の性能の観点から2-ヒドロキシエチルアクリレートのε-カプロラクトン1モルもしくは2モル付加物が好ましい。
なお、ε-カプロラクトン1モル付加2-ヒドロキシエチルアクリレート、ε-カプロラクトン2モル付加2-ヒドロキシエチルアクリレート、ε-カプロラクトン3モル付加2-ヒドロキシエチルアクリレート等が市販品として入手可能である。
ジカルボン酸無水物(a2)としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。中でも無水フタル酸が好ましい。
エポキシ樹脂(a3)としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂の芳香環を水素添加したもの等が挙げられる。
前記エポキシ樹脂(a3)のエポキシ当量としては、塗布性に優れることから150~1000が好ましく、150~700がより好ましい。前記エポキシ樹脂の中でもビスフェノール型エポキシ樹脂が硬度と伸度とのバランスの優れた硬化塗膜を形成できるため好ましい。
他のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させることで得られたエポキシアクリレートを用いることができる。グリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加ジグリシジルエーテル、ビスフェノールFあるいはそのアルキレンオキサイド付加ジグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加ジグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールFあるいはそのアルキレンオキサイド付加ジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等を挙げることができ、これらのエポキシ(メタ)アクリレート等の活性エネルギー線硬化性オリゴマーの1種もしくは2種以上を用いる事が出来る。
また、式(12)~(13)
で表される構造単位の少なくとも一種と、
式(14)~(15)
で表される構造単位とからなり、
前記式(12)で表される構造単位中のY1が、式(12)~(13)で表される他の構造単位のZ1~Z3のいずれか又は式(14)中のZ4に結合し、
前記式(13)で表される構造単位中のY2~Y3が、それぞれ水素原子、あるいは、式(12)~(13)で表される他の構造単位のZ1~Z3のいずれか又は式(14)中のZ4に結合し、
前記式(12)~(13)で表される構造単位中のZ1~Z3が、それぞれ式(12)~(13)で表される他の構造単位中のY1~Y3のいずれか又は式(15)中のY4と結合した分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)を使用することも好ましい。
上記分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)のなかでも、X1~X4がC(CH3)2であり、R11~R18が水素原子のものが、安価に製造できると共に反応制御が容易となるため好ましい。
また、上記分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)は、式(16)
で表されるエポキシ(メタ)アクリレート(E2)とのエポキシ(メタ)アクリレート混合物として使用されても良い。通常、分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)の製造時に、式(16)で表されるエポキシ(メタ)アクリレート(E2)が生成するため、両者の混合物を使用することが製造工程上有利である。
上記分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)のなかでも、式(17)
で表される分岐エポキシ(メタ)アクリレートを有することが反応制御が容易となるため好ましい。なかでも、X6~X8が-C(CH3)2-であり、R11~R16が水素原子のものが、安価に製造できると共に反応制御が容易となるため特に好ましい。
上記分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)は多くの分岐構造を分子骨格中に有している事で、紫外線硬化後の塗膜構造が高架橋密度に形成される事が特徴であり、特に分子中にフェニル骨格を有することで、フェニル骨格に起因する硬い分子骨格を有するため、アクリロイル基の含有量を低く設計して紫外線硬化による架橋反応を少なくしても、塗膜硬度を硬く設計する事が可能となる。すなわち、紫外線硬化時に生じる硬化収縮による硬化膜内の歪みを緩和することができ、その結果、高い弾性率を有し、塗膜の膜厚を厚く設計しても反りが少ない光ディスク用塗料を実現できる。光ディスクの中でも特に厚い光透過層が必要とされるブルーレーザーにより信号の記録再生を行う光ディスク用途に最適である。
上記分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)を合成した場合、通常、上記式(12)や(13)で表される構造単位の繰り返し数nが1~100の範囲にある分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)と、上記式(16)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートの混合物として得られ、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー等で分析すると、nが種々の値を示す化合物の分布が観察できる。従って、本発明の紫外線硬化型組成物を調整する際には、当該混合物を使用することが簡便である。当該混合物を使用する場合には、n=1~100の分岐エポキシ(メタ)アクリレートを30質量%以上含有する混合物を使用することが好ましく、35質量%以上含有する混合物がより好ましい。
本発明においては、上記の分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)と上記式(16)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートの混合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した結果より確認される分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)の重量平均分子量(Mw)が、1000~10000のものを使用することが好ましく、1500~8000であることが好ましく、2000~6000であることがさらに好ましい。分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)の分子量を上記の範囲とすることにより、粘度が必要以上に高くなる事が避けられ、本発明の紫外線硬化型組成物中に含有される必須成分である分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)の含有量を高くする事が出来る。また、混合物中の分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)とエポキシ(メタ)アクリレート(E2)との比が、上記GPCで測定したクロマトグラムによる面積比で、分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)/エポキシ(メタ)アクリレート(E2)=10/1~1/2であることが好ましく、5/1~1/1であることがより好ましく、3/1~3/2が更に好ましい。
なお、GPCによる重量平均分子量は、例えば、東ソー(株)社製 HLC-8220を用い、カラムはSuper HZM―M4本を使用し、溶媒はTHFを用い、1.0ml/minの流量でカラム温度が40℃、検出器温度が30℃、分子量は標準ポリスチレン換算で測定を行うことで特定される。
分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)を使用する場合には、分岐エポキシ(メタ)アクリレート(E1)を紫外線硬化型組成物に含まれるラジカル重合性化合物全量中の10~80質量%含有することが好ましく、20~70質量%含有することがより好ましい。
、
本発明においては、アクリレートオリゴマーとして、ウレタン(メタ)アクリレートを使用してもよい。ウレタン(メタ)アクリレートとしては、ポリエーテル骨格のウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル骨格のウレタン(メタ)アクリレート、ポリカーボネート骨格のウレタン(メタ)アクリレートなどのポリウレタン(メタ)アクリレート等を例示できる。
本発明においては、アクリレートオリゴマーとして、ウレタン(メタ)アクリレートを使用してもよい。ウレタン(メタ)アクリレートとしては、ポリエーテル骨格のウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル骨格のウレタン(メタ)アクリレート、ポリカーボネート骨格のウレタン(メタ)アクリレートなどのポリウレタン(メタ)アクリレート等を例示できる。
なかでも、分子内に3個以上のヒドロキシル基を有する化合物と、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物とから得られるウレタン(メタ)アクリレート(U1)を使用することが好ましい。当該ウレタン(メタ)アクリレート(U1)の使用により、湿熱環境変化時に反りの少ない柔軟性を硬化膜に付与できる。また、ウレタン(メタ)アクリレートの有するウレタン結合により、凝集性が向上し、凝集破壊が生じにくくなるため、得られる硬化物は好適な密着性を有する。
3個以上のヒドロキシル基を有する化合物としては、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、グリセリン、ポリグリセリン、及びこれらのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2-ブチレンオキサイド、1,3-ブチレンオキサイド、2,3-ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの付加物、ε-カプロラクトン等のラクトン付加物があげられる。
分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートなどのポリイソシアネート類が挙げられる。なかでも、分子内に2個のイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物を好ましく使用でき、特にイソホロンジイソシアネートは、色相の悪化が無く、かつ光線透過性も低下することがないため特に好ましい。
ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシカプロラクトン(メタ)アクリレート等があり、さらにこれらの(メタ)アクリレートと2個以上のヒドロキシル基を有する化合物とを反応させて得られる化合物でも良い。あるいは2個以上のヒドロキシキル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる化合物でも良く、例えばグリシジルエーテル化合物と(メタ)アクリル酸との付加反応物、グリコール化合物のモノ(メタ)アクリレート体等が挙げられる。
上記ウレタン(メタ)アクリレート(U1)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)としては、1000~20000であることが好ましく、1500~15000であることがより好ましい。これにより、本発明の紫外線硬化型組成物を使用した光ディスクの耐久性及び耐光性がより優れたものとなる。なお、GPCは東ソー(株)社製 HLC-8020を用い、カラムはGMHxl-GMHxl-G200Hxl-G1000Hxlwを使用するものとし、溶媒はTHFを用い、1.0ml/minの流量でカラム温度が40℃、検出器温度が30℃、分子量は標準ポリスチレン換算で測定を行うものとする。
上記ウレタン(メタ)アクリレート(U1)を使用する場合には、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の40質量%以下で使用することが好ましく、30質量%以下であることが特に好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(U1)の含有量を当該範囲とすることで硬化膜に適度な柔軟性を付与することが可能となり、特に湿熱環境変化時における反りの少ない硬化膜を実現できる。
〔(メタ)アクリレートモノマー〕
(メタ)アクリレートモノマーとしては、特に制限されず、一分子中に一の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、単官能(メタ)アクリレートと称する)や、一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、二官能の(メタ)アクリレートと称する。)、更には一分子中に三以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、多官能の(メタ)アクリレートモノマーと称する。)を使用でき、これらを適宜配合することで、所望の粘度、硬化後の弾性率を有する組成物を得ることができる。
(メタ)アクリレートモノマーとしては、特に制限されず、一分子中に一の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、単官能(メタ)アクリレートと称する)や、一分子中に二個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、二官能の(メタ)アクリレートと称する。)、更には一分子中に三以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートモノマー(以下、多官能の(メタ)アクリレートモノマーと称する。)を使用でき、これらを適宜配合することで、所望の粘度、硬化後の弾性率を有する組成物を得ることができる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、等の脂肪族(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の脂環式(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリン、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチルビシクロヘプタンアダマンチル(メタ)アクリレート、などを使用できる。
中でも、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートを用いた場合、膜厚変化量が少なく、反り変化量も少なくなるため、好ましい。
二官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2-メチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性アルキル化リン酸ジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、脂環式構造を有する(メタ)アクリレートとしては、脂環式の二官能(メタ)アクリレートとして、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジエタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールにエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド2モル付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジエタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールにエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド2モル付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジエタノールジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールにエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド2モル付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジエタノールにエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド2モル付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等を使用できる。
なかでもトリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等が好ましく、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。
また、硬化後の弾性率を高く調整したい場合に、三官能以上の(メタ)アクリレートを使用してもよく、例えば、ビス(2-アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2-アクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシプロピルイソシアヌレート、ビス(2-アクリロイルオキシブチル)ヒドロキシブチルイソシアヌレート、ビス(2-メタクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2-メタクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシプロピルイソシアヌレート、ビス(2-メタクリロイルオキシブチル)ヒドロキシブチルイソシアヌレート、トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2-アクリロイルオキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2-アクリロイルオキシブチル)イソシアヌレート、トリス(2-メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2-メタクリロイルオキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2-メタクリロイルオキシブチル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン1モルに3モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート、等を使用できる。
また、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、ビニルエーテルモノマー、リン酸基含有(メタ)アクリレート等の紫外線硬化性化合物も必要に応じて使用できる。
光透過層に使用する紫外線硬化型組成物は、紫外線照射後の硬化膜の弾性率と動的粘弾性測定法による損失弾性率が上記範囲になるようにその組成物を調製すればよく、当該弾性率と動的粘弾性測定法による損失弾性率である硬化膜により、反りが少なく、且つ長時間にわたり荷重をかけた後に変形が回復し易い光透過層を実現できる。反りが少なく、外部からの長時間にわたる荷重によっても変形が回復し易い光透過層により、長期信頼性の高い光ディスクを得ることができる。
光透過層に使用する紫外線硬化型組成物として、紫外線照射後の硬化膜の弾性率と動的粘弾性測定法による損失弾性率が特定の範囲とするには、低弾性率であり、且つ、塑性変形を抑える組成物設計が有効である。このような組成物を得るためには、オリゴマーとしては、例えば、剛直なビスフェノール型のエポキシ構造と、柔軟なポリエステル構造とを有することにより、得られる硬化膜の弾性率を低く抑えることができ、硬化時に生じた硬化膜内の歪みを緩和し、反りを抑えることができる。また、銀又は銀合金反射膜の光ディスクにおいて、該組成物を光透過層として使用した場合に、優れた耐久性や耐光性を得ることができる。また、モノマーとしては、単官能(メタ)アクリレートの含有量を抑え、二官能(メタ)アクリレートの含有量を多くすると、塑性変形が少なくなり、好ましい。
特に好ましい組成としては、本発明における紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中の単官能(メタ)アクリレートの含有量を30質量%以下とすることで塑性変形を生じ難くできる。
また、(メタ)アクリレートモノマーとして、二官能(メタ)アクリレートを中心に使用することが好ましく、二官能(メタ)アクリレートの含有量を紫外線硬化性化合物中の40~95質量%とすることが好ましく、40~80質量%とすることがより好ましい。
二官能(メタ)アクリレートを主たる構成成分として組成物を設計する場合には、当該二官能(メタ)アクリレートとして、芳香環や脂環式骨格を有する二官能(メタ)アクリレートを、紫外線硬化性化合物中の40質量%以上使用することが好ましい。
芳香環や脂環式骨格を有する二官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートやプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等のビスフェノールA構造を有する二官能(メタ)アクリレートが好ましい。
なかでも、芳香環を有する二官能(メタ)アクリレートを使用することが好ましく、ビスフェノールA構造を有する二官能(メタ)アクリレートを好ましく使用でき、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート又はプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。
二官能(メタ)アクリレートを主たる構成成分とする場合には、当該二官能(メタ)アクリレートの重量平均分子量が200~1200、好ましくは300~900の二官能(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。当該分子量範囲の二官能(メタ)アクリレートを使用することで、硬化膜の反りを低減しやすくなる。
なお、(メタ)アクリレートモノマーとして、三官能以上の(メタ)アクリレートを使用する場合には、その含有量は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることが反りを低減するためにより好ましい。
また、本発明における紫外線硬化型組成物に含まれるアクリロイル基濃度は、4.00mmol/g以下であることが好ましく、2.9~3.4mmol/gの範囲内であることが好ましく、2.9~3.2mmol/gの範囲内であると硬化膜の反りを低減しやすくなるので、特に好ましい。
また、本発明においては、UV照射時の硬化性が良好となり、好適な硬化膜を得やすいことから、(メタ)アクリレートオリゴマー及び(メタ)アクリレートモノマーとして、アクリレートオリゴマー及びアクリレートモノマーを使用することが好ましい。メタクリレートオリゴマー及びメタクリレートモノマーを使用する場合には、紫外線硬化型組成物に含まれる紫外線硬化性化合物中のメタクリレート成分の含有量が20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることが、UV照射時の硬化性が良好となるため、特に好ましい。
[開始剤、添加剤]
光透過層に使用する光ディスク用紫外線硬化型組成物中には、上記(メタ)アクリレートオリゴマーや(メタ)アクリレートモノマー以外に、公知の光重合開始剤、及び熱重合開始剤等を用いる事が出来る。
光透過層に使用する光ディスク用紫外線硬化型組成物中には、上記(メタ)アクリレートオリゴマーや(メタ)アクリレートモノマー以外に、公知の光重合開始剤、及び熱重合開始剤等を用いる事が出来る。
使用できる光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド等の分子開裂型や、ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、イソフタルフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルスルフィド、2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、等の水素引き抜き型の光重合開始剤等がある。
光透過層に使用する紫外線硬化型組成物には、必要に応じて、添加剤として、界面活性剤、レベリング剤、熱重合禁止剤、ヒンダードフェノール、ホスファイト等の酸化防止剤、ヒンダードアミン等の光安定剤を使用することもできる。また、増感剤として、例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、p-ジメチルアミノ安息香酸エチル、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N,N-ジメチルベンジルアミン及び4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が使用でき、更に、前記の光重合性化合物と付加反応を起こさないアミン類を併用することもできる。
光透過層に使用する紫外線硬化型組成物は、上記紫外線硬化性化合物を調整し、粘度を500~5000mPa・s、好ましくは1000~3000mPa・s、より好ましくは1500~2500mPa・sとすることで、厚膜の光透過層を好適に形成できる。
本発明の紫外線硬化型組成物は、その硬化膜のガラス転移温度が50℃以下であることが好ましく、40℃以下であることが更に好ましい。当該温度範囲とすることで、荷重試験前後の信号エラーの回復が良好となる。
[光ディスクの構成]
本発明の光ディスクには、再生専用のディスクと、記録・再生可能なディスクがある。再生専用のディスクは、1枚の円形樹脂基板を射出成形する際に、情報記録層であるピットを設け、次いで該情報記録層上に光反射層を形成し、更に、該光反射層上に紫外線硬化型組成物をスピンコート法等により塗布した後、紫外線照射により硬化させて光透過層を形成することにより製造することができる。また、記録・再生可能なディスクは、1枚の円形樹脂基板上に光反射層を形成し、次いで相変化膜、又は光磁気記録膜等の情報記録層を設け、更に、該光反射層上に紫外線硬化型組成物をスピンコート法等により塗布した後、紫外線照射により硬化させて光透過層を形成することにより製造することができる。
本発明の光ディスクには、再生専用のディスクと、記録・再生可能なディスクがある。再生専用のディスクは、1枚の円形樹脂基板を射出成形する際に、情報記録層であるピットを設け、次いで該情報記録層上に光反射層を形成し、更に、該光反射層上に紫外線硬化型組成物をスピンコート法等により塗布した後、紫外線照射により硬化させて光透過層を形成することにより製造することができる。また、記録・再生可能なディスクは、1枚の円形樹脂基板上に光反射層を形成し、次いで相変化膜、又は光磁気記録膜等の情報記録層を設け、更に、該光反射層上に紫外線硬化型組成物をスピンコート法等により塗布した後、紫外線照射により硬化させて光透過層を形成することにより製造することができる。
光反射層上に塗布した紫外線硬化型組成物を紫外線照射することにより硬化させる場合、例えばメタルハライドランプ、高圧水銀灯などを用いた連続光照射方式で行うこともできるし、USP5904795記載の閃光照射方式で行うこともできる。効率よく硬化出来る点で閃光照射方式がより好ましい。
紫外線を照射する場合、積算光量は0.05~1J/cm2となるようにコントロールするのが好ましい。積算光量は0.05~0.8J/cm2であることがより好ましく、0.05~0.6J/cm2であることが特に好ましい。本発明の光ディスクに使用する紫外線硬化型組成物は、積算光量が少量であっても、十分に硬化し、光ディスク端面や表面のタックが発生せず、更に光ディスクの反りや歪みが発生しない。
また、書込可能な光ディスクの場合には、光反射層と光透過層との間に情報記録層が設けられる。情報記録層としては、情報の記録・再生が可能であればよく、相変化型記録層、光磁気記録層、あるいは有機色素型記録層のいずれであってもよい。
情報記録層が相変化型記録層である場合には、当該情報記録層は通常、誘電体層と相変化膜から構成される。誘電体層は、相変化層に発生する熱を緩衝する機能、ディスクの反射率を調整する機能を求められ、ZnSとSiO2の混合組成が用いられる。相変化膜は、膜の相変化により非晶状態と結晶状態で反射率差を生じるものであり、Ge-Sb-Te系、Sb-Te系、Ag-In-Sb-Te系合金を用いることができる。
本願発明の光ディスクは、情報記録部位が二つ以上形成されていても良い。例えば、再生専用光ディスクの場合には、ピットを有する基板上に、第一の光反射層、第一の光透過層が積層され、当該第一の光透過層上又は他の層を積層し、当該層上に第二の光反射層、第二の光透過層を形成してもよい。この場合には第一の光透過層やこれに積層する他の層上にピットが形成される。また、記録・再生可能な光ディスクの場合は、基板上に、情報記録層、光反射層及び光透過層が積層された構成を有するものであるが、当該光透過層上に更に、第二の光反射層、第二の情報記録層、第二の光透過層を形成して二層の情報記録層を有する構成、あるいは、同様に層を積層して三層以上の情報記録層を有する構成としてもよい。複数層を積層する場合には、各層の層厚さの和が上記の厚さになるように適宜調整すればよい。
また、本発明の光ディスクにおいては、光透過層が最表面の層であってもよいが、更にその表層にハードコート層を設けてもよい。ハードコート層は、光ディスクの反りの観点から、膜厚が薄いことが好ましく、5μm以下が好ましい。本発明の光ディスクにおいては、柔軟な光透過層にハードコート層を設けることで、擦傷等による表面の傷付きによる信号エラーの増加と、長時間の外圧等による光ディスクの塑性変形による信号エラーの増加とを好適に抑制できるため好ましい。
本発明の光ディスクは、光透過層の面に荷重をかけたのちの信号エラーSERが10-2以下であることが、信号の再生不良が少ないので、好ましい。
[実施態様]
以下、本発明の光ディスクの具体例として、単層型光ディスク及び二層型光ディスクの具体的構成の一例を以下に示す。
以下、本発明の光ディスクの具体例として、単層型光ディスク及び二層型光ディスクの具体的構成の一例を以下に示す。
本発明の光ディスクのうち、単層型光ディスクの好ましい実施態様としては、例えば、図1に示したように、基板1上に、光反射層2と、光透過層3とが積層され、光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の記録又は再生を行う構成が例示できる。図中の凹凸は、記録トラック(グルーブ)を模式的に表したものである。光透過層3は、本発明の紫外線硬化型組成物の硬化物からなる層であり、その厚さは100±10μmの範囲である。基板1の厚さは1.1mm程度、光反射膜は銀等の薄膜である。
図2は図1に示した構成の最表層にハードコート層4を設けた構成である。ハードコート層は、高硬度で、耐摩耗性に優れる層であることが好ましい。ハードコート層の厚さは、1~5μmであることが好ましく、3~5μmであることがより好ましい
多層型光ディスクの好ましい実施態様としては、例えば、図3に示したように、基板1上に、光反射層5と、光透過層6とが積層され、さらにその上に、光反射層2と、光透過層3とが積層され、光透過層3側からブルーレーザーを入射して情報の記録又は再生を行う二層型光ディスクの構成が例示できる。光透過層3及び光透過層6は、紫外線硬化型組成物の硬化物からなる層であり、少なくともいずれかの層が本発明の紫外線硬化型組成物からなる層である。層の厚さとしては、光透過層3の厚さと光透過層6の厚さの和が100±10μmの範囲である。基板1の厚さは1.1mm程度、光反射膜は銀等の薄膜である。
当該構成の二層型光ディスクにおいては、記録トラック(グルーブ)が、光透過層6の表面にも形成されるため、光透過層6は、接着性に優れる紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる層の上に、記録トラックを好適に形成できる紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる層を積層した複層で形成されていてもよい。また当該構成においても最表層にハードコート層が設けられていることが好ましい。
図1に示す光ディスクの製造方法を以下に説明する。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形することによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層2を成膜する。この上に本発明の紫外線硬化型組成物を塗布し、ディスクの片面または両面から紫外線を照射して、紫外線硬化型組成物を硬化させ、光透過層3を形成し、図1の光ディスクを作製する。図2の光ディスクの場合には、この上に更にスピンコート等によりハードコート層4を形成する。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形することによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層2を成膜する。この上に本発明の紫外線硬化型組成物を塗布し、ディスクの片面または両面から紫外線を照射して、紫外線硬化型組成物を硬化させ、光透過層3を形成し、図1の光ディスクを作製する。図2の光ディスクの場合には、この上に更にスピンコート等によりハードコート層4を形成する。
図3に示す光ディスクの製造方法を以下に説明する。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形にすることによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に、基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層6を成膜する。
まず、ポリカーボネート樹脂を射出成形にすることによって、記録トラック(グルーブ)と呼ばれるレーザー光をトラッキングするための案内溝を有する基板1を作製する。次に、基板1の記録トラック側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層6を成膜する。
この上に、本発明の紫外線硬化型組成物又は任意の紫外線硬化型組成物の光透過層5を形成するが、その際に型を用いて表面に記録トラック(グルーブ)を転写する。記録トラック(グルーブ)を転写する工程は次の通りである。基板1に形成された光反射層6上に紫外線硬化型組成物を塗布し、その上に記録トラック(グルーブ)を形成するための型と貼り合わせ、この貼り合わせたディスクの片面または両面から紫外線を照射して、紫外線硬化型組成物を硬化させる。その後、型を剥離して、光透過層5の記録トラック(グルーブ)を有する側の表面に、銀合金などをスパッタまたは蒸着することにより光反射層2を成膜し、この上に、紫外線硬化型組成物を塗付した後、紫外線照射により硬化させ、光透過層3を形成することで、図3の光ディスクを作製できる。また、光反射層に相変化型記録層を用いる場合でも上記と同様の方法により光ディスクを作成することができる。
次に、合成例及び実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下実施例中の「部」は「質量部」を表す。
<合成例1>
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、フェノキシエチルアクリレート65.5gを入れ、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189g/当量;大日本インキ化学工業株式会社製EPICLON850)189gを溶解し、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1gを加えた後、アクリル酸50.7g(0.7mol)を仕込んだ。触媒としてトリフェニルホスフィン0.48gを添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃で6時間保持した後、酸価が0mg/KOHになった事を確認した後、80℃まで降温してアクリル酸22.2g(0.3mol)を仕込んだ。1時間で再び130℃まで昇温してトリフェニルホスフィン0.48gを添加し4時間保持後、分岐エポキシアクリレート(EA1)を含有する淡黄色透明の樹脂状の反応混合物(酸価=0.2mg/KOH、酢酸ブチル希釈ガードナー粘度(反応混合物/酢酸ブチル=80/20)=U2-V、エポキシ当量=15,000)を得た。
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、フェノキシエチルアクリレート65.5gを入れ、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189g/当量;大日本インキ化学工業株式会社製EPICLON850)189gを溶解し、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1gを加えた後、アクリル酸50.7g(0.7mol)を仕込んだ。触媒としてトリフェニルホスフィン0.48gを添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃で6時間保持した後、酸価が0mg/KOHになった事を確認した後、80℃まで降温してアクリル酸22.2g(0.3mol)を仕込んだ。1時間で再び130℃まで昇温してトリフェニルホスフィン0.48gを添加し4時間保持後、分岐エポキシアクリレート(EA1)を含有する淡黄色透明の樹脂状の反応混合物(酸価=0.2mg/KOH、酢酸ブチル希釈ガードナー粘度(反応混合物/酢酸ブチル=80/20)=U2-V、エポキシ当量=15,000)を得た。
得られた分岐エポキシ(メタ)アクリレート(EA1)の混合液のGPCによる分子量分布測定を行った(図4)。得られた結果より、分岐エポキシ(メタ)アクリレート(EA1)の数平均分子量(Mn)2507,重量平均分子量(Mw)3786であった。また、分岐エポキシアクリレート(EA-1)と、前述した式(16)で表されるエポキシアクリレートとの面積比は(分岐エポキシアクリレート)/(式(16)で表されるエポキシアクリレート)で表される比で1.63であった。
<合成例2>
合成例1と同様の装置を用い、カプロラクトン変性β-ヒドロキシエチルアクリレート(水酸基価=244mg/KOH,ダイセル化学工業株式会社製 プラクセルFA1-DDM)を230g、無水フタル酸を148g、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1g仕込んだ後、攪拌を行いながら2時間で120℃まで昇温した。120℃で10時間保持し、酸価が148mg/KOHになった事を確認した後、80℃まで降温してビスフェノールA型エポキシ樹脂189g、トリフェニルホスフィン2.85gを添加した。再び120℃まで昇温後、4時間保持してエポキシ(メタ)アクリレート樹脂(EA-2)を含有する淡黄色透明の樹脂状の反応混合物(酸価=0.7、酢酸ブチル希釈粘度(反応混合物/酢酸ブチル=70/30)=F-G、エポキシ当量=10,200)を得た。GPCによる分子量分布測定結果からエポキシアクリレート樹脂(EA2)の数平均分子量(Mn)は1360、重量平均分子量(Mw)=3840であった。
合成例1と同様の装置を用い、カプロラクトン変性β-ヒドロキシエチルアクリレート(水酸基価=244mg/KOH,ダイセル化学工業株式会社製 プラクセルFA1-DDM)を230g、無水フタル酸を148g、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1g仕込んだ後、攪拌を行いながら2時間で120℃まで昇温した。120℃で10時間保持し、酸価が148mg/KOHになった事を確認した後、80℃まで降温してビスフェノールA型エポキシ樹脂189g、トリフェニルホスフィン2.85gを添加した。再び120℃まで昇温後、4時間保持してエポキシ(メタ)アクリレート樹脂(EA-2)を含有する淡黄色透明の樹脂状の反応混合物(酸価=0.7、酢酸ブチル希釈粘度(反応混合物/酢酸ブチル=70/30)=F-G、エポキシ当量=10,200)を得た。GPCによる分子量分布測定結果からエポキシアクリレート樹脂(EA2)の数平均分子量(Mn)は1360、重量平均分子量(Mw)=3840であった。
<合成例3>
精溜塔、水分離器、コンデンサー、温度計及び窒素導入管を備えた攪拌機付き反応器に、エチレングリコールを91部、アジピン酸を318部加えて攪拌乍ら140℃まで1時間で昇温する。更に3時間で230℃迄昇温、230℃で3時間反応。酸価221KOHmg/gで冷却した。100℃迄冷却したらエピクロン850(大日本インキ化学工業(株)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量188g/当量)を529部、トリフェニルホスフィン0.2部を加えて120℃で4時間反応した。酸価7.5KOHmg/gであった。窒素導入管を空気吹き込みに換えて、アクリル酸(98%)99部、メトキノン0.5部、トリフェニルホスフィン1部、フェノキシエチルアクリレート258部を加えて110℃12時間反応した。酸価1.7KOHmg/gの半固形樹脂状物の変性エポキシアクリレート樹脂(EA-3)を得た。得られた変性エポキシアクリレートのGPC測定分子量は、数平均分子量(Mn)2000,重量平均分子量(Mw)6400,分散度(Mw/Mn)は3.20であった。
精溜塔、水分離器、コンデンサー、温度計及び窒素導入管を備えた攪拌機付き反応器に、エチレングリコールを91部、アジピン酸を318部加えて攪拌乍ら140℃まで1時間で昇温する。更に3時間で230℃迄昇温、230℃で3時間反応。酸価221KOHmg/gで冷却した。100℃迄冷却したらエピクロン850(大日本インキ化学工業(株)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量188g/当量)を529部、トリフェニルホスフィン0.2部を加えて120℃で4時間反応した。酸価7.5KOHmg/gであった。窒素導入管を空気吹き込みに換えて、アクリル酸(98%)99部、メトキノン0.5部、トリフェニルホスフィン1部、フェノキシエチルアクリレート258部を加えて110℃12時間反応した。酸価1.7KOHmg/gの半固形樹脂状物の変性エポキシアクリレート樹脂(EA-3)を得た。得られた変性エポキシアクリレートのGPC測定分子量は、数平均分子量(Mn)2000,重量平均分子量(Mw)6400,分散度(Mw/Mn)は3.20であった。
下記表1に示した組成(表中の組成の数値は質量部を表す)により配合した各組成物を60℃で3時間加熱、溶解して、実施例1~11及び比較例1~4の各実施例及び比較例の紫外線硬化型組成物を調製した。得られた組成物について、下記の評価を行い、得られた結果を表1に示す。
<粘度の測定方法>
紫外線硬化型組成物について、25℃における粘度をB型粘度計((株)東京計器製、BM型)を用いて測定した。
紫外線硬化型組成物について、25℃における粘度をB型粘度計((株)東京計器製、BM型)を用いて測定した。
<評価用光ディスクの作製条件>
直径120mm、厚さ1.1mmのポリカーボネート基板を準備し、(株)コベルコ科研製銀合金ターゲットGBD05(銀を主成分とするビスマスとの合金)を20~40nmの膜厚でスパッタした後、反対面側に窒化シリコン(SiNx)を5~10nmの膜厚でスパッタした。得られた基板の銀合金反射膜上に、表1の各組成物をスピンコート方式の塗布実験機にて塗布し、ウシオ電機(株)製クセノンフラッシュ照射装置(型式:FUV-201WJ02)を使用し、仮硬化2ショット、本硬化20ショットの条件で紫外線を照射、硬化させた。更に、硬化膜上にハードコート ダイキュアクリアHC-1(DIC(株)製)を約3μmで塗布、上記照射装置にて10ショットで硬化し、光透過層の膜厚が100±5μmの試験用サンプルディスクを得た。
直径120mm、厚さ1.1mmのポリカーボネート基板を準備し、(株)コベルコ科研製銀合金ターゲットGBD05(銀を主成分とするビスマスとの合金)を20~40nmの膜厚でスパッタした後、反対面側に窒化シリコン(SiNx)を5~10nmの膜厚でスパッタした。得られた基板の銀合金反射膜上に、表1の各組成物をスピンコート方式の塗布実験機にて塗布し、ウシオ電機(株)製クセノンフラッシュ照射装置(型式:FUV-201WJ02)を使用し、仮硬化2ショット、本硬化20ショットの条件で紫外線を照射、硬化させた。更に、硬化膜上にハードコート ダイキュアクリアHC-1(DIC(株)製)を約3μmで塗布、上記照射装置にて10ショットで硬化し、光透過層の膜厚が100±5μmの試験用サンプルディスクを得た。
<弾性率及び塑性変形率の測定方法>
フィッシャースコープHM2000Xyp(フィッシャーインストルメンツ社)を用いて、上記方法にて得た各サンプルディスクの光透過層の面を、稜間角136°のビッカース圧子を図5の荷重プログラムにて押し込み、損失弾性率EIT、塑性変形率CIT1を測定した。
フィッシャースコープHM2000Xyp(フィッシャーインストルメンツ社)を用いて、上記方法にて得た各サンプルディスクの光透過層の面を、稜間角136°のビッカース圧子を図5の荷重プログラムにて押し込み、損失弾性率EIT、塑性変形率CIT1を測定した。
<動的粘弾性スペクトルの測定方法>
光透過層をダンベルカッターでJIS K 7127の試験片タイプ5の形状に打ち抜き試験片とした。得られた試験片を用いて、レオメトリックス社製の動的粘弾性測定装置RSA-II(周波数3.5Hz、昇温速度3℃/分)により測定し、60℃での損失弾性率、損失正接を得た。また、動的粘弾性スペクトルの損失正接ピーク温度をガラス転移温度とした。
光透過層をダンベルカッターでJIS K 7127の試験片タイプ5の形状に打ち抜き試験片とした。得られた試験片を用いて、レオメトリックス社製の動的粘弾性測定装置RSA-II(周波数3.5Hz、昇温速度3℃/分)により測定し、60℃での損失弾性率、損失正接を得た。また、動的粘弾性スペクトルの損失正接ピーク温度をガラス転移温度とした。
<反り評価>
Dr.Schwab Inspection Technology社製 argus bluを用い反り角の測定を行った。半径位置が55mmから56mmでのRadial Tiltの平均値から反り角を求めた。各サンプルディスクについて環境試験器「PR-2PK」(エスペック(株)製)を使用し、80℃85%RH240時間の高温高湿環境下での暴露(耐久試験)前後の反り角を測定し、試験前後の反り変化量をディスク反りとして検出した。なお、耐久試験前の反り角は各組成物を硬化後、25℃45%RH環境下1日放置後の測定値であり、耐久試験後の反り角は80℃85%RHの環境下240時間放置後、サンプルディスクを取り出し25℃45%RH環境下1日放置後の測定値を使用した。ここで、反り角の値が正(+)の場合は組成物を塗布した側とは反対側に、負(-)の場合は塗布した側に反ったことを意味する。
Dr.Schwab Inspection Technology社製 argus bluを用い反り角の測定を行った。半径位置が55mmから56mmでのRadial Tiltの平均値から反り角を求めた。各サンプルディスクについて環境試験器「PR-2PK」(エスペック(株)製)を使用し、80℃85%RH240時間の高温高湿環境下での暴露(耐久試験)前後の反り角を測定し、試験前後の反り変化量をディスク反りとして検出した。なお、耐久試験前の反り角は各組成物を硬化後、25℃45%RH環境下1日放置後の測定値であり、耐久試験後の反り角は80℃85%RHの環境下240時間放置後、サンプルディスクを取り出し25℃45%RH環境下1日放置後の測定値を使用した。ここで、反り角の値が正(+)の場合は組成物を塗布した側とは反対側に、負(-)の場合は塗布した側に反ったことを意味する。
<光ディスクのエラーレート測定>
各サンプルディスクの光透過層の面に、CD保管用不織布シートを載せ、半径35~45mmの範囲に重り625g(単位面積あたりの荷重24.9g/mm2)を載せ、23℃50%RHの条件で96時間荷重を与え続けた。その後、ディスクを取り出し、直ちにエラーレートRandom SERをパルステック工業(株)製「BD MASTER」を用いて測定した。荷重試験直後、1時間後、および、4時間後のRandom SERの平均値を下記基準に基づき評価した。
◎:2×10-4未満
○:2×10-4以上、5×10-3未満
×:5×10-3以上
各サンプルディスクの光透過層の面に、CD保管用不織布シートを載せ、半径35~45mmの範囲に重り625g(単位面積あたりの荷重24.9g/mm2)を載せ、23℃50%RHの条件で96時間荷重を与え続けた。その後、ディスクを取り出し、直ちにエラーレートRandom SERをパルステック工業(株)製「BD MASTER」を用いて測定した。荷重試験直後、1時間後、および、4時間後のRandom SERの平均値を下記基準に基づき評価した。
◎:2×10-4未満
○:2×10-4以上、5×10-3未満
×:5×10-3以上
表1中の記号は以下のとおりである。
EA-1:合成例1に記載のエポキシアクリレート(式(17)において、X6~X8が-C(CH3)2-、R21~R26が水素原子であるエポキシアクリレート)
EA-2:合成例2に記載のエポキシアクリレート(式(7)において、A2が式(8)、B2が式(9)、D1が式(10)であり、式(8)中のE2が-C(CH3)2-、式(9)中のJ4が式(18)、
EA-1:合成例1に記載のエポキシアクリレート(式(17)において、X6~X8が-C(CH3)2-、R21~R26が水素原子であるエポキシアクリレート)
EA-2:合成例2に記載のエポキシアクリレート(式(7)において、A2が式(8)、B2が式(9)、D1が式(10)であり、式(8)中のE2が-C(CH3)2-、式(9)中のJ4が式(18)、
EA-3:合成例3に記載のエポキシアクリレート(式(1)において、A1が式(2)、B1が式(3)であり、式(2)中のE1が-C(CH3)2-、式(3)中のJ1が-(CH2)4-、L1が-(CH2)2-であるエポキシアクリレート)
EA-4:ビスフェノールA型エポキシ樹脂のグリシジル基に直接アクリル酸が付加した構造のエポキシアクリレート(DIC(株)製「ユニディックV-5530」)
UA-1:「Photomer6019-20P」 3官能ウレタンアクリレート、20%フェノキシエチルアクリレート希釈物(コグニス社製)
HPNDA:ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート(第一工業製薬(株)製)
CL変性HPNDA:カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート(日本化薬(株)製)
BisA-4EO-DA:EO変性(4モル)ビスフェノールAジアクリレート(第一工業製薬(株)製)
BisA-6PO-DA:PO変性(6モル)ビスフェノールAジアクリレート(第一工業製薬(株)製)
BisA-10EO-DA:EO変性(10モル)ビスフェノールAジアクリレート(第一工業製薬(株)製)
PEA:フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製)
CBA:エチルカルビトールアクリレート(大阪有機(株)製)
PM-2:エチレンオキシド変性リン酸メタクリレート(日本化薬(株)製)
GA:没食子酸(大日本住友製薬(株)製)
Irg184D:1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
Irg127:2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン
表1に示すように、本発明の組成物を使用した実施例1~11の光ディスクは、荷重試験1時間後、および、4時間後のエラーレートが低く、良好な信号特性を示した。一方、比較例1~4の光ディスクは、荷重試験1時間後、および、4時間後のエラーレートが大きく、信号再生に問題のあるものであった。
1 基板
2 光反射層
3 紫外線硬化型組成物の光透過層
4 ハードコート層
5 光反射層
6 紫外線硬化型組成物の光透過層
2 光反射層
3 紫外線硬化型組成物の光透過層
4 ハードコート層
5 光反射層
6 紫外線硬化型組成物の光透過層
Claims (7)
- 基板上に、少なくとも光反射層と、紫外線硬化型組成物の硬化膜からなる光透過層とが積層され、前記光透過層側からブルーレーザーを入射して情報の再生を行う光ディスクであって、
前記紫外線硬化型組成物の硬化膜表面に、稜間角136°のビッカース圧子を荷重100mNで押し込んで測定される弾性率(25℃)が1500MPa以下であり、前記硬化膜の周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失弾性率(E’’)が10MPa以下であることを特徴とする光ディスク。 - 前記紫外線硬化型組成物の硬化膜の周波数3.5Hzにて測定される動的粘弾性スペクトルにおける60℃の損失正接(tanδ)が0.25以下である請求項1に記載の光ディスク。
- 前記紫外線硬化型組成物の硬化膜のガラス転移温度が50℃以下である請求項1又は2に記載の光ディスク。
- 前記光透過層の厚さが70~110μmである請求項1~3のいずれかに記載の光ディスク。
- 前記紫外線硬化型組成物が、(メタ)アクリレートオリゴマーとして、式(1)
(式(2)中、E1は、それぞれ独立してSO2-、-CH2-、-CH(CH3)-又は-C(CH3)2-で表される二価の基であり、n1は0~8の整数を表す。)
で表される基であり、B1は式(3)~(5)
からなる群から選ばれる一種以上の基である。]
で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを含有する請求項1~4のいずれかに記載の光ディスク。 - 前記紫外線硬化型組成物が、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート及びプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートの少なくとも一種を含有する請求1~5のいずれかに記載の光ディスク。
- 記録トラックを有する基板上に、光反射層、光透過層、及びハードコート層が順に直接積層された請求項1~6のいずれかに記載の光ディスク。
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