專利名稱：光學存儲介質(zhì)的耐刮涂覆方法
本

發(fā)明內(nèi)容
在于一種用于生產(chǎn)光學數(shù)據(jù)載體材料和數(shù)據(jù)記錄材料的透明耐刮涂層的方法。
背景技術：
近些年來，光學數(shù)據(jù)記錄材料越來越多地用作為大量數(shù)據(jù)的可變記錄介質(zhì)和/或存儲介質(zhì)。如果將其置于比如激光照射下，則在這種記錄介質(zhì)中記錄材料就會經(jīng)歷局部有限的光學性質(zhì)(如吸收最大值，光反射性或消光系數(shù))的改變。這種局部變化就可用以信息記錄。
由于刮痕也會在用于讀取激光的光學數(shù)據(jù)載體的讀取面上產(chǎn)生局部的變化，因此就會導致錯誤信息并因此而干擾讀入過程。糾錯軟件雖可以在一定程序上彌補這種由表面損傷而引起的讀入錯誤，但眾所周知其不適于對較嚴重的表面損傷進行糾正。
通常，將透明熱塑性塑料(如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及其化學改性體)用于光學存儲介質(zhì)。這些熱塑性塑料具有對尺寸變化的卓越機械穩(wěn)定性、高透明度和沖擊韌性，但是也在一定程度上易受到刮擦損傷。由此，聚碳酸酯基材就易于由于刮擦、磨損和機械侵蝕而遭到毀壞。由于已知所用的記錄基材易受刮損，因此能否找尋到特別是降低讀取面上這種易損性的技術方法就變得意義重大了。
為保護基材不受物理磨損，比較有利的措施是在基質(zhì)材料上涂覆一層由防刮材料構成的涂層。因此，從可使用性、硬化速率、其技術特性以及特別是其光學和電學性質(zhì)的角度看，透明耐刮的涂層得滿足一系列要求。為此，乞今正推出了一些涂覆某種特定涂層材料的方法，其能使基材受到一定程度的防刮保護。
例如在專利US4455205和US4491508和US4198465中推薦使用可光硬化的丙烯酸酯作為塑料的防刮保護涂層。值得一提的作為可涂覆基質(zhì)用的有各種塑料、金屬和金屬化的熱塑性材料。然而其中未強調(diào)透明基材的涂覆。技術人員不可能顯而易見地在光學透明數(shù)據(jù)載體上施用其中所記載的涂層劑，因為這類涂層劑中含有膠體二氧化硅。光學數(shù)據(jù)載體需要在所使用的讀寫激光波長范圍內(nèi)有著極高的透明度(＞80％透射率)，特別是光波在兩過程中要穿過基材兩次。該激光的波長范圍不僅要包括達750nm的可見光，還要包括達300nm的紫外區(qū)。
另外，在專業(yè)文獻中也記載有用于光學存儲介質(zhì)的各種保護涂層(參見Zech，Sple的“Review of Optical Storage Media”O(jiān)pticalInformation Storage，177卷，1979，第56頁以下或如US5176943，JP02260145)。
這類涂層材料由可UV或電子射線硬化的丙烯酸酯粘結劑組成，而該粘結劑中適當時還可以添加有滑爽添加劑和/或其它添加劑，并且通過離心鑄造涂層法而任選地將該粘結劑以0.004到10微米涂層厚度涂覆到基材上。
在例如US5939163中記載了用于CD和DVD防刮保護的一些措施，該文獻中公開了一種丙烯酸酯涂層，且所涂覆上去的涂層厚度為0.01-30微米，優(yōu)選0.05-10微米。
其中所記載的涂層材料雖然能提供某種程度的防刮保護；但是該體系至今還是由于其防護效果過小而不能得以實施。此外，上述體系還會在氣候作用(Bewitterung)下，即在某些氣候條件下儲存后，有變渾濁的趨勢或是其對基材的粘結作用減小或喪失。
本發(fā)明的任務在于提供一種可經(jīng)濟地生產(chǎn)的耐刮且粘結在基材表面、位于光學存儲介質(zhì)讀取面上的涂層，該涂層由于其膜硬度而在完成時效硬化后能保護基材表面不受機械刮傷，并且在所謂“氣候作用”(即所說的耐候性測試)的外部環(huán)境影響下保持穩(wěn)定并不會帶入技術性能上的缺陷，如雙折射的提高、信號的衰減、或是盤的彎折、表面的染污或模糊不清、由于聚焦的激光照射而引起的可讀寫性的改變。
已知的那些基于有機可光硬化的丙烯酸酯的體系提供了具有7到12微米之間層厚度的涂層，該涂層在硬化過程中會強烈收縮并且聚碳酸酯盤會由于所出現(xiàn)的收縮而扭曲變形，導致信息載體不可運行或不可讀/寫。
雖然通過適當?shù)拇胧┛梢詫崿F(xiàn)層厚度的降低，但是由此也會引起耐刮性的顯著降低。
現(xiàn)已驚人地發(fā)現(xiàn)，如果使用特殊的可UV硬化的無機涂漆體系，那么不僅可以在基質(zhì)材料上獲得具有很好粘結性的涂層，得到足夠的透明度，還能在涂層厚度較低的情況下獲得卓越的耐刮性，由此光學數(shù)據(jù)載體的幾何尺寸就不會產(chǎn)生變化，或者只會在允許的誤差值范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明所使用的丙烯酸酯樹脂組合物含有烷氧甲硅烷基丙烯酸酯改性的金屬氧化物，其通過烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的水解產(chǎn)物和金屬氧化物的反應而形成。
由此本發(fā)明制備了光學數(shù)據(jù)存儲器，其上設置有一涂層，而該涂層通過輻射硬化一種可輻射硬化的涂層劑而得到，所述涂層劑中含有至少一種膠體金屬氧化物、至少一種烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一種水解產(chǎn)物、至少一種丙烯酸酯單體以及至少一種光引發(fā)劑。
為此，可輻射硬化的涂層劑中含有(A)1％到60重量％的至少一種膠體金屬氧化物，(B)0.1％到50重量％的由至少一種優(yōu)選是通式(I)的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯水解而形成的至少一種材料，(C)25％到90重量％的至少一種丙烯酸酯單體，優(yōu)選具有通式(II)，和(D)0.01％到15重量％的至少一種光引發(fā)劑，以涂層劑的總重計。
合乎目的的膠體金屬氧化物(A)包括有二氧化硅，二氧化鋯，二氧化鈦，氧化鋁和氧化鋅。
優(yōu)選的是膠體二氧化硅。合乎目的的做法是，膠體金屬氧化物以亞微米級金屬氧化顆粒在水和/或有機溶劑介質(zhì)中形成的分散體的形式使用。這種金屬氧化物顆粒的膠體分散體是通過相應金屬氧化物的水解，或是由相應堿金屬鹽的水溶液通過利用離子交換器進行堿金屬離子的分離而得到的。由方法條件決定，所得到的金屬氧化物的膠體水性或醇水分散體具有1到1000nm之間的粒徑分布。為用于本發(fā)明的涂層劑中，顆粒大小應該優(yōu)選不超過100nm。二氧化硅顆粒的典型粒徑分布為5到40nm之間。
確定粒徑分布的方法是借助光柵電子顯微鏡來光學測量所數(shù)出的顆粒數(shù)量，或是利用電子計數(shù)器(例如，Coulter-Multisizer 3，BeckmanCoultert Inc.或Laser Diffraction Sizer CDA 500，Malvern Instruments，Ltd.UK)進行。如果顆粒非常小(＜100nm)，則證明使用Zeta-Civern測量粒徑來作為最精確的方法是可靠的。
金屬氧化物，特別是SiO2顆粒包含四官能(Q)金屬原子或硅原子，并向涂層物質(zhì)提供硬度。這類膠體金屬氧化物在處于溶膠狀態(tài)時在其表面上具有羥基官能度。
這些官能度可以通過縮合反應而和例如通式(I)的三官能硅烷三醇丙烯酸酯(通過三烷氧基硅烷改性的丙烯酸酯，“硅改性的丙烯酸酯”的水解而形成)反應生成具有“核-殼”結構的顆粒。
膠體二氧化硅的分散體可以例如從不同的生產(chǎn)商那里購得，如DuPont，Nalco化學公司或Bayer公司。所得到的二氧化硅的膠體分散體可以是酸或堿形式的。對于涂層材料的生產(chǎn)來說，優(yōu)選使用酸形式的，因為它們較之堿形式，能賦予涂層更好的性質(zhì)。
Nalcoag 1034A.RTM就是一個具有滿意性質(zhì)的膠體二氧化硅的實例。其含有約34重量％的SiO2。在實例中，所述的值還含有水的份數(shù)。因此，例如520克Nalcoag 1034A.RTM中有約177克SiO2。
本發(fā)明的涂層劑中優(yōu)選含有1到60重量％的膠體金屬氧化物，特別優(yōu)選5到40重量％，各以涂層劑的總量計。
本發(fā)明中所使用的組分(B)是優(yōu)選具有通式(I)的一種甲硅烷基丙烯酸酯的水解產(chǎn)物 其中a為0到2的整數(shù)，優(yōu)選為0，b為1到3的整數(shù)，優(yōu)選為1，并且a+b的和為1到3，優(yōu)選為1。
在通式(I)中，R表示具有1到8個碳原子的直鏈或支鏈烷基，具有3到8個碳原子的環(huán)烷基，或芳基部分中具有6到10個碳原子且適當時也可是取代的芳基。如果存在有多個基團R(a＝2)，則基團R相互可以相同或不同。具有1到8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基包括如甲基、乙基、丙基、丁基等。
優(yōu)選的R基團是甲基、乙基、丙基、環(huán)己基、己基、辛基、異丙基和異丁基。優(yōu)選是烷基基團。特別優(yōu)選的R是甲基和乙基。
適當時可是取代的具有6到10個碳原子的芳基基團包括如苯基或萘基基團，它們可以由一個或多個，優(yōu)選一至三個取代基取代，而所述取代基又選自具有1至6個碳原子的烷基基團和鹵素原子，如氟、氯、溴或碘。這些芳基基團有如苯基、甲苯甲酰、二甲苯基、萘基、氯苯基等。
對于R，優(yōu)選的芳基基團是苯基。
通式(I)中的R1表示氫、具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基基團、具有3至8個碳原子的環(huán)烷基，或芳基部分中具有6到10個碳原子的、優(yōu)選地被取代的芳基，且當存在有多個基團R1時(a+b＞1)，它們可以彼此相同或不同。至于具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基基團或具有6至10個碳原子的任選地被取代的芳基基團以及它們的優(yōu)選定義，可以參閱對取代基R的闡述。
優(yōu)選的R1是甲基或乙基。
通式(I)中的R2是氫，具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或具有6至10個碳原子的任選地被取代的芳基基團，并且基團R2彼此間可以相同或不同。
至于具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基基團或具有6至10個碳原子的任選地被取代的芳基基團以及它們的優(yōu)選定義，可以參閱對取代基R的闡述。
優(yōu)選的R2是氫和/或甲基，其中特別是位于羰基碳原子鄰位上的碳原子也可以帶有甲基基團作為R2(甲基丙烯酸酯)。優(yōu)選取代基R2都是氫，同時位于羰基碳原子鄰位碳原子上的取代基R2也可以是甲基。
通式(I)中的R3是單鍵，或者是亞烷基部分中具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈的、任選地被取代的亞烷基(鏈烷二基基團)，或者是在亞芳基基團部分中具有6至10個碳原子的任選地被取代的亞芳基基團(芳基二基基團)。任選地，亞烷基優(yōu)選被一至三個、更優(yōu)選一個取代基取代，而該取代基選自鹵素和羥基。優(yōu)選地，亞芳基優(yōu)選被一至三個、更優(yōu)選一個取代基，而該取代基選自具有1至6個碳原子的烷基基團，鹵素如氟、氯、溴或碘，和羥基。
R3的實例包括直鏈的亞烷基基團如亞甲基、亞乙基、三亞甲基、四亞甲基等，優(yōu)選為非支鏈的基團，任選地支化的具有2至8個碳原子的鹵代亞烷基，任選地支化的具有2至8個碳原子的羥基化亞烷基，具有6至10個碳原子的亞芳基如亞苯基(1，2-、1，3-和1，4-亞苯基)，甲代亞苯基、亞萘基等，亞芳基部分中具有6至10個碳原子的鹵代亞芳基自由基等。
優(yōu)選的R3是單鍵、亞甲基或亞乙基。
本發(fā)明中所使用的通式(I)的甲硅烷基丙烯酸酯本身已是公知的，并尤其記載在例如相關的US4491508中。
通式(I)的甲硅烷基丙烯酸酯優(yōu)選包括丙烯酸酯化合物或甲基丙烯酸酯化合物，如CH2＝CCH3CO2-CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2-Si(OCH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2-Si(OCH3)3，CH2＝CHCO2-CH2CH2-Si(OCH3CH3)3，CH2＝CHCO2-CH2CH2-Si(OCH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3CH2＝CHCO2-CH2CH2CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CHCO2-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2CH2CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CCH3CO2-CH2CH2CH2CH2-Si(OCH3)3，CH2＝CHCO2-CH2CH2CH2CH2-Si(OCH2CH3)3，CH2＝CHCO2-CH2CH2CH2CH2-Si(OCH3)3等。
在本發(fā)明中所使用的涂層劑中含有的優(yōu)選具有通式(I)的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的水解產(chǎn)物(B)，通過使烷氧甲硅烷基丙烯酸酯和水接觸而制得。
這里所指的是部分或是完全水解的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯。通過水解而形成相應的羥基甲硅烷基丙烯酸酯，它們可以相互間并和膠體金屬氧化物的羥基基團進行縮合反應。
可以認為，所述水解產(chǎn)物和膠體金屬氧化物反應形成Si-O-金屬鍵。
就如以下將要進一步更詳盡地闡述的本發(fā)明涂層劑的生產(chǎn)過程中所述的，甲硅烷基丙烯酸酯水解產(chǎn)物可在制備本發(fā)明所用的涂層劑之前或之中形成的。
本發(fā)明涂層劑中所用的材料(B)的量，合理地應為0.1到50重量％，優(yōu)選1到15重量％，各以涂層劑的總量計。
本發(fā)明中所用的丙烯酸酯單體(C)優(yōu)選具有通式(II) 其中n為1至6中的一個數(shù)，R4為氫、具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基基團或是在芳基部分中具有6至10個碳原子的任選地被取代的芳基，并且取代基R4可以相互是相同或不同的，R5表示任選地被取代的一價到六價的有機基團。
n優(yōu)選是1至4的整數(shù)，特別優(yōu)選是2至4。
對R4來說，具有1至8個碳原子的直鏈或直鏈烷基基團或是任選地被取代的具有6至10個碳原子的芳基基團及其優(yōu)選的定義，都可以參閱對通式(I)的取代基R的闡述。
優(yōu)選R4表示氫和/或甲基，其中特別是位于羰基碳原子鄰位的碳原子也可以帶有甲基基團作為R4(甲基丙烯酸酯)。優(yōu)選取代基R4也都是氫(丙烯酸酯)，同時位于羰基碳原子鄰位碳原子上的取代基R4也可以是甲基(甲基丙烯酸酯)。
R5包括一價到六價、優(yōu)選兩價到四價的有機基團，它們可任選地被取代。價對應于丙烯酸酯基團的數(shù)目n。優(yōu)選R5包括任選地被取代的直鏈或支鏈且具有1到20、優(yōu)選1到10個碳原子的脂族或芳族的烴基團。至于兩價的基團，可以參見上述對R3定義的基團。
任選地，R5優(yōu)選表示一至三個取代基，如鹵素或羥基。
通式(II)的丙烯酸酯單體包括單官能和多官能的丙烯酸酯單體。
單丙烯酸酯包括任選地被羥基取代的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯，如丙烯酸羥乙酯等。在本發(fā)明的制劑中，所含的具有通式(II)的丙烯酸酯單體量為至少5重量％到25重量％，優(yōu)選5到10重量％，以保證提高在所用基材上的粘結性。
優(yōu)選在本發(fā)明中所使用的涂層劑中含有至少一種具有至少兩個烯屬不飽和基團的丙烯酸酯，并能選擇性地同時含有單官能或多官能的丙烯酸酯。
通式(II)的多官能丙烯酸酯的實例包括具有如下結構式的二丙烯酸酯
等。
具有如下結構式的三丙烯酸酯 等。
具有如下結構式的四丙烯酸酯
等。
這幾類丙烯酸酯本身是公知的，可以參見例如記載于US4491508以及US4198465中的那些。
優(yōu)選本發(fā)明中所使用的涂層劑包含由兩種或多種具有通式(II)的多官能丙烯酸酯單體組成的混合物，更優(yōu)選包含二丙烯酸酯和更高官能的丙烯酸酯。含有二丙烯酸酯和更高官能的丙烯酸酯組成的混合物的涂層劑中，合理的二丙烯酸酯對更高官能的丙烯酸酯的重量比為0.5∶99到約99∶0.5，特別優(yōu)選1∶99到99∶1。例如，可以使用由具有通式(II)的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯組成的混合物。
例如，二丙烯酸酯和多官能丙烯酸酯組成的混合物可以包含含有三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的己二醇二丙烯酸酯，含有季戊四醇四丙烯酸酯的己二醇二丙烯酸酯，含有季戊四醇三丙烯酸酯的二甘醇二丙烯酸酯以及含有三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的二甘醇二丙烯酸酯。特別優(yōu)選的是，含有兩個通式(II)的多官能丙烯酸酯單體的涂層劑。
本發(fā)明所用的涂層劑中丙烯酸酯單體(C)的量適宜地為25到90重量％，優(yōu)選40到85重量％，各以組合物的總重計。
在本發(fā)明的一個特殊實施方式中，作為成分(C)的單官能丙烯酸酯(n＝1)的份數(shù)為，以成分(C)的總重計，5至50重量％，優(yōu)選5至25，更優(yōu)選5至10重量％。
本發(fā)明中所用的可光致交聯(lián)的涂層劑含有感光所需量的至少一種光引發(fā)劑(D)，即該用量要適于產(chǎn)生UV光硬化作用。通常該所需用量范圍為0.01到15重量％，優(yōu)選0.1到10重量％，1到8重量％，更優(yōu)選1.5到7重量％，以涂層組合物中所有成分的總量計。如果光引發(fā)劑用量更多，所得到的涂層劑就會更快地時效硬化。
可以作為光引發(fā)劑(D)使用的有例如在US專利4491508和4455205中所提到的那些。適用于本發(fā)明的如苯甲酰甲酸甲酯一類光引發(fā)劑可以以各種商品名購得。
本發(fā)明所使用的UV硬化的涂層劑優(yōu)選基本上由組分(A)到(D)組成。但是技術人員公知，適當時還可以向本發(fā)明所使用的涂層劑中添加入其他一些本身已公知的助劑，并且其用量不應影響到本發(fā)明任務的解決。這些助劑有如可溶性鹽、皂、胺、非離子和陰離子表面活性劑、酸、堿以及能防止凝膠化的物質(zhì)。此外還可以添加各種流動助劑和交聯(lián)劑、光穩(wěn)定劑和顏料。
這類添加助劑記載在例如US專利4491508和4455205中。
還可以向涂層組合物中添加不同的表面活性助劑，它們本身是公知的并不需要另加闡述。它們都記載在例如Kirk-Othmer“Encyclopedia of Chemical Technology”，第19冊，Interscience出版社，紐約，1969，第507-593頁，以及“Encyclopediaof Polymer Science and Technology”，第13冊，Interscience出版社，紐約，1970，第477-486頁。
另一些非丙烯基單體如N-甲基吡咯烷酮或苯乙烯，也可以如一些單丙烯酸酯如丙烯酸異冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯或甲基丙烯酸羥基乙酯一樣既有助于改善固化的產(chǎn)物膜的特性，提高其柔韌性，也有助于改善其在基質(zhì)材料上的粘結性。此外，它們還以降低粘度的方式作用于混合物制劑。
本發(fā)明所使用的可UV固化的涂層劑可以通過將組分(A)至(D)以及適當時還存在的另一些組分共同混合而制備得到。
在混合過程中，可以在有含水膠體金屬氧化物和可與水互混的醇的存在下水解甲硅烷基丙烯酸酯。在另一工序中可以將含水膠體金屬氧化物添加到甲硅烷基丙烯酸酯中，而該甲硅烷基丙烯酸酯在水-醇溶液中，于室溫下或所用溶劑的回流溫度下進行水解。
合適的溶劑包括有，比如，所有能與水混合的醇以及醇-溶劑共沸物。這種溶劑的實例有異丙醇，4-甲氧基丙醇，正丁醇，2-丁醇，乙醇和類似的醇。
為得到不含溶劑的產(chǎn)品，要將水和醇的共沸混合物從制劑中餾出。在原始水解混合物中不使用醇的這種情況下，要追加為蒸餾共沸物所需的醇，用以將混合物中所含的水完全去除。
本發(fā)明還進一步涉及到一種在光學數(shù)據(jù)載體(如CD、超音頻CD，CD-R，CD-RW，DVD，DVD-R，DVD-RW和DVR)的讀取面上進行涂層的方法。有關目前已知的光學和磁光數(shù)據(jù)載體體系系統(tǒng)地概括于下表中。優(yōu)選的體系是CR-R，CD-RW，DVD，DVD-R，DVD-RW和DVR。
表種類 數(shù)據(jù)輸入 性能實施例CD-ROM 數(shù)據(jù)由制造 數(shù)據(jù)不可構造和信息存儲類DVD-ROM商輸入 去除似于CD-DA(數(shù)字音頻)CD-R 數(shù)據(jù)可由 數(shù)據(jù)不可聚合物基片(PC)，其中DVD-R 使用者寫入 去除存儲層由下列構成不可再寫入 -金屬/聚合物數(shù)據(jù)-顏料/聚合物CD-RW 數(shù)據(jù)可由 數(shù)據(jù)可去除 聚合物基片(PC)，其DVD-RW 使用者寫入 可再中存儲層基于寫入數(shù)據(jù)-磁光記錄(MO-R)DVR-相變記錄(PC-R)CD-DA ＝光盤-數(shù)字音頻CD-ROM ＝光盤-只讀記憶，DVD-ROM＝數(shù)字式多用盤-只讀記憶CD-R ＝光盤-可記錄，DVD-R ＝數(shù)字式多用盤-可記錄CD-RW ＝光盤-可再寫，DVD-RW ＝數(shù)字式多用盤-可再寫DVR＝高密盤-可記錄使用如上所述的可UV固化的涂層劑而在這些光學數(shù)據(jù)載體上獲得耐刮涂層。
本發(fā)明被涂層的光學數(shù)據(jù)存儲器一般由透明熱塑性材料組成，如基于雙酚-A的聚碳酸酯(BPA-PC)，基于三甲基-環(huán)己基-雙酚-聚碳酸酯(TMC-PC)的聚碳酸酯，芴基-聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，環(huán)聚烯烴共聚物COC513(生產(chǎn)商Ticona GmbH，Nippon Zeon，日本，Japan Synthetic Rubber，日本)，氫化的聚苯乙烯(HPS)(生產(chǎn)商Dow Chemical)以及非晶聚烯烴和聚酯(生產(chǎn)商Kodak Corp.，美國)。
如果是對圓盤形的一類的光學數(shù)據(jù)載體，如CD，DVD和DV-R進行涂層，則要借助離心鑄造法將可UV固化的涂層劑涂覆到各個盤上去，并接著通過UV輻射作用將其固化。
為此，優(yōu)選將盤在成型生產(chǎn)線中的無塵室內(nèi)，或者是在用去離子空氣預處理之后——如果其是在預成型步驟中生產(chǎn)得的——在離心鑄造室內(nèi)用過程所需量的涂層材料以液體圓環(huán)狀或螺旋狀進行涂覆，接著通過提高基材的轉速至每分鐘1000到10000轉的轉數(shù)而在1.0到10秒鐘內(nèi)均勻分布到基材表面上去，并將過量的離心甩去。也可以借助轉數(shù)程序來設計離心甩脫的工序，從而使得徑向的層厚度分布盡可能地保持恒定。
該工序在基材表面制出了層厚為0.001到100微米之間的均勻液體膜。可得到的層厚度取決于涂層材料的流變性如粘度，離心轉盤的轉數(shù)和在離心甩脫工序中高轉數(shù)的持續(xù)作用時間。
基材表面上未固化的膜應該直接在離心甩脫的工序后利用適合的輻射手段，如UV或電子束來進行固化，但優(yōu)選使用紫外線輻射；合理的溫度是從室溫到約45℃。該過程中，合適的UV輻射源是例如非脈動的輻射源。在UV輻射固化的生產(chǎn)實踐中不能使用脈動的輻射源。原則上，對于可輻射交聯(lián)的涂層材料的固化可以使用電子束(EB)，但是實踐證明，EB硬化裝置從其處理時間來看是過于耗時且緩慢的。
在所用系統(tǒng)中，所用UV燈的輻射功率在1000到20000瓦之間變化，優(yōu)選約1600到2200瓦(對于CD，CD-R，CD-RW和DVD)。所用的UV燈(生產(chǎn)商Singulus公司；型號200BTZ/DF)是高壓水銀燈，其可變功率范圍為1000到20000瓦/小時。但也可以使用另外一些標準水銀燈，只要它們在對應于固化的UV范圍內(nèi)(250至400nm，但優(yōu)選在360至380nm)具有相應的功率。
通常在這種固化方法中所采用的惰性氣氛，如氮氣氛，在該方法中不需要。
所得的固化涂層厚度應優(yōu)選為最大100微米，用以保證得到充分的徹底固化。在徹底固化過程中通過收縮，更大的層厚度會導致光學數(shù)據(jù)載體的變形(表面凹陷)，從而使其不再可讀寫。優(yōu)選的層厚度在100到1微米。特別優(yōu)選的層厚度在10到3微米。
本發(fā)明所用的涂層劑通常形成讀寫面，即激光輻射可以透過的涂層光學數(shù)據(jù)載體面的外層。但是其既能被用于讀寫面涂層也可以用于相對面的涂層。
本發(fā)明所制備的涂層能提供一系列相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)點。
該涂層對于其基材有著特別好的粘附性，特別是對于聚碳酸酯，又特別是在通過CD、DVD和DV-R的耐候性測試進行時效老化之后。
較之于現(xiàn)有技術中所用的涂層，本發(fā)明所制備的涂層還具有更好的硬度和耐刮性。
此外，如果本發(fā)明所制備的涂層應用于CD或DVD上，則其既不會帶來“電子噪音”也不會導致別的一些會對讀取精度或可寫性產(chǎn)生不利影響的缺陷。
以下實施例將用以闡述本發(fā)明。
在實施例中采用了以下測試方法1.耐候性測試在耐候性測試中，將涂層的CD或DVD放置于某些人工調(diào)節(jié)的氣候條件中(溫度70℃；相對空氣濕度50％；存放時間96小時；在該測試的一個極端方案中將CD或DVD放置于其他條件下溫度80℃；相對空氣濕度95％，存放時間96小時；在該測試的另一個極端方案中將CD或DVD放置于其他條件下溫度70℃；相對空氣濕度90％；存放時間500小時)。在上述各條件下的存放時間結束后，再將CD或DVD在標準氣候下放置24小時，并接著測量其平面性(Planaritt)的偏差值。另外，涂層狀況用肉眼即能進行觀察，但是看不到有涂層脫落之處。
此外，通過劃格法附著力測試在耐候性測試進行之前和之后對涂層的粘結情況進行檢查。所述的劃格法附著力測試是如下進行的，即利用多用刀平行切割入CD/DVD材料。然后將盤片旋轉90°并重復操作。由此在涂層上制造出1mm2標準的劃格。用比如型號為3M Scotch710的粘結帶快速覆蓋劃格，然后再將帶子從上面扯下。
如果所制成的方片之一由于粘結帶而從基材上脫落下來，則說明樣品沒有通過劃格法附著力測試。該測試要在每一個樣品上重復三次。
2.耐刮性根據(jù)鉛筆硬度法和“Taber磨蝕機”法來確定耐刮性。
在鉛筆硬度法中，將市場上通用的2mm直徑的鉛筆芯在精細的金剛砂紙上進行兩面打磨，以形成一刀口。用手將該刀口置于涂層上并向前推。如果所用的鉛筆芯硬度大于進行試驗的涂層的硬度，則會在涂層表面形成刻痕；如果鉛筆芯比待實驗的基材軟，則筆芯不會留下刻痕(刮痕)。將剛好不會在涂層表面制造出刮痕來的那一鉛筆硬度作為涂層的硬度。試驗要在每個樣品上各重復三次。
Taber磨蝕機使用圓形盤片，該盤片中心設置有孔洞。Taber磨蝕機設計有CS-10F齒輪，這些齒輪被新構造為總共500個周期，方法是讓它們以15個周期分布在一個S-111-盤上。這里所用的重量為500g。在每個有涂層的盤片上，在4個未來將要磨損的位置處用GARDNER濁度測試儀測量濁度。將樣品磨損過一定的齒輪數(shù)，并將粘附的顆粒清除干凈。將按照相同操作所計算得到的濁度值減去起始濁度的濁度差作為Delta霧度。每個測試都要在5個樣品上進行。
實施例1將50份叔丁醇，16.6份來自Nalco公司，Oak Brook，Illinois的產(chǎn)品Nalcoag 1034A和1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)混合，然后在5分鐘內(nèi)加熱至回流。在冷卻到室溫后，添加13.2份1∶1混合的己二醇二丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。接著將溶劑減壓蒸除。在將溶劑蒸去約一半之后，再添加30份叔丁醇。將總溶劑和水蒸去，得到澄清溶液。向100份這種溶液中添加1.5份α，α-二乙氧基苯乙酮。
在STEAG-Hamatech公司的DVD-R2500型自動涂層設備內(nèi)，將這樣得到的可UV固化的涂層劑涂覆到來自自制產(chǎn)品的CD-R盤上，涂層并在2秒鐘內(nèi)于2200瓦/小時功率的UV燈下進行硬化。
所得涂層的性質(zhì)列于表1。
實施例2將52g的Nalcoag 1034A(膠體狀的硅溶膠)和10g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，溶于80g的異丁醇和80g的異丙醇中，并在30分鐘內(nèi)加熱至回流。在冷卻到室溫后，加入一滴50％的氫氧化鈉溶液。減壓去除溶劑。將粘稠的樹脂吸收入3.2g的二丙烯酸二甘醇酯，3.2g的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和4g的N-乙烯基吡咯烷酮中。在將溶劑和水蒸發(fā)后，向每100g所得反應混合物中添加入作為光引發(fā)劑的2.1g的苯甲酮和2.1g的甲基二乙醇胺。在STEAG-Hamatech公司的DVD-R2500型自動涂層設備內(nèi)將這種涂層劑涂覆在CD-RW上，涂層并如實施例1中所述方法硬化。
所得涂層的性質(zhì)列于表1。
實施例3(對比例)作為對比，使用市場上的耐刮漆，該耐刮漆特制適于對透明熱塑性塑料進行涂漆。這種漆可以以UVT200的商品名購得(生產(chǎn)商Red Spotand Varnish公司，Evansville，USA)。
在與本發(fā)明涂漆相同的使用條件下對基材進行涂覆。在旋轉涂膠機中，在3000轉/min下離心2秒。這里所得的層厚度為8.5微米(μm)。
所得涂層的性質(zhì)列于表1。
實施例4(對比例)作為對比，將一種特別推薦適于CD涂層的涂漆(型號DaicureClear SD-715，生產(chǎn)商Dainippon Ink & Chemical公司，Japan)，按照實施例3中所述方法涂覆到CD-R上。硬化后測得涂層厚度為5微米(μm)。
所得涂層的機械性能數(shù)據(jù)列于下表1中。
表1

涂層基材的電性能和耐候性列于表2中。
表2

BLER＝區(qū)塊錯誤率；相對于未涂層的產(chǎn)品的變化；糾錯單元/秒，它對于讀入糾錯來說是必需的。BLER可以描述為每秒鐘所出現(xiàn)的錯誤率。規(guī)格界限為每秒220個錯誤，其中對于CD-ROM，可接受的規(guī)格是以每秒鐘50個錯誤作為最大平均值而以每秒100個錯誤作為最大峰值。就這方面而言，將BLER作為盡可能少地出現(xiàn)的錯誤數(shù)是有著重要意義的，由此就可保證數(shù)據(jù)的完整性。
徑向噪音(RN)＝根據(jù)ISO/IEC10149所測得的磁軌變化，其在500至2500Hz的頻帶內(nèi)有著30納米的臨界值。如果磁軌遭到損壞RN就會出現(xiàn)。而如果RN峰值很高，伺服器就會跳過磁軌。平均值很高的RN水平就是信息坑受損的標志。
偏移(DEV)＝以角度(°)測得的與由金屬化表面視域所構成的平面的(高度)偏差值。DEV在10個分布于碟盤表面上不同的直徑處測得。該角度為盤中點和偏離平面的盤面之間的夾角。DEV的規(guī)格標準允許在邊緣區(qū)內(nèi)對于灌錄和非灌錄的CD-R都能有高度偏離值，為偏離平面+/-0.5mm。過高的偏離值會在聚焦時帶來很多問題并因此而造成HF信號的丟失。
盡管對比實驗中的涂層劑涂覆了很厚的厚度，但其硬度明顯更小一些且表現(xiàn)出很強的收縮，而這就會導致光學數(shù)據(jù)載體的彎折。
權利要求
1.光學數(shù)據(jù)存儲器，其特征在于其上設置有涂層，該涂層通過輻射固化一種可輻射固化的涂層劑而得到，而該涂層劑含有至少一種膠體金屬氧化物，至少一種烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一種水解產(chǎn)物，至少一種丙烯酸酯單體和任選地含有一種紫外光引發(fā)劑。
2.根據(jù)權利要求1的光學數(shù)據(jù)存儲器，其中可輻射固化的涂層劑是可紫外光固化的涂層劑，該涂層劑含有至少一種紫外光引發(fā)劑。
3.根據(jù)權利要求1或2的光學數(shù)據(jù)存儲器，其中可紫外光固化的涂層劑含有各以組合物總量計的(A)1％到60重量％的至少一種膠體金屬氧化物，(B)0.1％到50重量％的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一種水解產(chǎn)物，(C)25％到90重量％的至少一種丙烯酸酯單體，和(D)0.01％到15重量％的至少一種紫外光引發(fā)劑。
4.根據(jù)權利要求1至3之一的光學數(shù)據(jù)載體，其為基于聚碳酸酯的光學數(shù)據(jù)載體。
5.根據(jù)權利要求1至4之一的光學數(shù)據(jù)載體，其為基于聚碳酸酯的CD、DVD或DVD-R。
6.制造根據(jù)權利要求1至5之一的光學數(shù)據(jù)載體的方法，其特征在于將可輻射固化的涂層劑涂覆在基材上，通過離心方法調(diào)整到理想厚度，并接著進行固化。
7.可輻射固化的涂層劑用于光學數(shù)據(jù)載體涂層的用途，該涂層劑含有至少一種膠體金屬氧化物，至少一種烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一種水解產(chǎn)物，至少一種丙烯酸酯單體和任選地含有至少一種光引發(fā)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有涂層的光學數(shù)據(jù)載體及其生產(chǎn)方法，其中的涂層是通過輻射硬化一種可輻射硬化的涂層劑而得到的。該涂層劑含有至少一種膠體金屬氧化物，至少一種烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一種水解產(chǎn)物，至少一種丙烯酸酯單體和適當時還有的至少一種UV光引發(fā)劑。
文檔編號G11B7/2542GK1575324SQ02821036
公開日2005年2月2日 申請日期2002年10月22日 優(yōu)先權日2001年10月24日
發(fā)明者H·施泰因貝格, R·維斯佩爾 申請人:Ge拜爾硅股份有限公司, 拜爾材料科學股份公司