專利名稱：盤的模塑方法以及模塑盤的制作方法
背景技術(shù)：
目前的高性能存儲(chǔ)技術(shù)包括提供高的存儲(chǔ)能力的光、磁和光磁介質(zhì)。通常以幾十億比特/平方英寸盤表面積(吉比特/平方英寸(Gbits/in2))表示的面密度等于線密度(每英寸軌道的信息比特?cái)?shù))乘以每英寸軌道的軌道密度(trackdensity)。提高的面密度已經(jīng)成為每兆字節(jié)的價(jià)格下降的關(guān)鍵因素，且工業(yè)上繼續(xù)要求進(jìn)一步增大面密度。
聚合物數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)用在下述領(lǐng)域中，例如光盤(CD)和可記錄或可再寫入光盤(例如，CD-R和CD-RW)以及相似的具有相對低的面密度(例如，小于約1Gbits/in2)的裝置，其通常是需要使用具有低的雙折射性能和具有好的光學(xué)性能的基板的通讀裝置。
不像CD，具有高的面密度性質(zhì)(通常至多或大于約5Gbits/in2)的存儲(chǔ)介質(zhì)使用第一表面或近場讀/寫技術(shù)，以增大面密度。對于這種存儲(chǔ)介質(zhì)，雖然基板的光學(xué)性能不是相應(yīng)的，但是基板的物理和機(jī)械性能變得更為重要。對于高的面密度的應(yīng)用，包括第一表面應(yīng)用，存儲(chǔ)介質(zhì)的表面品質(zhì)會(huì)影響讀取裝置的正確性、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力以及基板的復(fù)制質(zhì)量。而且，使用時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)的物理特性還會(huì)影響存儲(chǔ)和取回(retrieve)數(shù)據(jù)的能力；即，如果介質(zhì)的軸向位移太大，會(huì)阻止正確地取回?cái)?shù)據(jù)和/或損壞讀/寫設(shè)備。
高清晰度電視方面的最近發(fā)展需要使用工業(yè)已知的獨(dú)特的高密度記錄介質(zhì)作為數(shù)字視頻記錄材料(DVR，例如BLU-RAY DISC)。DVR盤組件(diskassembly)通常包括金屬化處理在1.1毫米(mm)厚的基板上并且被光學(xué)膜通過透明粘合劑覆蓋的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。
所述基板通常是聚合物材料，其可以是與所述光學(xué)膜相同或不同的材料。該組件必須符合關(guān)于盤的平整度的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，偏離該規(guī)范稱作徑向傾斜(radial tilt)。所述組件在整個(gè)壽命周期所暴露的環(huán)境需要徑向傾斜的變化最小?？梢酝ㄟ^在80℃熱老化該盤100小時(shí)而后測量徑向傾斜來進(jìn)行確定盤的尺寸穩(wěn)定性的預(yù)測試驗(yàn)。時(shí)間、溫度和濕度都會(huì)影響含有表現(xiàn)不同收縮率的材料層的組件的傾斜。
除了盤的平整度，盤組件還必須滿足特征復(fù)制(feature replication)所需的最低要求。通常，使用含有模具嵌件或壓模物(stamper)的模具母體(mouldmaster)來模塑盤基板，所述壓模物包含具有微米或納米范圍內(nèi)的特定尺寸特征的圖案。模塑時(shí)，盤基板獲得作為壓模物圖案的負(fù)圖的圖案。在測量時(shí)，復(fù)制的圖案必須具有與壓模物上的圖案基本相同的溝槽(groove)。為使存儲(chǔ)介質(zhì)具有高的面密度性能，經(jīng)常需要對壓模物的特征的復(fù)制率為90％或更高。
使用目前可獲得的材料和方法難以一貫地和可靠地滿足具有高的面密度性能的存儲(chǔ)介質(zhì)所需要的要求。因此，本領(lǐng)域中仍然需要一種模塑盤基板的方法，以使盤基板的尺寸穩(wěn)定性和溝槽深度復(fù)制性能達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開一種盤的模塑方法，所述方法包括注塑聚合物材料以根據(jù)模塑模型形成盤，所述模塑模型包含模塑參數(shù)和模塑參數(shù)值；測試由所述盤制造的盤組件的徑向傾斜變化；基于導(dǎo)致由所述盤制造的盤組件具有位于所選值范圍內(nèi)的徑向傾斜變化的模塑參數(shù)值，產(chǎn)生更新的(updated)模塑模型；以及重復(fù)模塑、測試和制造步驟，以形成最終的盤和最終的模塑模型，其中由最終的盤制造的盤組件在老化后表現(xiàn)出小于或等于約0.35度的徑向傾斜變化值(在55mm的半徑處測量)。
在另一實(shí)施方案中，盤的模塑方法包括在約330-約370℃的熔融溫度下將聚合物材料注塑到模具中以形成盤，所述模具的模具溫度為約90-約130℃且其合模力(clamp tannage)為約12-約35噸。
通過下面的附圖和詳細(xì)描述舉例說明上述和其他特征。


圖1表示模塑參數(shù)對通過初始模塑作業(yè)制備的盤組件的徑向傾斜變化和溝槽深度的影響。
具體實(shí)施例方式
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過仔細(xì)地選擇用于模塑制品的特定模塑條件來顯著降低模塑制品(特別是盤和盤基板)中的模塑殘余應(yīng)力?；鍍?nèi)的模塑殘余應(yīng)力可以隨時(shí)間或在高溫下釋放，導(dǎo)致盤或盤基板的收縮。當(dāng)盤組件包括盤或盤基板時(shí)，模塑殘余應(yīng)力的釋放會(huì)導(dǎo)致盤組件產(chǎn)生徑向傾斜。對于高面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤和盤基板，使模塑殘余應(yīng)力最小化并同時(shí)增加模塑盤的物理穩(wěn)定性是特別理想的。已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，特定的模塑參數(shù)(例如，模具溫度和熔融溫度)顯著地影響盤基板在物理穩(wěn)定性方面的品質(zhì)，仔細(xì)地選擇這些模塑條件可以得到具有增大的尺寸穩(wěn)定性的模塑盤。這些模塑參數(shù)還對盤的特征復(fù)制性能具有顯著影響。
這里使用的術(shù)語徑向傾斜是指制品(例如盤)在水平軸上的彎曲度數(shù)，通常用在盤的外半徑處的垂直偏差來度量。通常，通過測量在與盤成一定角度處的入射激光束的偏差來確定徑向傾斜。從幾何角度考慮，激光束的偏差等于徑向傾斜角的兩倍。將其表示為徑向偏差，其為測得的傾斜角(單位為度)的兩倍。徑向傾斜的變化是指新制造的盤的徑向傾斜測量值與盤曝光于時(shí)間(temporal)和環(huán)境條件(包括升高的溫度和/或濕度)后的徑向傾斜的差值。
這里使用的術(shù)語模塑條件和模塑參數(shù)可以交換使用。這里使用的術(shù)語盤或盤基板可以交換使用。
已經(jīng)有利地確定特定的模塑參數(shù)顯著影響模塑制品(例如盤)中的模塑殘余應(yīng)力的大小。通過確定哪些模塑參數(shù)影響模塑殘余應(yīng)力的程度以及進(jìn)而確定由模塑盤制造的盤組件的徑向傾斜的大小，可以發(fā)展最佳模塑工藝或模塑模型，以模塑表現(xiàn)良好的物理穩(wěn)定性的盤。另外，還可以確定影響盤的復(fù)制百分率的模塑參數(shù)，以建立最佳模塑工藝或模塑模型，用于模塑表現(xiàn)出良好的模具特征的特征復(fù)制百分率的盤。使用這里描述的方法，能夠確定用于模塑盤的最佳模塑條件，而不考慮所用模塑裝置的類型或聚合物材料的類型，從而得到具有顯著增大的徑向傾斜變化和/或復(fù)制百分率的盤。
首先根據(jù)初始模塑模型來模塑制品或盤。初始模塑模型可以包含初始模塑參數(shù)和及其相應(yīng)的初始模塑參數(shù)值范圍，其可以被描述為操作范圍?？梢曰谟糜谛纬杀P的材料(例如特定的聚合物材料)的已知物理性能來制造初始模塑模型。該知識(shí)經(jīng)常與用于所用模塑工藝類型的已知模塑參數(shù)值范圍結(jié)合使用。例如，基于具有已知的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和已知的粘度的聚合物材料的組成，可以預(yù)測用于模塑參數(shù)熔融溫度和模具溫度的注塑參數(shù)值的范圍，并用于形成初始模塑模型?？梢蚤_發(fā)許多初始模塑參數(shù)及其相應(yīng)的初始模塑參數(shù)值范圍，用于制造初始模塑模型。應(yīng)用訓(xùn)練法(training method)例如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)技術(shù)可用在模塑模型的開發(fā)中。
用于注塑聚合物材料以形成盤的模塑參數(shù)可以包括聚合物材料的熔融溫度，即聚合物被加熱至高于其Tg的溫度，以降低其粘度，從而被注射到模具中；模具溫度，用于形成模塑部件的模腔溫度，通常低于聚合物材料的Tg；合模力，在冷卻期間用于保持將兩個(gè)對半模具夾持在一起的力；保壓壓力，在冷卻期間施加到模具中的熔體上的壓力；冷卻時(shí)間，使制品在模具中冷卻的時(shí)間；等等。額外的模塑參數(shù)包括但不限于夾持時(shí)間，施加合模力以將兩個(gè)對半模具保持在一起的時(shí)間；保持時(shí)間，施加保壓壓力的時(shí)間；注射速率，將聚合物材料注射到模具中的速率，其會(huì)影響注射填充期間的材料壓力、剪切導(dǎo)致的材料溫度以及總的注射時(shí)間；轉(zhuǎn)移點(diǎn)(transfer point)，表示注射控制從位置控制轉(zhuǎn)換到壓力控制的螺桿位置，其會(huì)影響注射到模腔中的材料的總量以及填充結(jié)束和保持開始時(shí)的模腔壓力；沖壓延遲時(shí)間，從保持時(shí)間末端或轉(zhuǎn)移點(diǎn)到?jīng)_壓盤的內(nèi)直徑孔時(shí)的時(shí)間延遲，沖壓延遲時(shí)間會(huì)影響內(nèi)直徑孔的尺寸和品質(zhì)；鼓風(fēng)延遲和時(shí)間，用于分離模塑盤和模具的鼓風(fēng)延遲時(shí)間和鼓風(fēng)作用時(shí)間，其會(huì)影響盤的形狀；補(bǔ)償溫度，可以將模具的鏡式塊(mirror blocks)(移動(dòng)側(cè)鏡面和靜止側(cè)鏡面)的溫度設(shè)定在不同溫度，以誘導(dǎo)模具中的盤的非平衡或平衡冷卻；沖壓溫度，經(jīng)由沖壓在工具中的內(nèi)直徑循環(huán)的冷卻劑的溫度，其會(huì)影響盤的內(nèi)直徑的溫度和冷卻速率以及內(nèi)直徑的孔尺寸；注道溫度，經(jīng)由模具注道循環(huán)的冷卻劑的溫度，其會(huì)影響盤的內(nèi)直徑的溫度和冷卻速率以及注道中的熔體的冷卻速率。
可以使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)方法來確定初始模塑參數(shù)值范圍和用于產(chǎn)生更新的模塑模型的后續(xù)的模塑參數(shù)值范圍。對于每種模塑模型，研究這些模塑參數(shù)值范圍的極限和中點(diǎn)，用于理解這些參數(shù)中的每一個(gè)或這些參數(shù)的組合對模塑盤的可測量的所選物理或機(jī)械性能的影響。例如，可以測試盤的特征復(fù)制百分率。特征復(fù)制百分率是基于模具壓模物的特征的測量值與盤本身的匹配(matching)特征的測量值的比較。兩者擇一地或額外地，可以將盤制成盤組件，然后當(dāng)在溫度和/或濕度條件下老化一定時(shí)間時(shí)，測試徑向傾斜變化。老化試驗(yàn)可以包括使盤或盤組件經(jīng)受升高的溫度和/或濕度達(dá)預(yù)定時(shí)間?？梢酝ㄟ^將盤或盤組件暴露在80℃的溫度下達(dá)96小時(shí)進(jìn)行示例性老化試驗(yàn)。在另一老化試驗(yàn)中，將盤或盤組件暴露在80℃的溫度和50％的相對濕度下達(dá)96小時(shí)。
將可以將盤的物理或機(jī)械性能的測試結(jié)果與用于特定性能的所選值范圍進(jìn)行比較。使用該信息以及導(dǎo)致得到該性能值的模塑參數(shù)來產(chǎn)生更新的模塑模型。導(dǎo)致盤具有落在所選值范圍內(nèi)的性能值的模塑參數(shù)值用于更新的模塑模型。
在一個(gè)實(shí)施方案中，顯著影響被測試的所選物理或機(jī)械性能(例如特征復(fù)制百分率或徑向傾斜變化)的模塑參數(shù)被隔離。例如，如果在80℃和50％的相對濕度下暴露96小時(shí)后，模具溫度參數(shù)顯著影響盤組件的徑向傾斜變化，則更新的模塑模型將包括由以前的模塑模型調(diào)節(jié)的模具溫度參數(shù)值范圍。顯著影響表示所選模塑參數(shù)以95％或更高的置信度(通過常規(guī)接受的統(tǒng)計(jì)學(xué)測試進(jìn)行測定)對所選性能具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著影響。那些不顯著影響所選物理或機(jī)械性能的模塑參數(shù)以以前的模塑模型中限定的值保留在更新的模塑模型中。
可以按照重復(fù)模塑制品、測試制品以及產(chǎn)生更新的模塑模型以最優(yōu)化模塑模型的步驟，來進(jìn)一步更新被更新的模塑模型。最終的模塑模型提供表現(xiàn)出具有在所選值范圍內(nèi)的值的所需物理或機(jī)械性能范圍的注塑盤。為了品質(zhì)控制目的所選的機(jī)械或物理性能值范圍可以用于限定，盤所必須滿足的最低規(guī)格要求。盤表現(xiàn)出大于或等于約90％的特征復(fù)制百分率是理想的，大于或等于約92％是優(yōu)選的，大于或等于約94％是更優(yōu)選的，大于或等于約95％是最優(yōu)選的。而且，由這里描述的方法形成的盤而制造的盤組件在80℃下保持96小時(shí)后表現(xiàn)出小于或等于約0.5度的徑向傾斜變化值(在半徑為55mm處測定)是理想的。在該范圍內(nèi)，在80℃下保持96小時(shí)后的徑向傾斜變化值小于或等于約0.35度是優(yōu)選的，小于或等于約0.25度是更優(yōu)選的，小于或等于約0.15度是進(jìn)一步優(yōu)選的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，注塑聚合物材料以形成盤的方法是基于以下模塑參數(shù)熔融溫度、模具溫度和合模力?？梢允褂眉s330℃-約370℃的熔融溫度。在該范圍內(nèi)，大于或等于約340℃的熔融溫度是優(yōu)選的，大于或等于約350℃是更優(yōu)選的。在此范圍內(nèi)，小于或等于約360℃的熔融溫度是優(yōu)選的，小于或等于約355℃是更優(yōu)選的。
可以使用約90℃-約130℃的模具溫度。在該范圍內(nèi)，可以使用大于或等于約100℃的模具溫度，優(yōu)選大于或等于約110℃，更優(yōu)選115℃。在此范圍內(nèi)，小于或等于約125℃的模具溫度是優(yōu)選的，小于或等于約120℃是更優(yōu)選的。
可以使用大于約12噸的合模力，優(yōu)選使用約12-約35噸的合模力。在該范圍內(nèi)，大于或等于約15噸的合模力是優(yōu)選的，大于或等于約20的合模力是更優(yōu)選的。而且，在該范圍內(nèi)，可以使用小于或等于約30噸的合模力，小于或等于約25噸也是適用的。
可以使用約1-約35秒的冷卻時(shí)間。在該范圍內(nèi)，大于或等于約5秒的冷卻時(shí)間是優(yōu)選的，大于或等于約7秒是更優(yōu)選的，大于或等于約12秒是進(jìn)一步優(yōu)選的。而且，在此范圍內(nèi)，可以使用小于或等于約25秒的冷卻時(shí)間，小于或等于約20秒是優(yōu)選的，小于或等于約15秒是更優(yōu)選的。
可以使用約1-約40kgf/cm2的保壓壓力。在該范圍內(nèi)，大于或等于約5kgf/cm2的保壓壓力是優(yōu)選的，大于或等于約10kgf/cm2的保壓壓力是更優(yōu)選的，大于或等于約15kgf/cm2的保壓壓力是進(jìn)一步優(yōu)選的。而且，在此范圍內(nèi)，可以使用小于或等于約35kgf/cm2的保壓壓力，小于或等于約30kgf/cm2是優(yōu)選的，小于或等于約25kgf/cm2是更優(yōu)選的。
可以制造可由聚合物材料模塑而成的任何類型的制品。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，包括直接注塑的模塑方法可以用于注塑盤和盤基板。Adedeji等人的WO 02/43943一般性地描述了直接模塑工藝。具體地，模塑方法可以用于注塑數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤或盤基板例如DVD、DVD-R、CD以及用于DVR的盤基板等。
合適的聚合物材料包括聚碳酸酯、聚(亞芳基醚)；聚(鏈烯基芳族化合物)；聚烯烴；二烯衍生聚合物，例如聚丁二烯和聚異戊二烯；聚丙烯酰胺；聚酰胺；聚酯；聚酯碳酸酯；聚醚砜；聚醚酮；聚醚酰亞胺；它們的共聚物；它們的共混物；等等。優(yōu)選的聚合物材料包括聚(亞芳基醚)和聚(鏈烯基芳族化合物)的共混物。
術(shù)語聚(亞芳基醚)包括聚亞苯基醚(PPE)和聚(亞芳基醚)共聚物；接枝共聚物；聚(亞芳基醚)醚離聚物；以及鏈烴基芳族化合物、乙烯基芳族化合物以及聚(亞芳基醚)等的共聚物；以及包含上述至少一種的組合，等等。聚(亞芳基醚)本身是已知的聚合物，其含有多個(gè)通式(I)的結(jié)構(gòu)單元
其中對于每個(gè)結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)Q1獨(dú)立地是鹵素、低級(jí)伯或仲烷基(例如，含有至多7個(gè)碳原子的烷基)、苯基、鹵代烷基、氨基烷基、烴氧基或鹵代烴氧基(其中至少兩個(gè)碳原子分隔鹵原子和氧原子)等；每個(gè)Q2獨(dú)立地是氫、鹵素、低級(jí)伯或仲烷基、苯基、鹵代烷基、烴氧基或鹵代烴氧基(其中至少兩個(gè)碳原子分隔鹵原子和氧原子)等。優(yōu)選地，每個(gè)Q1是烷基或苯基，特別是C1-4烷基，且每個(gè)Q2是氫或C1-4烷基。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“鹵代烷基”包括被一個(gè)或多個(gè)鹵原子取代的烷基，包括被部分和全部鹵代的烷基。
聚(亞芳基醚)的均聚物和共聚物都包括在內(nèi)。優(yōu)選的均聚物是含有2，6-二甲基亞苯基醚單元的那些。合適的共聚物包括含有例如上述單元與2，3，6-三甲基-1，4-亞苯基醚單元的組合的無規(guī)共聚物或由2，6-二甲基苯酚與2，3，6-三甲基苯酚共聚而衍生的共聚物。還包括含有通過接枝乙烯基單體或聚合物(例如聚苯乙烯)而制備的結(jié)構(gòu)部分的聚(亞芳基醚)，以及偶聯(lián)的聚(亞芳基醚)，其中偶聯(lián)劑(例如低分子量聚碳酸酯、醌、雜環(huán)和甲醛)以已知方式與兩個(gè)聚(亞芳基醚)鏈的羥基反應(yīng)以形成高分子量聚合物。聚(亞芳基醚)還包括包含上述至少一種的組合。優(yōu)選的聚(亞芳基醚)是聚(2，6-二甲基亞苯基醚)和聚(2，6-二甲基亞苯基醚-co-2，3，6-三甲基亞苯基醚)，如Singh等人的美國專利No.6,407,200以及Birsak等人的美國專利No.6,437,084中所描述的那些。
聚(亞芳基醚)通常具有約3,000-40,000原子質(zhì)量單位(amu)的數(shù)均分子量和約20,000-80,000amu的重均分子量，由凝膠滲透色譜法測定。聚(亞芳基醚)可以具有約0.10-約0.60分升/克(dl/g)的特性粘度，優(yōu)選約0.29-約0.48dl/g，在25℃的氯仿中測量。還可以組合使用高特性粘度的聚(亞芳基醚)和低特性粘度的聚(亞芳基醚)。當(dāng)使用兩種特性粘度時(shí)，確切比率的確定將在某種程度上取決于所用聚(亞芳基醚)的確切特性粘度和所需的最終物理性能。
聚(亞芳基醚)通常是通過氧化偶聯(lián)至少一種一羥基芳族化合物例如2，6-二甲苯酚或2，3，6-三甲基苯酚而制備的。通常使用催化劑體系進(jìn)行所述偶聯(lián)；所述催化劑體系通常含有至少一種重金屬化合物例如銅、錳或鈷化合物，通常與其他各種材料組合。
用于多種目的的特別有用的聚(亞芳基醚)是包括具有含至少一個(gè)氨基烷基的端基的分子的那些。所述氨基烷基通常位于羥基的鄰位?？梢酝ㄟ^引入合適的伯或仲一元胺(例如二正丁基胺或二甲基胺)作為氧化偶聯(lián)反應(yīng)混合物的其中一種成分來獲得含有所述端基的產(chǎn)物。經(jīng)常存在的還有4-羥基二苯基端基，其通常由其中存在副產(chǎn)物二苯酚合苯醌的反應(yīng)混合物獲得，特別是在銅-鹵化物-仲或叔胺體系中。通常構(gòu)成聚合物的約90重量％的聚合物分子的大部分可以含有所述含氨基烷基和4-羥基二苯基端基的至少一種。
在一個(gè)實(shí)施方案中，聚(亞芳基醚)包含封端聚(亞芳基醚)。封端可用于阻止聚(亞芳基醚)鏈上的末端羥基的氧化?？梢酝ㄟ^使用失活封端試劑經(jīng)由例如酰化反應(yīng)使末端羥基失活。選擇的封端試劑理想地是導(dǎo)致產(chǎn)生更低反應(yīng)活性的聚(亞芳基醚)的試劑，從而減少或阻止在高溫處理過程中聚合物鏈的交聯(lián)以及凝膠或黑點(diǎn)的形成。合適的封端試劑包括，例如水楊酸酯、氨茴酸或其取代衍生物等；水楊酸酯，特別是水楊酸碳酸酯(salicylic carbonate)和線性聚水楊酸酯是優(yōu)選的。如這里所使用，術(shù)語“水楊酸酯”包括羧基、羥基，或兩者都被酯化的化合物。合適的水楊酸酯包括，例如水楊酸芳基酯，例如水楊酸苯基酯、乙酰基水楊酸、水楊酸碳酸酯以及聚水楊酸酯，包括線性聚水楊酸酯和環(huán)狀化合物例如雙水楊酸內(nèi)酯和三水楊酸內(nèi)酯。優(yōu)選的封端試劑是水楊酸碳酸酯和聚水楊酸酯，特別是線性聚水楊酸酯。在封端時(shí)，可以至多80％的所需程度對聚(亞芳基醚)進(jìn)行封端，更優(yōu)選至多約90％，進(jìn)一步優(yōu)選至多100％的羥基被封端。合適的封端聚(亞芳基醚)及其制備方法在White等人的美國專利No.4,760,118和Braat等人的美國專利No.6,306,978中有描述。
認(rèn)為使用聚水楊酸酯對聚(亞芳基醚)進(jìn)行封端能夠減少聚(亞芳基醚)鏈中的氨基烷基端基的存在量。氨基烷基是在所述方法中使用胺制備聚(亞芳基醚)的氧化偶聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果。位于聚(亞芳基醚)的末端羥基鄰位的氨基烷基在高溫下容易分解。認(rèn)為分解會(huì)導(dǎo)致伯或仲胺的再生以及醌的甲基化物端基的產(chǎn)生，其會(huì)進(jìn)而產(chǎn)生2，6-二烷基-1-羥基苯基端基。認(rèn)為使用聚水楊酸酯對含有氨基烷基的聚(亞芳基醚)進(jìn)行封端能夠除去所述氨基，導(dǎo)致聚合物鏈的末端羥基被封端以及形成2-羥基-N，N-烷基苯扎明(水楊酰胺)。除去氨基和進(jìn)行封端提供對高溫更為穩(wěn)定的聚(亞芳基醚)，從而在加工聚(亞芳基醚)時(shí)得到更少的降解產(chǎn)物，例如凝膠或黑點(diǎn)。
基于上述內(nèi)容，構(gòu)想的聚(亞芳基醚)樹脂可以包括多種目前已知的聚(亞芳基醚)而不考慮結(jié)構(gòu)單元或輔助化學(xué)特征的變化。
聚合物材料可以進(jìn)一步包含聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂。這里使用的術(shù)語聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂包括通過本領(lǐng)域已知的方法(包括本體、懸浮和乳液聚合)制備的聚合物，其含有至少25％衍生自通式(II)的鏈烯基芳族單體的結(jié)構(gòu)單元 其中R1是氫、C1-C8烷基或鹵素；Z1是乙烯基、鹵素或C1-C8烷基；且p為0-5。優(yōu)選的鏈烯基芳族單體包括苯乙烯、氯代苯乙烯和乙烯基甲苯。聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂包括鏈烯基芳族單體的均聚物；鏈烯基芳族單體(例如苯乙烯)與一種或多種不同單體(例如丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和馬來酸酐)的無規(guī)共聚物；以及含有橡膠改性劑和鏈烯基芳族單體(如上所述)均聚物的共混物和/或接枝物的橡膠改性聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂，其中橡膠改性劑可以是至少一種C4-C10非芳族二烯單體(例如丁二烯或異戊二烯)的聚合產(chǎn)物，且其中橡膠改性的聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂含有約98-約70重量％的鏈烯基芳族單體均聚物和約2-約30重量％的橡膠改性劑，優(yōu)選含有約88-約94重量％的鏈烯基芳族單體均聚物和約6-約12重量％的橡膠改性劑。這些橡膠改性的聚苯乙烯包括高抗沖聚苯乙烯(通常稱作HIPS)。
聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂還包括非彈性嵌段共聚物，例如苯乙烯和聚烯烴的二嵌段、三嵌段和多嵌段共聚物。還可以使用苯乙烯和丁二烯的非彈性嵌段共聚物組合物，其具有直鏈嵌段、放射狀嵌段(radial block)或遞變嵌段共聚物結(jié)構(gòu)，其中丁二烯組分以至多約35重量％的量存在。它們可以商品名FINACLEAR購自Atofina公司并且以商品名K-RESINS購自ChevronPhillips Chemical Company。
聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂還可以包括苯乙烯-聚烯烴-甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚物，特別是購自Atofina的聚(苯乙烯-b-1，4-丁二烯-b-甲基丙烯酸甲酯)(SBM)，其含有聚苯乙烯、1，4-聚丁二烯以及間規(guī)立構(gòu)的聚甲基丙烯酸甲酯的嵌段。可購自Atofina的SBM嵌段共聚物包括AF-X223、AF-X333、AF-X012、AF-X342、AF-X004和AF-X250。
優(yōu)選的聚(鏈烯基芳族化合物)是鏈烯基芳族單體(II)的均聚物，其中R1是氫、低級(jí)烷基或鹵素；Z1是乙烯基、鹵素或低級(jí)烷基；且p為0-5。特別優(yōu)選的鏈烯基芳族單體的均聚物是衍生自苯乙烯的均聚物(即均聚苯乙烯)。均聚苯乙烯優(yōu)選包含至少99重量％的苯乙烯，更優(yōu)選包含100重量％的苯乙烯。
聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂的立構(gòu)規(guī)整性可以是無規(guī)立構(gòu)或間規(guī)立構(gòu)。高度優(yōu)選的聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂包括無規(guī)立構(gòu)和間規(guī)立構(gòu)的均聚苯乙烯。合適的無規(guī)立構(gòu)均聚苯乙烯例如可以EB3300購自Chevron并以P1800購自BASF。這里有時(shí)將無規(guī)立構(gòu)均聚苯乙烯稱作“結(jié)晶聚苯乙烯”樹脂?？捎玫拈g規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯樹脂(SPS)可以商標(biāo)QUESTRA購自Dow ChemicalCompany。
聚(鏈烯基芳族化合物)樹脂可具有約20,000-100,000原子質(zhì)量單位(amu)的數(shù)均分子量和約10,000-300,000amu的重均分子量。
當(dāng)使用聚(亞芳基醚)和聚(鏈烯基芳族化合物)的共混物制造盤時(shí)，聚(亞芳基醚)的量為約1-約99重量％，基于聚(亞芳基醚)和聚(鏈烯基芳族化合物)的總重量。在該范圍內(nèi)，聚(亞芳基醚)的用量可以小于或等于約80重量％，優(yōu)選小于或等于約70重量％，更優(yōu)選小于或等于約60重量％。而且，優(yōu)選在該范圍內(nèi)，聚(亞芳基醚)的用量大于或等于約20重量％，優(yōu)選大于或等于約30重量％，更優(yōu)選大于或等于約40重量％。
由這里描述的盤基板制造的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件可以包括布置在盤基板上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件可以進(jìn)一步包括用在本領(lǐng)域中的額外層，例如介電層、保護(hù)層、反射層等。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件包括聚合物盤基板、置于基板上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、置于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上的粘合劑層，以及置于粘合劑層上的保護(hù)層。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層可以包含能夠存儲(chǔ)可取回的數(shù)據(jù)的任何材料，例如光學(xué)層、磁層或光磁層，其厚度小于或等于約600埃，優(yōu)選厚度小于或等于約300埃?？赡艿臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)層包括但不限于氧化物(例如硅酮氧化物(silicone oxide))；稀土元素-過渡金屬合金；鎳、鈷、鉻、鉭、鉑、鋱、釓、鐵、硼，其他；以及含有上述至少之一的合金和組合；有機(jī)染料(例如，花青或酞菁類染料)以及無機(jī)相變化合物(例如TeSeSn或InAgSb)。
可以通過噴涂工藝、電鍍或涂覆技術(shù)(旋涂、噴涂、氣相沉積、絲網(wǎng)印刷術(shù)、上漆、浸漬、濺射、真空沉積、電沉積、液面涂布(meniscus coating)等)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層施加在盤基板上。
保護(hù)數(shù)據(jù)層不受灰塵、油和其他污染物污染的保護(hù)層可以具有大于或等于約100微米至小于或等于約10埃的厚度，在一些實(shí)施方案中優(yōu)選厚度小于或等于約300埃，特別優(yōu)選厚度小于或等于約100埃。保護(hù)層的厚度通常通過所用的讀/寫裝置的類型(例如，磁、光或光磁)至少部分地確定?？捎糜诒Ｗo(hù)層的材料包括抗腐蝕材料例如氮化物(例如氮化硅和氮化鋁等)、碳化物(例如碳化硅和其他)、氧化物(例如二氧化硅和其他)、聚合物材料(例如聚丙烯酸酯或聚碳酸酯)、碳膜(金剛石、類似金剛石的碳，等)等，以及包含至少上述之一的反應(yīng)產(chǎn)物和組合。
特別適用于保護(hù)層的材料包括聚碳酸酯。如這里所使用，術(shù)語聚碳酸酯包括具有通式(III)的結(jié)構(gòu)單元的組合物， 其中占R1基團(tuán)總數(shù)的至少約60％的基團(tuán)是芳族有機(jī)基團(tuán)，其剩余部分是脂肪族、脂環(huán)族或芳族基團(tuán)。優(yōu)選地，R1是芳族有機(jī)基團(tuán)，更優(yōu)選地，是通式(IV)的基團(tuán)，——A1——Y1——A2—— (IV)其中A1和A2都是單環(huán)二價(jià)芳基，Y1是橋連基團(tuán)，其中一個(gè)或兩個(gè)原子將A1和A2隔開。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，一個(gè)原子分隔A1和A2。這種類型的基團(tuán)的示例性非限制實(shí)例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亞甲基、環(huán)己基-亞甲基、2-[2.2.1]-二亞環(huán)庚基、亞乙基、異亞丙基、新亞戊基、亞環(huán)己基、亞環(huán)十五基、亞環(huán)十二基和亞金剛烷基。橋連基團(tuán)Y1可以是烴基或飽和烴基，例如亞甲基、亞環(huán)己基或異亞丙基。
可以使用本領(lǐng)域已知的任何方法(包括界面、溶液、固態(tài)或熔融方法)制備合適的聚碳酸酯。
可以使用粘合劑層將保護(hù)膜層層壓在基板和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。合適的粘合劑包括橡膠類或類橡膠材料，例如天然橡膠、丙烯酸酯聚合物或硅橡膠等。其他粘合劑材料包括聚異戊二烯、苯乙烯丁二烯橡膠、乙丙橡膠、氟代乙烯基甲基硅氧烷、氯化異丁烯-異戊二烯、氯丁二烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丙烯酸丁酯、發(fā)泡聚苯乙烯、發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡聚丙烯、泡沫聚氨酯、增塑聚氯乙烯、二甲基硅氧烷聚合物、甲基乙烯基硅氧烷、聚乙酸乙烯酯等。壓敏粘合劑是優(yōu)選的。
由盤基板制造的制品包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，例如但不限于，光、磁或光磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。所述介質(zhì)包括光盤、可重寫光盤、數(shù)字通用光盤、用于數(shù)據(jù)檔案技術(shù)(DVR，例如BLU-RAY DISC)高密度盤等?？捎缮鲜鲋圃斓谋P基板而制造的優(yōu)選數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)公開在2003年8月26日提交的申請序列號(hào)為No.10/648,609，卷號(hào)為No.120801，且名稱為″STORAGE MEDIUM FOR DATAWITH IMPROVED DIMENSIONAL STABILITY″的文獻(xiàn)中，與本申請共同未決。
通過引用將所有被引用的專利、專利申請和其他文獻(xiàn)全部并入本文。下面通過非限制性實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1示例一種注塑包含模塑入的(molded-in)特征的聚亞苯基醚-聚苯乙烯盤基板的方法。最終基板用于形成包含不相似材料的層壓盤組件，其中該組件表現(xiàn)出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和特征復(fù)制性。使用50重量％聚亞苯基醚(聚苯醚，PPE，0.33 IV，在25℃氯仿中測量)和50重量％結(jié)晶聚苯乙烯(xPS，L3450級(jí)，重均分子量(Mw)270,000，可購自Chevron Phillips Chemical)的共混物來制造盤基板。基于共混物在不同溫度下的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和粘度數(shù)據(jù)，選擇模塑參數(shù)熔融溫度和模具溫度的初始范圍。還針對模塑參數(shù)合模力、保壓壓力和冷卻時(shí)間來確定用于注塑的模塑參數(shù)的范圍。
研究模塑參數(shù)范圍的中點(diǎn)和極限，以確定每個(gè)模塑參數(shù)和/或模塑參數(shù)的組合對注塑盤基板的模塑最優(yōu)化的影響。表1提供被選用于在17個(gè)生產(chǎn)作業(yè)中進(jìn)行初始篩選的模塑參數(shù)，以制造盤基板；熔融溫度和模具溫度的單位是攝氏度(℃)，合模力的單位是噸，保壓壓力的單位是千克力/平方厘米(kgf/cm2)，冷卻時(shí)間的單位是秒。
表1

根據(jù)具有表1所示模塑參數(shù)的初始模塑模型注塑盤基板。使用SumitomoHeavy Industries，Ltd.生產(chǎn)的SD30注塑機(jī)以及Siekoh Giken Type J CD模具和具有44納米高度(相應(yīng)于在具有100％模具復(fù)制率的盤中44納米的溝槽深度)特征的壓模物注塑盤基板。代表性的聚合物溶體的注射量約為20克。
模塑盤基板的一個(gè)表面具有來自模具壓模物的溝槽的陰性圖案。通過濺射工藝在該表面上鍍鋁，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)厚度約0.05-0.10微米。將壓敏粘合劑層(約25微米的厚度)施加在盤的鍍金屬部分，然后使用Record Products of America生產(chǎn)的nitto型帶涂抹器(tape applicator)施加1，3-雙(4-羥苯基)薄荷烷聚碳酸酯(BHPM-PC，由4，4′-[1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1，3-環(huán)己烷二基]雙酚(也稱作BPT-2)制備)的透明保護(hù)膜層。通過將這疊材料放置在Carver層壓機(jī)中在60℃和80磅/平方英寸(psi；5.6kgf/cm2)下擠壓5分鐘以充分粘合這些層，完成盤組件的制造。
熱老化研究研究熱老化之后對盤組件的徑向傾斜的影響。將來自初始篩選的盤組件平衡至環(huán)境條件，測量每個(gè)盤組件的初始徑向傾斜。如下測量徑向傾斜使用Dr.Schenk Prometeus型MT-136E分析儀測量徑向偏差或兩倍的徑向傾斜，作為盤半徑的函數(shù)(在半徑為55mm處測量)，使用紅色激光器并作為CD-R格式對該盤建模(modeling)。然后通過暴露于80℃和50％的相對濕度下96小時(shí)對盤組件進(jìn)行老化，再次平衡至環(huán)境條件，再次測量徑向傾斜。通過將在80℃和50％的相對濕度下老化96小時(shí)后的徑向傾斜減去老化前的初始徑向傾斜，計(jì)算徑向傾斜的變化。表1所示的傾斜變化結(jié)果是每個(gè)模塑作業(yè)三個(gè)盤組件的測量結(jié)果的平均值，單位為度。表中還包括標(biāo)準(zhǔn)偏差。還測試了使用與實(shí)施例中相同的壓敏粘合劑粘合至BPA-PC膜上的對比盤組件QQ1050級(jí)的雙酚A-聚碳酸酯盤(BPC-PC光學(xué)性能聚碳酸酯1050，獲自GE Plastics)，結(jié)果如表1所示，作為對比實(shí)施例1(CE1)。
如表1所示，模塑參數(shù)對盤組件的徑向傾斜性能具有顯著影響。圖1示出每個(gè)初始模塑參數(shù)對徑向傾斜(單位度)和平均溝槽深度復(fù)制(單位納米)的影響圖。從圖1可以看出，模塑參數(shù)模具溫度、熔融溫度和合模力最顯著地影響徑向傾斜和復(fù)制。選擇對所述兩種性能影響最大的模塑參數(shù)來產(chǎn)生更新的模塑模型。在更新的模塑模型中，不顯著影響徑向傾斜性能和復(fù)制百分率的模塑參數(shù)，例如保壓壓力和冷卻時(shí)間，被保持為恒定值。
表2提供在更新的模塑模型中使用的更新的模塑參數(shù)及其值的范圍。使用初始值的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以找到制造在徑向傾斜和復(fù)制方面更好的盤的可成型界區(qū)窗(processing window)，而確定這些值。由于經(jīng)確定，保壓壓力和冷卻時(shí)間不會(huì)顯著影響徑向傾斜性能或復(fù)制百分率，因此，在更新的模塑模型中，這些模塑參數(shù)保持為恒定值(分別為25kgf/cm2和12秒)。進(jìn)行15個(gè)以上的注塑作業(yè)，以制造基于更新的模塑模型的盤基板。由上述盤基板制造盤組件。而且，對于作業(yè)18、21、26、27、29和30，使用BPA-PC保護(hù)膜制造額外的盤組件，以研究對BPA-PC膜的徑向傾斜的影響，與BHPM-PC膜對比。如前所述，對盤組件進(jìn)行80℃的熱老化研究，結(jié)果以三個(gè)盤組件的測試平均值的形式示于表2。還測試粘合至上述用于對比實(shí)施例1的BPA-PC盤基板上的BPA-PC保護(hù)層的對比盤組件(對比實(shí)施例2(CE2))。
表2


aN/A＝不可得b六個(gè)盤組件的平均值，三個(gè)BHPM-PC和三個(gè)BPA-PC(作業(yè)18、21、26、27、29和30)c三個(gè)BHPM-PC盤組件的平均值(作業(yè)19、20、22-25、28、31和32)熱老化研究的結(jié)果表明，與模塑條件相比，膜材料(BPA或BHPM)的選擇對徑向傾斜變化的影響較小(表2)。表2進(jìn)一步提供了根據(jù)更新的模塑模型模制的盤基板的復(fù)制百分率(復(fù)制率，％)結(jié)果。如下確定復(fù)制百分率使用原子力顯微鏡測定盤特征-溝槽深度，將該數(shù)值除以相應(yīng)的模具壓模物的圖案特征的測量值，再乘以100。表2中的復(fù)制百分率數(shù)據(jù)表示平均值。
通過80℃老化研究提供的徑向傾斜數(shù)據(jù)以及復(fù)制百分率數(shù)據(jù)可以用于構(gòu)建能夠預(yù)測80℃徑向傾斜變化以及復(fù)制百分率的轉(zhuǎn)移函數(shù)(transferfunctions)，作為以下三個(gè)模塑參數(shù)的函數(shù)熔融溫度、模具溫度和合模力。可以使用統(tǒng)計(jì)算法(例如回歸分析)研究轉(zhuǎn)移函數(shù)，以聯(lián)系模塑參數(shù)和得到的徑向傾斜以及復(fù)制百分率之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，從而確定哪些模塑因素是統(tǒng)計(jì)學(xué)上重要的以及它們對于盤的響應(yīng)的影響。進(jìn)而可以使用轉(zhuǎn)移函數(shù)確定或預(yù)測用于感興趣的特定設(shè)計(jì)的最佳模塑條件組。
如上述實(shí)施例所示，可以制造模塑模型，以設(shè)計(jì)用于含有聚亞苯基醚-聚苯乙烯共混物的注塑盤的最佳模塑條件。通過優(yōu)化模塑條件，可以模制表現(xiàn)出優(yōu)異的物理穩(wěn)定性(通過80℃老化研究表明，傾斜變化小于0.3度)和優(yōu)異的模具壓模物特征的特征復(fù)制百分率(大于90％)的盤。
盡管參考示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其做出各種變化并用等同物代替其元素。而且，可以做出許多改進(jìn)，從而在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，使特定的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不限于所公開的用于實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施方案，而是試圖涵蓋落在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.盤的模塑方法，包括在約330-約370℃的熔融溫度下將聚合物材料注塑到模具中以形成盤，所述模具的模具溫度為約90-約130℃且其合模力為約12-約35噸。
2.權(quán)利要求1的方法，其中由所述盤制造的盤組件在80℃經(jīng)歷96小時(shí)后表現(xiàn)出小于或等于約0.35度的徑向傾斜變化值，且其中所述盤表現(xiàn)出大于或等于約90％的特征復(fù)制百分率。
3.盤的模塑方法，包括注塑聚合物材料以根據(jù)模塑模型形成盤，所述模塑模型包含模塑參數(shù)和模塑參數(shù)值；測試由所述盤制造的盤組件的徑向傾斜變化；基于導(dǎo)致由所述盤制造的盤組件具有位于所選值范圍內(nèi)的徑向傾斜變化的模塑參數(shù)值，產(chǎn)生更新的模塑模型；以及重復(fù)模塑、測試和制造步驟，以形成最終的盤和最終的模塑模型，其中由最終的盤制造的盤組件在老化后表現(xiàn)出小于或等于約0.35度的徑向傾斜變化值。
4.權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括測試盤的特征復(fù)制百分率；基于導(dǎo)致盤具有位于所選值范圍內(nèi)的特征復(fù)制百分率的模塑參數(shù)值，產(chǎn)生更新的模塑模型；以及重復(fù)模塑、測試和制造步驟，直至最終的盤表現(xiàn)出大于或等于約90％的特征復(fù)制百分率。
5.權(quán)利要求3的方法，其中模塑參數(shù)是熔融溫度、模具溫度、合模力、保壓壓力、冷卻時(shí)間或其組合。
6.權(quán)利要求1或3的方法，其中聚合物材料包含聚(亞芳基醚)和聚(鏈烯基芳族化合物)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中聚(亞芳基醚)包含多個(gè)具有以下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 其中對于每個(gè)結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)Q1獨(dú)立地是鹵素、C1-C7伯或仲烷基、苯基、鹵代烷基、氨基烷基、烴氧基或其中至少兩個(gè)碳原子分隔鹵原子和氧原子的鹵代烴氧基，等；每個(gè)Q2獨(dú)立地是氫、鹵素、低級(jí)伯或仲烷基、苯基、鹵代烷基、烴氧基或其中至少兩個(gè)碳原子分隔鹵原子和氧原子的鹵代烴氧基。
8.權(quán)利要求6的方法，其中聚(鏈烯基芳族化合物)含有至少25重量％衍生自具有以下通式的鏈烯基芳族單體的結(jié)構(gòu)單元 其中R1是氫、C1-C8烷基，或鹵素；Z1是乙烯基、鹵素或C1-C8烷基；且p為0-5。
9.權(quán)利要求6的方法，其中聚(亞芳基醚)在聚合物材料中的存在量為約60-約40重量％，且聚(鏈烯基芳族化合物)在聚合物材料中的存在量為約40-約60重量％，所述含量基于聚(亞芳基醚)和聚(鏈烯基芳族化合物)的總重量。
10.層壓數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件，其由通過權(quán)利要求1或3的方法形成的盤制造。
全文摘要
描述一種模塑具有改善的物理和/或機(jī)械性能例如物理穩(wěn)定性的盤的方法。該方法可用于模塑用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的盤和盤基板。
文檔編號(hào)B29D17/00GK1787903SQ200480012897
公開日2006年6月14日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者董嘉文, 克里斯托弗·戈韋, 布魯斯·哈珀, 尤金·D·赫爾曼, 羅伯特·J·霍森, 馬特·尼邁耶 申請人:通用電氣公司