专利名称：光学存储介质的耐刮涂覆方法
本
发明内容
在于一种用于生产光学数据载体材料和数据记录材料的透明耐刮涂层的方法。
背景技术：
近些年来，光学数据记录材料越来越多地用作为大量数据的可变记录介质和/或存储介质。如果将其置于比如激光照射下，则在这种记录介质中记录材料就会经历局部有限的光学性质(如吸收最大值，光反射性或消光系数)的改变。这种局部变化就可用以信息记录。
由于刮痕也会在用于读取激光的光学数据载体的读取面上产生局部的变化，因此就会导致错误信息并因此而干扰读入过程。纠错软件虽可以在一定程序上弥补这种由表面损伤而引起的读入错误，但众所周知其不适于对较严重的表面损伤进行纠正。
通常，将透明热塑性塑料(如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及其化学改性体)用于光学存储介质。这些热塑性塑料具有对尺寸变化的卓越机械稳定性、高透明度和冲击韧性，但是也在一定程度上易受到刮擦损伤。由此，聚碳酸酯基材就易于由于刮擦、磨损和机械侵蚀而遭到毁坏。由于已知所用的记录基材易受刮损，因此能否找寻到特别是降低读取面上这种易损性的技术方法就变得意义重大了。
为保护基材不受物理磨损，比较有利的措施是在基质材料上涂覆一层由防刮材料构成的涂层。因此，从可使用性、硬化速率、其技术特性以及特别是其光学和电学性质的角度看，透明耐刮的涂层得满足一系列要求。为此，乞今正推出了一些涂覆某种特定涂层材料的方法，其能使基材受到一定程度的防刮保护。
例如在专利US4455205和US4491508和US4198465中推荐使用可光硬化的丙烯酸酯作为塑料的防刮保护涂层。值得一提的作为可涂覆基质用的有各种塑料、金属和金属化的热塑性材料。然而其中未强调透明基材的涂覆。技术人员不可能显而易见地在光学透明数据载体上施用其中所记载的涂层剂，因为这类涂层剂中含有胶体二氧化硅。光学数据载体需要在所使用的读写激光波长范围内有着极高的透明度(＞80％透射率)，特别是光波在两过程中要穿过基材两次。该激光的波长范围不仅要包括达750nm的可见光，还要包括达300nm的紫外区。
另外，在专业文献中也记载有用于光学存储介质的各种保护涂层(参见Zech，Sple的“Review of Optical Storage Media”OpticalInformation Storage，177卷，1979，第56页以下或如US5176943，JP02260145)。
这类涂层材料由可UV或电子射线硬化的丙烯酸酯粘结剂组成，而该粘结剂中适当时还可以添加有滑爽添加剂和/或其它添加剂，并且通过离心铸造涂层法而任选地将该粘结剂以0.004到10微米涂层厚度涂覆到基材上。
在例如US5939163中记载了用于CD和DVD防刮保护的一些措施，该文献中公开了一种丙烯酸酯涂层，且所涂覆上去的涂层厚度为0.01-30微米，优选0.05-10微米。
其中所记载的涂层材料虽然能提供某种程度的防刮保护；但是该体系至今还是由于其防护效果过小而不能得以实施。此外，上述体系还会在气候作用(Bewitterung)下，即在某些气候条件下储存后，有变浑浊的趋势或是其对基材的粘结作用减小或丧失。
本发明的任务在于提供一种可经济地生产的耐刮且粘结在基材表面、位于光学存储介质读取面上的涂层，该涂层由于其膜硬度而在完成时效硬化后能保护基材表面不受机械刮伤，并且在所谓“气候作用”(即所说的耐候性测试)的外部环境影响下保持稳定并不会带入技术性能上的缺陷，如双折射的提高、信号的衰减、或是盘的弯折、表面的染污或模糊不清、由于聚焦的激光照射而引起的可读写性的改变。
已知的那些基于有机可光硬化的丙烯酸酯的体系提供了具有7到12微米之间层厚度的涂层，该涂层在硬化过程中会强烈收缩并且聚碳酸酯盘会由于所出现的收缩而扭曲变形，导致信息载体不可运行或不可读/写。
虽然通过适当的措施可以实现层厚度的降低，但是由此也会引起耐刮性的显著降低。
现已惊人地发现，如果使用特殊的可UV硬化的无机涂漆体系，那么不仅可以在基质材料上获得具有很好粘结性的涂层，得到足够的透明度，还能在涂层厚度较低的情况下获得卓越的耐刮性，由此光学数据载体的几何尺寸就不会产生变化，或者只会在允许的误差值范围内变化。
本发明所使用的丙烯酸酯树脂组合物含有烷氧甲硅烷基丙烯酸酯改性的金属氧化物，其通过烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的水解产物和金属氧化物的反应而形成。
由此本发明制备了光学数据存储器，其上设置有一涂层，而该涂层通过辐射硬化一种可辐射硬化的涂层剂而得到，所述涂层剂中含有至少一种胶体金属氧化物、至少一种烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一种水解产物、至少一种丙烯酸酯单体以及至少一种光引发剂。
为此，可辐射硬化的涂层剂中含有(A)1％到60重量％的至少一种胶体金属氧化物，(B)0.1％到50重量％的由至少一种优选是通式(I)的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯水解而形成的至少一种材料，(C)25％到90重量％的至少一种丙烯酸酯单体，优选具有通式(II)，和(D)0.01％到15重量％的至少一种光引发剂，以涂层剂的总重计。
合乎目的的胶体金属氧化物(A)包括有二氧化硅，二氧化锆，二氧化钛，氧化铝和氧化锌。
优选的是胶体二氧化硅。合乎目的的做法是，胶体金属氧化物以亚微米级金属氧化颗粒在水和/或有机溶剂介质中形成的分散体的形式使用。这种金属氧化物颗粒的胶体分散体是通过相应金属氧化物的水解，或是由相应碱金属盐的水溶液通过利用离子交换器进行碱金属离子的分离而得到的。由方法条件决定，所得到的金属氧化物的胶体水性或醇水分散体具有1到1000nm之间的粒径分布。为用于本发明的涂层剂中，颗粒大小应该优选不超过100nm。二氧化硅颗粒的典型粒径分布为5到40nm之间。
确定粒径分布的方法是借助光栅电子显微镜来光学测量所数出的颗粒数量，或是利用电子计数器(例如，Coulter-Multisizer 3，BeckmanCoultert Inc.或Laser Diffraction Sizer CDA 500，Malvern Instruments，Ltd.UK)进行。如果颗粒非常小(＜100nm)，则证明使用Zeta-Civern测量粒径来作为最精确的方法是可靠的。
金属氧化物，特别是SiO2颗粒包含四官能(Q)金属原子或硅原子，并向涂层物质提供硬度。这类胶体金属氧化物在处于溶胶状态时在其表面上具有羟基官能度。
这些官能度可以通过缩合反应而和例如通式(I)的三官能硅烷三醇丙烯酸酯(通过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)反应生成具有“核-壳”结构的颗粒。
胶体二氧化硅的分散体可以例如从不同的生产商那里购得，如DuPont，Nalco化学公司或Bayer公司。所得到的二氧化硅的胶体分散体可以是酸或碱形式的。对于涂层材料的生产来说，优选使用酸形式的，因为它们较之碱形式，能赋予涂层更好的性质。
Nalcoag 1034A.RTM就是一个具有满意性质的胶体二氧化硅的实例。其含有约34重量％的SiO2。在实例中，所述的值还含有水的份数。因此，例如520克Nalcoag 1034A.RTM中有约177克SiO2。
本发明的涂层剂中优选含有1到60重量％的胶体金属氧化物，特别优选5到40重量％，各以涂层剂的总量计。
本发明中所使用的组分(B)是优选具有通式(I)的一种甲硅烷基丙烯酸酯的水解产物 其中a为0到2的整数，优选为0，b为1到3的整数，优选为1，并且a+b的和为1到3，优选为1。
在通式(I)中，R表示具有1到8个碳原子的直链或支链烷基，具有3到8个碳原子的环烷基，或芳基部分中具有6到10个碳原子且适当时也可是取代的芳基。如果存在有多个基团R(a＝2)，则基团R相互可以相同或不同。具有1到8个碳原子的直链或支链的烷基包括如甲基、乙基、丙基、丁基等。
优选的R基团是甲基、乙基、丙基、环己基、己基、辛基、异丙基和异丁基。优选是烷基基团。特别优选的R是甲基和乙基。
适当时可是取代的具有6到10个碳原子的芳基基团包括如苯基或萘基基团，它们可以由一个或多个，优选一至三个取代基取代，而所述取代基又选自具有1至6个碳原子的烷基基团和卤素原子，如氟、氯、溴或碘。这些芳基基团有如苯基、甲苯甲酰、二甲苯基、萘基、氯苯基等。
对于R，优选的芳基基团是苯基。
通式(I)中的R1表示氢、具有1至8个碳原子的直链或支链烷基基团、具有3至8个碳原子的环烷基，或芳基部分中具有6到10个碳原子的、优选地被取代的芳基，且当存在有多个基团R1时(a+b＞1)，它们可以彼此相同或不同。至于具有1至8个碳原子的直链或支链烷基基团或具有6至10个碳原子的任选地被取代的芳基基团以及它们的优选定义，可以参阅对取代基R的阐述。
优选的R1是甲基或乙基。
通式(I)中的R2是氢，具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或具有6至10个碳原子的任选地被取代的芳基基团，并且基团R2彼此间可以相同或不同。
至于具有1至8个碳原子的直链或支链烷基基团或具有6至10个碳原子的任选地被取代的芳基基团以及它们的优选定义，可以参阅对取代基R的阐述。
优选的R2是氢和/或甲基，其中特别是位于羰基碳原子邻位上的碳原子也可以带有甲基基团作为R2(甲基丙烯酸酯)。优选取代基R2都是氢，同时位于羰基碳原子邻位碳原子上的取代基R2也可以是甲基。
通式(I)中的R3是单键，或者是亚烷基部分中具有1至8个碳原子的直链或支链的、任选地被取代的亚烷基(链烷二基基团)，或者是在亚芳基基团部分中具有6至10个碳原子的任选地被取代的亚芳基基团(芳基二基基团)。任选地，亚烷基优选被一至三个、更优选一个取代基取代，而该取代基选自卤素和羟基。优选地，亚芳基优选被一至三个、更优选一个取代基，而该取代基选自具有1至6个碳原子的烷基基团，卤素如氟、氯、溴或碘，和羟基。
R3的实例包括直链的亚烷基基团如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基等，优选为非支链的基团，任选地支化的具有2至8个碳原子的卤代亚烷基，任选地支化的具有2至8个碳原子的羟基化亚烷基，具有6至10个碳原子的亚芳基如亚苯基(1，2-、1，3-和1，4-亚苯基)，甲代亚苯基、亚萘基等，亚芳基部分中具有6至10个碳原子的卤代亚芳基自由基等。
优选的R3是单键、亚甲基或亚乙基。
本发明中所使用的通式(I)的甲硅烷基丙烯酸酯本身已是公知的，并尤其记载在例如相关的US4491508中。
通式(I)的甲硅烷基丙烯酸酯优选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。
在本发明中所使用的涂层剂中含有的优选具有通式(I)的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的水解产物(B)，通过使烷氧甲硅烷基丙烯酸酯和水接触而制得。
这里所指的是部分或是完全水解的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯。通过水解而形成相应的羟基甲硅烷基丙烯酸酯，它们可以相互间并和胶体金属氧化物的羟基基团进行缩合反应。
可以认为，所述水解产物和胶体金属氧化物反应形成Si-O-金属键。
就如以下将要进一步更详尽地阐述的本发明涂层剂的生产过程中所述的，甲硅烷基丙烯酸酯水解产物可在制备本发明所用的涂层剂之前或之中形成的。
本发明涂层剂中所用的材料(B)的量，合理地应为0.1到50重量％，优选1到15重量％，各以涂层剂的总量计。
本发明中所用的丙烯酸酯单体(C)优选具有通式(II) 其中n为1至6中的一个数，R4为氢、具有1至8个碳原子的直链或支链烷基基团或是在芳基部分中具有6至10个碳原子的任选地被取代的芳基，并且取代基R4可以相互是相同或不同的，R5表示任选地被取代的一价到六价的有机基团。
n优选是1至4的整数，特别优选是2至4。
对R4来说，具有1至8个碳原子的直链或直链烷基基团或是任选地被取代的具有6至10个碳原子的芳基基团及其优选的定义，都可以参阅对通式(I)的取代基R的阐述。
优选R4表示氢和/或甲基，其中特别是位于羰基碳原子邻位的碳原子也可以带有甲基基团作为R4(甲基丙烯酸酯)。优选取代基R4也都是氢(丙烯酸酯)，同时位于羰基碳原子邻位碳原子上的取代基R4也可以是甲基(甲基丙烯酸酯)。
R5包括一价到六价、优选两价到四价的有机基团，它们可任选地被取代。价对应于丙烯酸酯基团的数目n。优选R5包括任选地被取代的直链或支链且具有1到20、优选1到10个碳原子的脂族或芳族的烃基团。至于两价的基团，可以参见上述对R3定义的基团。
任选地，R5优选表示一至三个取代基，如卤素或羟基。
通式(II)的丙烯酸酯单体包括单官能和多官能的丙烯酸酯单体。
单丙烯酸酯包括任选地被羟基取代的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯，如丙烯酸羟乙酯等。在本发明的制剂中，所含的具有通式(II)的丙烯酸酯单体量为至少5重量％到25重量％，优选5到10重量％，以保证提高在所用基材上的粘结性。
优选在本发明中所使用的涂层剂中含有至少一种具有至少两个烯属不饱和基团的丙烯酸酯，并能选择性地同时含有单官能或多官能的丙烯酸酯。
通式(II)的多官能丙烯酸酯的实例包括具有如下结构式的二丙烯酸酯
等。
具有如下结构式的三丙烯酸酯 等。
具有如下结构式的四丙烯酸酯
等。
这几类丙烯酸酯本身是公知的，可以参见例如记载于US4491508以及US4198465中的那些。
优选本发明中所使用的涂层剂包含由两种或多种具有通式(II)的多官能丙烯酸酯单体组成的混合物，更优选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组成的混合物的涂层剂中，合理的二丙烯酸酯对更高官能的丙烯酸酯的重量比为0.5∶99到约99∶0.5，特别优选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组成的混合物。
例如，二丙烯酸酯和多官能丙烯酸酯组成的混合物可以包含含有三羟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羟甲基丙烷三丙烯酸酯的二甘醇二丙烯酸酯。特别优选的是，含有两个通式(II)的多官能丙烯酸酯单体的涂层剂。
本发明所用的涂层剂中丙烯酸酯单体(C)的量适宜地为25到90重量％，优选40到85重量％，各以组合物的总重计。
在本发明的一个特殊实施方式中，作为成分(C)的单官能丙烯酸酯(n＝1)的份数为，以成分(C)的总重计，5至50重量％，优选5至25，更优选5至10重量％。
本发明中所用的可光致交联的涂层剂含有感光所需量的至少一种光引发剂(D)，即该用量要适于产生UV光硬化作用。通常该所需用量范围为0.01到15重量％，优选0.1到10重量％，1到8重量％，更优选1.5到7重量％，以涂层组合物中所有成分的总量计。如果光引发剂用量更多，所得到的涂层剂就会更快地时效硬化。
可以作为光引发剂(D)使用的有例如在US专利4491508和4455205中所提到的那些。适用于本发明的如苯甲酰甲酸甲酯一类光引发剂可以以各种商品名购得。
本发明所使用的UV硬化的涂层剂优选基本上由组分(A)到(D)组成。但是技术人员公知，适当时还可以向本发明所使用的涂层剂中添加入其他一些本身已公知的助剂，并且其用量不应影响到本发明任务的解决。这些助剂有如可溶性盐、皂、胺、非离子和阴离子表面活性剂、酸、碱以及能防止凝胶化的物质。此外还可以添加各种流动助剂和交联剂、光稳定剂和颜料。
这类添加助剂记载在例如US专利4491508和4455205中。
还可以向涂层组合物中添加不同的表面活性助剂，它们本身是公知的并不需要另加阐述。它们都记载在例如Kirk-Othmer“Encyclopedia of Chemical Technology”，第19册，Interscience出版社，纽约，1969，第507-593页，以及“Encyclopediaof Polymer Science and Technology”，第13册，Interscience出版社，纽约，1970，第477-486页。
另一些非丙烯基单体如N-甲基吡咯烷酮或苯乙烯，也可以如一些单丙烯酸酯如丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯或甲基丙烯酸羟基乙酯一样既有助于改善固化的产物膜的特性，提高其柔韧性，也有助于改善其在基质材料上的粘结性。此外，它们还以降低粘度的方式作用于混合物制剂。
本发明所使用的可UV固化的涂层剂可以通过将组分(A)至(D)以及适当时还存在的另一些组分共同混合而制备得到。
在混合过程中，可以在有含水胶体金属氧化物和可与水互混的醇的存在下水解甲硅烷基丙烯酸酯。在另一工序中可以将含水胶体金属氧化物添加到甲硅烷基丙烯酸酯中，而该甲硅烷基丙烯酸酯在水-醇溶液中，于室温下或所用溶剂的回流温度下进行水解。
合适的溶剂包括有，比如，所有能与水混合的醇以及醇-溶剂共沸物。这种溶剂的实例有异丙醇，4-甲氧基丙醇，正丁醇，2-丁醇，乙醇和类似的醇。
为得到不含溶剂的产品，要将水和醇的共沸混合物从制剂中馏出。在原始水解混合物中不使用醇的这种情况下，要追加为蒸馏共沸物所需的醇，用以将混合物中所含的水完全去除。
本发明还进一步涉及到一种在光学数据载体(如CD、超音频CD，CD-R，CD-RW，DVD，DVD-R，DVD-RW和DVR)的读取面上进行涂层的方法。有关目前已知的光学和磁光数据载体体系系统地概括于下表中。优选的体系是CR-R，CD-RW，DVD，DVD-R，DVD-RW和DVR。
表种类 数据输入 性能实施例CD-ROM 数据由制造 数据不可构造和信息存储类DVD-ROM商输入 去除似于CD-DA(数字音频)CD-R 数据可由 数据不可聚合物基片(PC)，其中DVD-R 使用者写入 去除存储层由下列构成不可再写入 -金属/聚合物数据-颜料/聚合物CD-RW 数据可由 数据可去除 聚合物基片(PC)，其DVD-RW 使用者写入 可再中存储层基于写入数据-磁光记录(MO-R)DVR-相变记录(PC-R)CD-DA ＝光盘-数字音频CD-ROM ＝光盘-只读记忆，DVD-ROM＝数字式多用盘-只读记忆CD-R ＝光盘-可记录，DVD-R ＝数字式多用盘-可记录CD-RW ＝光盘-可再写，DVD-RW ＝数字式多用盘-可再写DVR＝高密盘-可记录使用如上所述的可UV固化的涂层剂而在这些光学数据载体上获得耐刮涂层。
本发明被涂层的光学数据存储器一般由透明热塑性材料组成，如基于双酚-A的聚碳酸酯(BPA-PC)，基于三甲基-环己基-双酚-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，环聚烯烃共聚物COC513(生产商Ticona GmbH，Nippon Zeon，日本，Japan Synthetic Rubber，日本)，氢化的聚苯乙烯(HPS)(生产商Dow Chemical)以及非晶聚烯烃和聚酯(生产商Kodak Corp.，美国)。
如果是对圆盘形的一类的光学数据载体，如CD，DVD和DV-R进行涂层，则要借助离心铸造法将可UV固化的涂层剂涂覆到各个盘上去，并接着通过UV辐射作用将其固化。
为此，优选将盘在成型生产线中的无尘室内，或者是在用去离子空气预处理之后——如果其是在预成型步骤中生产得的——在离心铸造室内用过程所需量的涂层材料以液体圆环状或螺旋状进行涂覆，接着通过提高基材的转速至每分钟1000到10000转的转数而在1.0到10秒钟内均匀分布到基材表面上去，并将过量的离心甩去。也可以借助转数程序来设计离心甩脱的工序，从而使得径向的层厚度分布尽可能地保持恒定。
该工序在基材表面制出了层厚为0.001到100微米之间的均匀液体膜。可得到的层厚度取决于涂层材料的流变性如粘度，离心转盘的转数和在离心甩脱工序中高转数的持续作用时间。
基材表面上未固化的膜应该直接在离心甩脱的工序后利用适合的辐射手段，如UV或电子束来进行固化，但优选使用紫外线辐射；合理的温度是从室温到约45℃。该过程中，合适的UV辐射源是例如非脉动的辐射源。在UV辐射固化的生产实践中不能使用脉动的辐射源。原则上，对于可辐射交联的涂层材料的固化可以使用电子束(EB)，但是实践证明，EB硬化装置从其处理时间来看是过于耗时且缓慢的。
在所用系统中，所用UV灯的辐射功率在1000到20000瓦之间变化，优选约1600到2200瓦(对于CD，CD-R，CD-RW和DVD)。所用的UV灯(生产商Singulus公司；型号200BTZ/DF)是高压水银灯，其可变功率范围为1000到20000瓦/小时。但也可以使用另外一些标准水银灯，只要它们在对应于固化的UV范围内(250至400nm，但优选在360至380nm)具有相应的功率。
通常在这种固化方法中所采用的惰性气氛，如氮气氛，在该方法中不需要。
所得的固化涂层厚度应优选为最大100微米，用以保证得到充分的彻底固化。在彻底固化过程中通过收缩，更大的层厚度会导致光学数据载体的变形(表面凹陷)，从而使其不再可读写。优选的层厚度在100到1微米。特别优选的层厚度在10到3微米。
本发明所用的涂层剂通常形成读写面，即激光辐射可以透过的涂层光学数据载体面的外层。但是其既能被用于读写面涂层也可以用于相对面的涂层。
本发明所制备的涂层能提供一系列相对于现有技术的优点。
该涂层对于其基材有着特别好的粘附性，特别是对于聚碳酸酯，又特别是在通过CD、DVD和DV-R的耐候性测试进行时效老化之后。
较之于现有技术中所用的涂层，本发明所制备的涂层还具有更好的硬度和耐刮性。
此外，如果本发明所制备的涂层应用于CD或DVD上，则其既不会带来“电子噪音”也不会导致别的一些会对读取精度或可写性产生不利影响的缺陷。
以下实施例将用以阐述本发明。
在实施例中采用了以下测试方法1.耐候性测试在耐候性测试中，将涂层的CD或DVD放置于某些人工调节的气候条件中(温度70℃；相对空气湿度50％；存放时间96小时；在该测试的一个极端方案中将CD或DVD放置于其他条件下温度80℃；相对空气湿度95％，存放时间96小时；在该测试的另一个极端方案中将CD或DVD放置于其他条件下温度70℃；相对空气湿度90％；存放时间500小时)。在上述各条件下的存放时间结束后，再将CD或DVD在标准气候下放置24小时，并接着测量其平面性(Planaritt)的偏差值。另外，涂层状况用肉眼即能进行观察，但是看不到有涂层脱落之处。
此外，通过划格法附着力测试在耐候性测试进行之前和之后对涂层的粘结情况进行检查。所述的划格法附着力测试是如下进行的，即利用多用刀平行切割入CD/DVD材料。然后将盘片旋转90°并重复操作。由此在涂层上制造出1mm2标准的划格。用比如型号为3M Scotch710的粘结带快速覆盖划格，然后再将带子从上面扯下。
如果所制成的方片之一由于粘结带而从基材上脱落下来，则说明样品没有通过划格法附着力测试。该测试要在每一个样品上重复三次。
2.耐刮性根据铅笔硬度法和“Taber磨蚀机”法来确定耐刮性。
在铅笔硬度法中，将市场上通用的2mm直径的铅笔芯在精细的金刚砂纸上进行两面打磨，以形成一刀口。用手将该刀口置于涂层上并向前推。如果所用的铅笔芯硬度大于进行试验的涂层的硬度，则会在涂层表面形成刻痕；如果铅笔芯比待实验的基材软，则笔芯不会留下刻痕(刮痕)。将刚好不会在涂层表面制造出刮痕来的那一铅笔硬度作为涂层的硬度。试验要在每个样品上各重复三次。
Taber磨蚀机使用圆形盘片，该盘片中心设置有孔洞。Taber磨蚀机设计有CS-10F齿轮，这些齿轮被新构造为总共500个周期，方法是让它们以15个周期分布在一个S-111-盘上。这里所用的重量为500g。在每个有涂层的盘片上，在4个未来将要磨损的位置处用GARDNER浊度测试仪测量浊度。将样品磨损过一定的齿轮数，并将粘附的颗粒清除干净。将按照相同操作所计算得到的浊度值减去起始浊度的浊度差作为Delta雾度。每个测试都要在5个样品上进行。
实施例1将50份叔丁醇，16.6份来自Nalco公司，Oak Brook，Illinois的产品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分钟内加热至回流。在冷却到室温后，添加13.2份1∶1混合的己二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。接着将溶剂减压蒸除。在将溶剂蒸去约一半之后，再添加30份叔丁醇。将总溶剂和水蒸去，得到澄清溶液。向100份这种溶液中添加1.5份α，α-二乙氧基苯乙酮。
在STEAG-Hamatech公司的DVD-R2500型自动涂层设备内，将这样得到的可UV固化的涂层剂涂覆到来自自制产品的CD-R盘上，涂层并在2秒钟内于2200瓦/小时功率的UV灯下进行硬化。
所得涂层的性质列于表1。
实施例2将52g的Nalcoag 1034A(胶体状的硅溶胶)和10g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，溶于80g的异丁醇和80g的异丙醇中，并在30分钟内加热至回流。在冷却到室温后，加入一滴50％的氢氧化钠溶液。减压去除溶剂。将粘稠的树脂吸收入3.2g的二丙烯酸二甘醇酯，3.2g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和4g的N-乙烯基吡咯烷酮中。在将溶剂和水蒸发后，向每100g所得反应混合物中添加入作为光引发剂的2.1g的苯甲酮和2.1g的甲基二乙醇胺。在STEAG-Hamatech公司的DVD-R2500型自动涂层设备内将这种涂层剂涂覆在CD-RW上，涂层并如实施例1中所述方法硬化。
所得涂层的性质列于表1。
实施例3(对比例)作为对比，使用市场上的耐刮漆，该耐刮漆特制适于对透明热塑性塑料进行涂漆。这种漆可以以UVT200的商品名购得(生产商Red Spotand Varnish公司，Evansville，USA)。
在与本发明涂漆相同的使用条件下对基材进行涂覆。在旋转涂胶机中，在3000转/min下离心2秒。这里所得的层厚度为8.5微米(μm)。
所得涂层的性质列于表1。
实施例4(对比例)作为对比，将一种特别推荐适于CD涂层的涂漆(型号DaicureClear SD-715，生产商Dainippon Ink & Chemical公司，Japan)，按照实施例3中所述方法涂覆到CD-R上。硬化后测得涂层厚度为5微米(μm)。
所得涂层的机械性能数据列于下表1中。
表1
涂层基材的电性能和耐候性列于表2中。
表2
BLER＝区块错误率；相对于未涂层的产品的变化；纠错单元/秒，它对于读入纠错来说是必需的。BLER可以描述为每秒钟所出现的错误率。规格界限为每秒220个错误，其中对于CD-ROM，可接受的规格是以每秒钟50个错误作为最大平均值而以每秒100个错误作为最大峰值。就这方面而言，将BLER作为尽可能少地出现的错误数是有着重要意义的，由此就可保证数据的完整性。
径向噪音(RN)＝根据ISO/IEC10149所测得的磁轨变化，其在500至2500Hz的频带内有着30纳米的临界值。如果磁轨遭到损坏RN就会出现。而如果RN峰值很高，伺服器就会跳过磁轨。平均值很高的RN水平就是信息坑受损的标志。
偏移(DEV)＝以角度(°)测得的与由金属化表面视域所构成的平面的(高度)偏差值。DEV在10个分布于碟盘表面上不同的直径处测得。该角度为盘中点和偏离平面的盘面之间的夹角。DEV的规格标准允许在边缘区内对于灌录和非灌录的CD-R都能有高度偏离值，为偏离平面+/-0.5mm。过高的偏离值会在聚焦时带来很多问题并因此而造成HF信号的丢失。
尽管对比实验中的涂层剂涂覆了很厚的厚度，但其硬度明显更小一些且表现出很强的收缩，而这就会导致光学数据载体的弯折。
权利要求
1.光学数据存储器，其特征在于其上设置有涂层，该涂层通过辐射固化一种可辐射固化的涂层剂而得到，而该涂层剂含有至少一种胶体金属氧化物，至少一种烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一种水解产物，至少一种丙烯酸酯单体和任选地含有一种紫外光引发剂。
2.根据权利要求1的光学数据存储器，其中可辐射固化的涂层剂是可紫外光固化的涂层剂，该涂层剂含有至少一种紫外光引发剂。
3.根据权利要求1或2的光学数据存储器，其中可紫外光固化的涂层剂含有各以组合物总量计的(A)1％到60重量％的至少一种胶体金属氧化物，(B)0.1％到50重量％的烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一种水解产物，(C)25％到90重量％的至少一种丙烯酸酯单体，和(D)0.01％到15重量％的至少一种紫外光引发剂。
4.根据权利要求1至3之一的光学数据载体，其为基于聚碳酸酯的光学数据载体。
5.根据权利要求1至4之一的光学数据载体，其为基于聚碳酸酯的CD、DVD或DVD-R。
6.制造根据权利要求1至5之一的光学数据载体的方法，其特征在于将可辐射固化的涂层剂涂覆在基材上，通过离心方法调整到理想厚度，并接着进行固化。
7.可辐射固化的涂层剂用于光学数据载体涂层的用途，该涂层剂含有至少一种胶体金属氧化物，至少一种烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一种水解产物，至少一种丙烯酸酯单体和任选地含有至少一种光引发剂。
全文摘要
本发明涉及一种具有涂层的光学数据载体及其生产方法，其中的涂层是通过辐射硬化一种可辐射硬化的涂层剂而得到的。该涂层剂含有至少一种胶体金属氧化物，至少一种烷氧甲硅烷基丙烯酸酯的至少一种水解产物，至少一种丙烯酸酯单体和适当时还有的至少一种UV光引发剂。
文档编号G11B7/2542GK1575324SQ02821036
公开日2005年2月2日 申请日期2002年10月22日 优先权日2001年10月24日
发明者H·施泰因贝格, R·维斯佩尔 申请人:Ge拜尔硅股份有限公司, 拜尔材料科学股份公司