專利名稱：制造具有保護層的多層物品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造多層物品或?qū)訅后w的方法，其具有與襯底層、 特別是高容量光學(xué)信息儲存介質(zhì)如藍(lán)光盤結(jié)合的保護層。
背景技術(shù)：
一種新形式的光學(xué)信息儲存介質(zhì)，所謂的"藍(lán)光"盤(BD)，僅 僅近來才在商業(yè)上出現(xiàn)。藍(lán)光盤格式預(yù)期將代替錄像帶和目前的數(shù)字 通用盤(DVD)技術(shù)，并且可能成為計算機數(shù)據(jù)儲存、高清晰電影和 電視游戲的標(biāo)準(zhǔn)。
目前，藍(lán)光盤(BD)由用金屬或金屬合金濺射在一側(cè)上作為反射 層的1.1 mm襯底層、薄信息層(用于BD-ROM)、可記錄層(用于 BD-R)或可重復(fù)記錄層(用于BD-RE)和最后100微米保護頂涂層或 覆蓋層組成。覆蓋層由約100微米厚的、由相對昂貴的溶劑流延的聚 碳酸酯(PC)膜構(gòu)成，其借助于粘合劑根據(jù)情況粘合到襯底的信息層、 可記錄層或可重復(fù)記錄層。因為該PC膜容易有刮痕和獲得手印，所以 目前商業(yè)版的藍(lán)光盤密封在保護盒內(nèi)，該部件顯著地增加了產(chǎn)品成本。 藍(lán)光盤的信息、可記錄或可重復(fù)記錄層僅僅在其表面下約100微米， 因此與傳統(tǒng)的壓縮盤(CD)或數(shù)字多功能盤(DVD)表面可接受的表 面整體性相比，需要增加表面整體性。
現(xiàn)在正努力用盤上的保護涂層代替藍(lán)光盤的保護盒，甚至用較低成本但仍有效的替換物代替用作覆蓋層的PC膜。PC膜不僅是昂貴的 材料，而且在盤制造過程中難以裝配。認(rèn)為改進(jìn)藍(lán)光盤技術(shù)的一種方
法由2層可旋涂系統(tǒng)組成，其中將第一個94 98微米層旋涂到含有信
息的1.1 mm襯底層上，接著是提供耐摩擦性和抗手印性的第二個2 6
微米保護性硬涂層。也正在考慮單一 100mm層可旋涂系統(tǒng)，其將前面
提及的兩個涂布操作合并成使用單一涂布組合物的單一涂布步驟，所 述單一涂布組合物有效地組合了兩涂布系統(tǒng)的所有功能。
無論最終釆用的是兩-涂布或單一涂布保護層方法，制造用于藍(lán)光 盤的100微米覆蓋層(硬涂層)需要新的材料、制造方法和設(shè)備。這 些要求，特別是對新過程和設(shè)備的要求，以及與其開發(fā)相關(guān)的高投資 成本已經(jīng)阻礙了藍(lán)光盤格式的更廣泛使用。
可以利用現(xiàn)有的CD和DVD制造設(shè)備的方法將對加速藍(lán)光格式的 商業(yè)應(yīng)用具有影響。
當(dāng)前，藍(lán)光盤的覆蓋層用兩種方法中的一種制備。在一種方法中， 使用紫外光(UV)固化的粘合劑將100微米聚碳酸酯膜覆蓋層粘合到 l.lmm熱塑性襯底上。在第二種方法中，將100微米覆蓋層旋涂到1.1 mm熱塑性襯底上，接著UV固化。
發(fā)明簡述
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造具有保護層的多層物品的方法，所 述保護層包括
a) 將可固化保護層形成組合物施加到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)上；
b) 使可固化保護層形成組合物在剝離襯墊上固化；
c) 用步驟(b)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成多個剝離元件，每個剝離元件具有固
化保護層，所述固化保護層在其一側(cè)可剝離地粘合到剝離襯墊的剝離
涂層側(cè)，固化保護層的另一側(cè)暴露；
d) 利用布置在剝離元件的固化保護層的暴露層與襯底層之間的一
定量可固化粘合劑，將剝離元件的固化保護層的暴露側(cè)施加到襯底層， 以提供可固化多層物品；
e) 使可固化多層物品固化，以將剝離元件的保護層粘附性粘合到 襯底層上；和
f) 從剝離襯墊上分離固化的多層物品，以提供具有與襯底層上粘 合的保護層的多層物品。
當(dāng)前述方法應(yīng)用于制造藍(lán)光盤時，它以新方式利用現(xiàn)有設(shè)備、材 料和程序，以顯著降低的成本提供盤。
術(shù)語"可固化保護層"這里應(yīng)理解是指含有至少一種可固化單體 的組合物層，固化后該層對它所粘附性結(jié)合的襯底層的至少一側(cè)提供保護。
術(shù)語"襯底層"這里將理解是指預(yù)制層，由單層或單個層的組件 構(gòu)成，保護層施用于其的至少一側(cè)上。
術(shù)語"可固化"這里將理解是指包含一種或多種可固化單體的組 合物完全或部分固化至例如至少組合物的濕強度(green strength)，固 化可以通過任何合適的方法，例如熱固化、用UV、電子束等固化，根 據(jù)已知和常規(guī)的程序?qū)崿F(xiàn)。
發(fā)明的描述
后文將結(jié)合高容量光學(xué)信息儲存盤("光盤")，特別是藍(lán)光盤 (BD)的制造描述本發(fā)明的方法，其中盤的保護層將稱為"覆蓋層"。 制造光盤的方法包括至少下列操作
a) 將可固化覆蓋層形成組合物施加到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)上；
b) 使可固化覆蓋層形成組合物在剝離襯墊上固化；
c) 用步驟(b)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成多個剝離盤，每個剝離盤具有覆蓋層， 所述覆蓋層的一側(cè)可剝離地粘合到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)，覆蓋層的
另一側(cè)暴露；
d) 利用布置在剝離盤的覆蓋層的暴露側(cè)和預(yù)制的熱塑性襯底盤的 反射側(cè)之間的一定量可固化粘結(jié)粘合劑，將剝離盤的覆蓋層的暴露側(cè) 施加到預(yù)制的熱塑性襯底盤的反射側(cè)，以提供可固化盤組件；
e) 使可固化盤組件固化以將剝離盤粘合到熱塑性襯底上；和
f) 從剝離襯墊上分離出與熱塑性襯底盤粘合的剝離盤，以提供光盤。
A. 剝離襯墊
本發(fā)明的方法利用剝離襯墊，即具有剝離涂層的可彎曲片或膜， 或?qū)樱鳛樵谄渖闲纬晒獗P的保護覆蓋層部件的臨時表面。剝離襯墊 通過將剝離涂層施加于合適的襯墊的一側(cè)得到，所述襯墊例如聚酯片 或膜，其厚度為約0.01mm至約0.6mm，寬度超過盤形光學(xué)信息儲存 單元的直徑例如BD情況中為120 mm。
在一個實施方案中，可以將可固化剝離涂層形成組合物施加于襯 墊，例如可UV固化的硅酮環(huán)氧化合物和溶解在合適溶劑中的光引發(fā) 劑，此后通過暴露于UV光使該組合物固化，得到剝離涂層。
當(dāng)后面用在將覆蓋層粘合到熱塑性襯底過程中的可固化粘合劑是 可UV固化時，需要襯墊材料對UV光透明，以允許UV輻射從中穿透。
有利的是，本發(fā)明的方法是連續(xù)或半連續(xù)方法，因此將利用連續(xù) 或間歇地移動剝離襯墊條，沿其長度以預(yù)定的間隔進(jìn)行以下順序操作-將可固化覆蓋層形成組合物施用到剝離襯墊上、使覆蓋層形成組合物 固化以提供固化的覆蓋層和用覆蓋層-剝離襯墊臨時組件形成多個剝離
為:o
B. 覆蓋層
在具有剝離層的剝離襯墊的整側(cè)上形成光學(xué)信息儲存介質(zhì)的覆蓋
層部件。 一次全部或以幾次應(yīng)用將覆蓋層以一種或多種可固化液體組 合物應(yīng)用到剝離襯墊上，以便在固化后提供合適厚度的層，例如在第 一實施方案中約0.1微米至約100微米的厚度，在第二實施方案中約 0.01微米至約10微米的厚度。
在一個實施方案中，用輥涂方法施用該可固化組合物。凹版涂布、 浸漬(浸泡)涂布和簾幕涂布都是這里可以使用的合適的輥涂操作。
當(dāng)通過幾次施用可固化覆蓋層形成組合物而構(gòu)成覆蓋層時，單個 應(yīng)用的組合物可以與其它相同或不同。這里可以使用目前用來提供光 盤的保護性覆蓋層部件的任何已知和常規(guī)的可固化組合物。
在一個實施方案中，可固化覆蓋層形成組合物包括至少一種官能 化的膠體二氧化硅、至少一種可聚合單體和至少一種固化劑。當(dāng)根據(jù)
已知程序暴露于固化條件如uv輻射時，得到的固化組合物為這里的高
容量光學(xué)信息儲存盤提供了尺寸穩(wěn)定、耐刮痕和磨損性的保護覆蓋層。
c.剝離盤
覆蓋層形成組合物在剝離襯墊上固化后，用任何合適的操作，例 如用沖切或沖壓，從其得到多個盤形單元。標(biāo)準(zhǔn)尺寸的盤通常具有約
120mm的外徑、15mm的內(nèi)徑、以及保護覆蓋層和相關(guān)剝離襯墊的單 個厚度之和的厚度。盤形單元，現(xiàn)在稱為剝離盤，因而由可剝離地粘 附到臨時剝離襯墊的剝離層側(cè)的固化的覆蓋層構(gòu)成。
現(xiàn)在準(zhǔn)備將剝離盤粘合到熱塑性襯底部件上， 一旦實現(xiàn)，將產(chǎn)生 完全組裝的高儲存容量的光學(xué)信息介質(zhì)。
D.熱塑性襯底
在本發(fā)明的方法的一個實施方案中，將以上述方式得到的剝離盤 供給到常規(guī)DVD制造線的一側(cè)，代替通常與其相關(guān)的注射模型成形機
之一。在制造過程的該階段中，使用已知和常規(guī)的程序?qū)冸x盤永久 地粘合到預(yù)制的熱塑性襯底上。
簡而言之，將熱塑性襯底粘合到剝離盤上的過程由下列步驟組成 將一定量可固化粘合劑分配到同尺寸的預(yù)制熱塑性襯底盤反射側(cè)的內(nèi) 徑上，和此后將剝離盤放在其上。預(yù)制的熱塑性襯底盤的"反射側(cè)" 這里將理解為是指襯底根據(jù)已知和常規(guī)程序已經(jīng)施用反射層如鋁或銀 合金的側(cè)。
可以使用輕度的力按壓剝離盤，以更進(jìn)一步接觸熱塑性襯底盤上 的粘合劑。為了使放入的粘合劑移向盤"夾層結(jié)構(gòu)"的外徑，旋轉(zhuǎn)該 組件。然后，為了將剝離盤永久地粘結(jié)到熱塑性襯底上(通過布置在 其間的固化粘合劑)，使該組件經(jīng)歷固化條件，例如UV光。完成的盤 結(jié)構(gòu)的典型尺寸如下熱塑性襯底(包括信息層)/粘合劑層/剝離盤為 1.1 mm。粘合劑層和剝離盤的總厚度減去剝離襯墊的厚度通常為約100
微米。為了使用該盤，將剝離襯墊部件從粘合的盤組件分離，例如通
過剝離，得到的完整單元具有l(wèi).lmm襯底和100微米覆蓋層。
當(dāng)然，認(rèn)為上述每個操作，從剝離襯墊的制造到光盤單元的最終 裝配和任何任選的操作，都可以使用特別適合本發(fā)明過程的自動化高 速機器實現(xiàn)。
下列實施例用來說明應(yīng)用于光盤制造的本發(fā)明過程。 實施例
使用Dr. Schenk PROmeteus MT-146/藍(lán)光設(shè)備測定翹起。 A.可UV固化的覆蓋層形成組合物的制備
向配備溫度計、冷凝器、加料漏斗和頂部攪拌器的2升4頸燒瓶 裝入含有34重量％ Si02水溶液的300 g水性膠體二氧化硅(Nalco
1034A，得自Nalco) 、 300 g甲氧基丙醇、和5.1 g作為膠體二氧化硅 的官能化劑的苯基三甲氧基硅烷。該混合物在氮氣下加熱到8(TC，為 期2小時。加入一份0.5 g的三乙胺，在8(TC下再繼續(xù)混合1小時。在 將總共360 g甲氧基丙醇連續(xù)加到該批料中的同時，加熱該混合物以蒸 去水，直到該批料溫度達(dá)到ll(TC。將該批料冷卻至9(TC，加入0.5g 三甲胺和15 g六甲基三硅氮烷(膠體二氧化硅表面上殘余的羥基的封 端劑)。隨后加熱該批料以在ll(TC下回流1小時。施加輕度真空以蒸 去約50 g溶劑。將現(xiàn)在含有官能化和封端的膠體二氧化硅的批料冷卻 到4(TC，與67.3 g環(huán)氧樹脂、3，4-環(huán)氧-環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧 酸酯(Cyracure UVR6105,得自Dow Chemical)合并。在環(huán)氧樹脂 完全溶解后，施加真空以蒸去溶劑。在13mmHg的完全真空下將該批 料逐漸加熱到IO(TC，在這些條件下保持30分鐘以完全去除揮發(fā)物。 在去除揮發(fā)物之后，將批料溫度降到6(TC，將77.8g3-乙基-3-羥基甲 基氧雜環(huán)丁垸(Cyracure UVR6000，得自Dow Chemical)和16.9 g Joncryl 587AC (50%活性的丙烯酸酯多元醇的丙酮溶液，得自Johnson Polymers)加到該批料中。在Joncryl 587AC完全溶解后，通過真空去 除丙酮。將該批料進(jìn)一步冷卻至40。C，通過與3.0glrgacure 250 (得 自Ciba Specialty Chemicals)和15.0 g預(yù)混合的10%Irgacure 2959 (得 自Ciba Specialty Chemicals)的Cyracure UVR6105溶液混合而催化。
B. 可UV固化的剝離形成組合物的制備
通過將100份得自GE Advanced Materials-Silicone的可UV固化 硅酮環(huán)氧化物UV9315與2.5份得自GE Advanced Materials的碘鎰光引 發(fā)劑UV9390C混合，制備可UV固化的剝離形成組合物。然后將該樹 脂以20。/。(w/w)濃度溶解在含有9份己烷和1份丙酮的溶劑混合物中。
C. 可UV固化的粘合用粘合劑的制備
通過將78.6份得自RahnUSA Corp.的聚酯樹脂Genomer 6083 HD、 17.3份己二醇二丙烯酸酯和4.1份Darocure 1173 (得自Ciba Specialty Chemicals的自由基光引發(fā)劑)混合直到完全溶解，制備可UV固化的
粘合用粘合劑。
D.剝離盤的制造
通過用上述可UV固化的剝離形成溶液以約100微米厚度涂布透 明聚酯襯墊(5mil厚)，制備剝離襯墊。用配備H燈泡的Fusion UV 以1.5 W/cm"的強度和1 J/cn^的總劑量完全固化該涂層。隨后使用#48 繞線棒將上述可UV固化覆蓋層形成組合物施加到剝離襯墊上。用配備 H燈泡的Fusion UV以1.5 W/cn^的強度和3 J/cm2的總劑量固化該涂 層。從該涂布覆蓋層的剝離襯墊上沖壓外徑120 mm和內(nèi)徑15 mm的 剝離盤。
通過將剝離盤粘合到預(yù)制的盤形熱塑性襯底上，組裝得到完成的 盤。該操作由下列步驟組成將上述可UV固化的粘合用粘合劑分配到 直徑120mm和厚1.1 mm的盤形襯底(GENoryl :聚苯醚(PPO)和 聚苯乙烯(PS)的混合物)的內(nèi)徑上，然后將剝離盤放在其上，與襯 底盤相配準(zhǔn)。使用輕微的力度按壓剝離盤，以更進(jìn)一步接觸粘合劑。 然后，為了使粘合劑移向該組件的外徑，旋轉(zhuǎn)整個組件。以1.5W/cm2 強度和3 J/cn^總劑量的UV燈穿透該聚酯剝離襯墊，使粘合劑固化。 剝離襯墊易于剝離而不損壞下面的保護覆蓋層。去除剝離襯墊后，完 全組裝的高儲存容量信息儲存盤測定的平均徑向偏差為-0.1K。
盡管參照一些實施方案已經(jīng)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解，在不脫離本發(fā)明的范圍下可以作出許多變化和對其元素的等價 替換。另外，在脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍下可以作出許多修改以使特定 情況或物質(zhì)適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，希望本發(fā)明不局限于認(rèn)為是實 施本發(fā)明的過程的最佳模式公開的特定實施方案，而是本發(fā)明將包括 落在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施方案。
權(quán)利要求
1.一種制造具有保護層的多層物品的方法，包括a)將可固化保護層形成組合物施加到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)上；b)使可固化保護層形成組合物在剝離襯墊上固化；c)用步驟(b)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成多個剝離元件，每個剝離元件具有固化保護層，所述固化保護層的一側(cè)可剝離地粘附到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)，所述固化保護層的另一側(cè)暴露；d)利用布置在剝離元件的固化保護層的暴露側(cè)和襯底層之間的一定量可固化粘合劑，將剝離元件的固化保護層的暴露側(cè)施加到襯底層，以提供可固化多層物品；e)使可固化多層物品固化，以將剝離元件的保護層粘附性粘合到襯底層上；和f)從剝離襯墊上分離出固化的多層物品，以提供具有與襯底層粘合的保護層的多層物品。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述可固化保護層形成組合物 含有至少一種可熱固化單體、至少一種可UV固化單體、或者至少一種 可熱固化單體和至少一種可UV固化單體的混合物，和任選地含有官能 化的膠體二氧化硅。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述可固化保護層形成組合物 含有至少一種可UV固化單體和任選地含有官能化的膠體二氧化硅，并 且剝離襯墊對UV光透明。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述剝離元件從步驟(b)的結(jié)構(gòu) 沖壓或沖切而成。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述剝離元件是盤形。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述步驟(d)的襯底層用熱塑性 樹脂制造。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述步驟(d)的襯底層用熱塑性 樹脂制造，襯底層是盤形并具有與剝離元件的直徑基本相同的直徑。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中通過將可固化剝離層形成組合 物施加到襯墊和此后使剝離層形成組合物經(jīng)歷固化條件，從而得到步 驟(a)的剝離襯墊。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述剝離層形成組合物可熱固 化和/或可UV固化。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述剝離層形成組合物可UV 固化，并且所述襯墊是UV透明的片。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述片是柔性聚酯片。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中用輥涂操作將所述可固化保 護層形成組合物施加到所述剝離襯墊上。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述輥涂操作是凹版涂布、 浸涂和簾幕涂布中的一種。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述保護層由相同或不同組 合物的至少兩個連續(xù)施加并固化的層構(gòu)成。
15. —種結(jié)構(gòu)，包括a) 可固化硬涂層形成組合物的層；和b) 剝離襯墊，在該剝離襯墊的至少一側(cè)上具有剝離層，可固化硬涂層形成組合物的層在其固化后可剝離地粘附到該剝離襯墊的剝離層
16. 如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中通過將可固化剝離層形成組合物施加到襯墊的一側(cè)和此后使該剝離層形成組合物經(jīng)歷固化條件， 得到剝離襯墊的剝離層。
17. 如權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)，其中所述剝離層形成組合物可熱 固化和/或可UV固化。
18. 如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述可固化硬涂層形成組合 物的層可熱固化和/或可UV固化。
19. 如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述可固化硬涂層形成組合 物的層可UV固化，并且所述剝離襯墊對UV光透明。
20. 如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述可固化硬涂層形成組合 物的層在其固化后表現(xiàn)出耐刮痕和耐磨損和/或抗手印性。
21. —種制造具有保護層的光盤的方法，包括a) 將可固化覆蓋層形成組合物施加到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)上；b) 使可固化覆蓋層形成組合物在剝離襯墊上固化；c) 用步驟(b)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成多個剝離盤，每個剝離盤具有覆蓋層，覆蓋層的一側(cè)可剝離地粘附到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)，覆蓋層的另一側(cè)暴露；d) 利用布置在剝離盤的覆蓋層的暴露側(cè)與預(yù)制的熱塑性襯底盤的 反射側(cè)之間的一定量的可固化粘合用粘合劑，將剝離盤的覆蓋層的暴露側(cè)施加到預(yù)制的熱塑性襯底盤的反射側(cè)，以提供可固化盤組件；e) 使可固化盤組件固化，以將剝離盤粘結(jié)到熱塑性襯底上；和f) 從剝離襯墊上分離出與熱塑性襯底盤粘合的剝離盤，以提供光 盤。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述預(yù)制的熱塑性襯底盤具 有約1 cm至約50 cm的外徑和約0.1 mm至約5 mm的厚度。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述預(yù)制的熱塑性襯底盤具 有約3cm至約15cm的外徑和約0.9 mm至約1.3mm的厚度。
24. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述光盤是藍(lán)光盤。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述覆蓋層的厚度為約0.1 微米至約100微米。
全文摘要
提供一種制造具有保護層的多層物品的方法，包括a)將可固化保護層形成組合物施加到剝離襯墊的剝離涂層側(cè)上；b)使可固化保護層形成組合物在剝離襯墊上固化；c)用步驟(b)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形成多個剝離元件，每個剝離元件具有固化保護層，所述固化保護層的一側(cè)可剝離地粘附到剝離襯底的剝離涂層側(cè)，另一側(cè)暴露；d)利用一定量布置在剝離元件的固化保護層的暴露側(cè)和襯底層之間的可固化粘合劑，將剝離元件的固化保護層的暴露側(cè)施加到襯底層，以提供可固化多層物品；e)固化所述可固化多層物品，使具有保護層的多層物品與襯底層粘合；和f)從剝離襯墊上分離固化的多層物品，以提供具有與襯底層粘合的保護層的多層物品。前述方法尤其適合高容量光學(xué)信息儲存介質(zhì)，特別是藍(lán)光盤的制造。
文檔編號G11B7/254GK101194311SQ200680015937
公開日2008年6月4日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者廖文榜, 肖恩·E·阿姆斯特朗 申請人:莫門蒂夫功能性材料公司