(57)【要約】【課題】  ＣＤやＤＶＤ規格を満たす仕様のポリ乳酸を主成分とするプラスチックを用いて光ディスク基板を作製する射出成形方法を提供する。【解決手段】  固定プラテン３に取り付けられた固定金型２と、可動プラテン６に取り付けられた可動金型５により形成されたキャビティ内にポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出することにより光透過性の光ディスク基板１６を製造する射出成形方法において、プラスチック樹脂の温度が２６０〜２８０℃、固定及び可動金型２、５の温度が３０〜６０℃である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定プラテンに取りつけられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内にポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出成形することにより光ディスク基板を製造する射出成形方法において、
前記プラスチック樹脂の温度が２６０〜２８０℃、前記固定金型及び前記可動金型の温度が３０〜６０℃であることを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にポリ乳酸を主成分とするプラスチックを用いた射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク用基板の材料としては、光透過性、加工性、生産性等が要求されることから、ポリカーボネート樹脂が主に用いられている。
実際、ＣＤ（コンパクト・ディスク）では、重量換算で９８％以上、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）では、９５％以上がポリカーボート樹脂である。
このＣＤやＤＶＤを燃焼して廃棄する際、炭酸ガスが発生するので、地球温暖化に影響を与える。また、上記した樹脂は、枯渇性化石資源であることから資源の浪費にも繋がる。
【０００３】
この点に関して、トウモロコシ等のでんぷんを原料としたポリ乳酸は、生分解性を有すると共に、再生可能資源であり、環境低負荷樹脂であることから注目されている。
特許文献１には、ＩＣカードは、ＩＣチップ、アンテナが紙の第１カード基板上に形成され、第２カード基板を第１基板に対向配置させポリ乳酸からなる接着剤を介して接着して構成されているので、使用後廃棄しても時間の経過と共に完全分解されて自然に還元できることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０７５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、光ディスク基板の材料としてはポリカーボネートが用いられるが、このポリカーボネートの代りにポリ乳酸を主成分とするプラスチックからなる光ディスク基板を用いて、ＣＤやＤＶＤを作製した場合には、ＣＤやＤＶＤ規格を満足する光透過率や複屈折が得られないといった問題があった。
これについて調べてみたところ、ポリカーボネートで推奨されている射出成形条件である溶融樹脂温度２６０〜３２０℃、金型温度８０〜１１０℃と同条件でポリ乳酸を主成分とするプラスチックを射出成形すると、作製された光ディスク基板に白濁が生じることがわかった。この白濁は、Ｘ線回折分析を行った結果、プラスチックの中のポリ乳酸が結晶化したものであることが判明した。また、ポリ乳酸で推奨されている射出成形条件である溶融樹脂温度１７０〜１９０℃、金型温度２０〜３０℃の条件でポリ乳酸を主成分とするプラスチックを射出成形すると、作製された光ディスク基板の複屈折が大きくなってしまう状況であった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ＣＤやＤＶＤ規格を満たす仕様のポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を用いて光ディスク基板を製造する射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、固定プラテンに取りつけられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内にポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出成形することにより光ディスク基板を製造する射出成形方法において、前記プラスチック樹脂の温度が２６０〜２８０℃、前記固定金型及び前記可動金型の温度が３０〜６０℃、であることを特徴とする射出成形方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出成形して光ディスク基板を製造する際に、プラスチック樹脂の温度が２６０〜２８０℃、固定金型及び可動金型の温度が３０〜６０℃にすることにより、ＣＤやＤＶＤ規格に定められた仕様を満たす光ディスク基板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態における光ディスク基板の射出成形方法について図１を用いて説明する。
図１は、一般的な射出成形装置を示す断面図である。図２は、本発明の実施形態の光ディスク基板の射出成形方法を示し、（Ａ）は、（準備工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図、（Ｂ）は、（射出工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図、（Ｃ）は、（取出し工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図である。図３は、プラスチック樹脂温度と金型温度を変化させた時の光ディスク基板の複屈折を示す図である。図４は、プラスチック樹脂温度と金型温度を変化させた時の光ディスク基板の反射率を示す図である。図５は、プラスチック樹脂の冷却速度と反射率との関係を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、射出成形装置１は、貫通孔２ａを有した固定金型２と、固定金型２の貫通孔２ａ側と対向し、かつ貫通孔２ａよりも大きい開口部３ａを有して、固定金型２を保持する固定プラテン３と、固定プラテン３の開口部３ａに嵌め込まれ、固定金型２の貫通孔２ａに樹脂を供給する先端ノズル４ａを備えた射出ユニット４と、固定金型２の対向側に凹部５ａを有する可動金型５と、この可動金型５を保持する可動プラテン６と、可動プラテン６と接続され、油圧を印加して可動プラテン６を可動させる油圧シリンダ７と、油圧シリンダ７と可動プラテン６との間に設けられ、可動プラテン６を摺動させる複数のタイバー８と、からなる。
【００１１】
また、固定金型２及び可動金型５内部の金型表面近傍には、それぞれ温度調整用の流路９ａ、９ｂが設けられ、流路９ａ、９ｂはフレキシブルな配管を通じて温調機１０ａ、１０ｂと接続されている。更に、固定金型２及び可動金型５上部には、流路９ａ、９ｂに近接配置された温度センサ１１ａ、１１ｂが備えられ、温度センサ１１ａ、１１ｂと温調機１０ａ、１０ｂとの間には、温調機１０ａ、１０ｂで設定された温度と温度センサ１１ａ、１１ｂで検出された温度差に基づいて、固定金型２及び可動金型５を加熱又は冷却する温度指令を行うフィードバック回路１２ａ、１２ｂが接続されている。ここでは、この温度センサ１１ａ、１１ｂは、例えば熱電対であり、固定金型２及び可動金型５内部に埋め込まれ、流路９ａ、９ｂから５ｍｍ離された位置に取り付けられている。
可動金型５の凹部５ａと固定金型２の表面とで囲まれた空洞がキャビティ１３を形成する。
そして、先端ノズル４ａに近い射出ユニット４の溶融したプラスチック樹脂の流路に近接配置された温度センサ１４が備えられている。この温度センサ１４は、例えば熱電対であり、射出ユニット４に埋め込まれ、溶融したプラスチック樹脂の流路から５ｍｍ離された位置に取り付けられている。
【００１２】
次に、射出成形方法について説明する。
（準備工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、射出成形装置１における可動プラテン６を可動させ可動金型５を固定金型２から離間させておき、可動金型５の凹部５ａにスタンパ１５を装着する。このスタンパ１５には、グルーブ及びアドレスピットやサーボピット等のプリフォーマットパターンを後述する光ディスク基板１６に形成するための凹凸が形成されている。温調機１０ａ、１０ｂで温度制御された冷却液体を流路９ａ、９ｂに循環させて固定金型２及び可動金型５が温度センサ１１ａ、１１ｂにて３０℃になるように調整する。
【００１３】
このとき、温度センサ１１ａ、１１ｂで検出される温度がいずれも３０℃に維持されるように温調機１０ａ、１０ｂ、フィードバック回路１２ａ、１２ｂを設定する。
また、射出ユニット４内の温度センサ１４が２６０℃になるよう、図示しない射出ユニット４に備えられた温度調整装置で制御する。
【００１４】
（射出工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、温度センサ１１ａ、１１ｂで検出される温度がいずれも３０℃に、また温度センサ１４で検出される温度が２６０℃に到達した後、油圧シリンダ７により加圧して可動プラテン６を可動させ、可動金型５を固定金型２上に密着させ、可動金型５の凹部５ａと固定金型２で囲まれたキャビティ１３を形成する。次に、加熱溶融されたポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出ユニット４の先端ノズル４ａから射出し、固定金型２の貫通孔２ａを介してキャビティ１３内に充填する。そして、油圧シリンダ７により可動プラテン６を可動させて可動金型５を固定金型２から少しだけ離間させておく。
【００１５】
ここで用いられるポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂は、Ｌ−乳酸及び／又はＤ−乳酸を主成分とするモノマーから合成されたものであることが望ましく、例えば、三井化学（株）製の「レイシアＨ−１００，Ｈ−１００Ｊ」やカーギル・ダウ製の「Ｎａｔｕｒｅ
Ｗｏｒｋｓ」、ユニチカ（株）製の「テラマックＴＥ−４０００」等が望ましい材料である
。その他としては、エステル形成能を有するその他のモノマー成分と共重合した共重合ポリ乳酸、ポリ乳酸と他の透明プラスチックを混合したポリ乳酸を主成分とするアロイ樹脂でも良い。
【００１６】
この後、油圧シリンダ７により加圧を強くし、可動金型５を固定金型２に密着させ、キャビティ１３内のプラスチック樹脂を圧縮する。このようにして、スタンパ１５の凹凸部が転写された光ディスク基板１６を作製する。
【００１７】
（取出し工程）
次に、図２（Ｃ）に示すように、油圧シリンダ７により可動プラテン６を可動させて固定金型２から可動金型５を離間させ、図示しない離型治具と樹脂突き出し治具を用いて、スタンパ１５上から離間させて光ディスク基板１６を取り出す。
【００１８】
ここで、固定金型２に設置された温度センサ温度センサ１１ｂと可動金型５に設置された温度センサ１１ａの温度は共に等しくしている。流路９ａ、９ｂ及び温度センサ１１ａ、１１ｂは、固定金型２及び可動金型５の金型表面近傍に備えられているため、固定金型２及び可動金型５の金型表面温度は、温度センサ１１ａと温度センサ１１ｂの温度と等しいとみなすことができる。このため、固定金型２及び可動金型５に備えられている温度センサ１１ａ、１１ｂにより検知される温度を固定金型２及び可動金型５の金型表面温度ということにする。そして、以下では、固定金型２及び可動金型５の金型表面温度を単に、金型温度ということにする。なお、温度制御がなされた状態では、温度センサ１１ａ、１１ｂは流路９ａ、９ｂに近接配置されているため、流路９ａ、９ｂを流れる冷却液体の温度は温度センサ１１ａ、１１ｂの温度と等しくなる。
また、温度センサ１４は、射出ユニット４の溶融したプラスチック樹脂の流路に近接配置されているため、溶融したプラスチック樹脂の温度は、温度センサ１４の温度と等しいとみなすことができる。そして、以下では、溶融したプラスチック樹脂の温度を単に、樹脂温度ということにする。
次に、プラスチック樹脂温度と金型温度を変化させて、光ディスク基板１６の複屈折及び反射率について調べた。
【００１９】
光ディスク基板１６の複屈折及び反射率は、ＣＤディジタルオーディオシステム（ＪＩＳ  Ｓ  ８６０５）に記載された方法により測定した。光ディスク基板１６の光透過性を評価するのに光透過率を用いるのが良いと思われるが、上記方法では、反射率を用いているため、反射率で評価することにした。
ＣＤ規格では、光ディスク基板１６は、ダブルパス測定で１００ｎｍ以下の複屈折、７０％以上の反射率を有していることが定められているので、これを満足することが必要とされる。
その結果を図３及び図４に示す。
【００２０】
図３に示すように、複屈折が１００ｎｍ以下を満足するためには、プラスチック樹脂温度が２６０℃以上で、かつ金型温度３０℃以上が必要である。また図４に示すように、反射率が７０％以上を満足するためには、プラスチック樹脂温度が２６０℃以上で、かつ金型温度６０℃以下が必要である。従って、複屈折が１００ｎｍ以下で、かつ反射率が７０％以上を満足するためには、プラスチック樹脂温度が２６０℃以上で、かつ金型温度３０〜６０℃が必要である。なお、ポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂は樹脂温度が２８０℃よりも高くなると、樹脂が分解してしまい、射出成形することはできない。よって、プラスチック樹脂温度が２６０〜２８０℃で、金型温度が３０〜６０℃の場合には、複屈折が１００ｎｍ以下で、かつ反射率が７０％以上を満たしていることがわかる。
【００２１】
プラスチック樹脂温度が高いと、樹脂の溶融粘度は低くなり、成形時のせん断力が小さくなり、分子の配向度が小さくなって、複屈折は小さくできる。また、金型温度も高い方が樹脂の溶融粘度は低くなり、成形時のせん断力が小さくなり、分子の配向度が小さくなって、複屈折は小さくできる。このため、プラスチック樹脂温度が２６０℃以上で、かつ金型温度３０℃以上の場合に、複屈折が１００ｎｍ以下を満足したわけである。
そして、光ディスク基板１６の反射率には、Ｘ線回折分析を行った結果、プラスチックの中のポリ乳酸の結晶化が大きく影響していることが判明した。このポリ乳酸の結晶化について、下記（１）式を用いて解析を行った。
（１）式を用いて、光ディスク基板１６の厚み方向の中央部での射出成形中のプラスチック樹脂の温度が２００℃となるときの冷却速度δＴ／δｔを算出し、反射率との関係を調べてみると、図５の結果を得た。冷却速度δＴ／δｔは、プラスチック樹脂温度と金型温度により決まるもので、図５は１０５℃／秒以上の冷却速度となると、ポリ乳酸の結晶化が起こりにくくなり、反射率が７０％以上を得られることを示している。すなわちプラスチック樹脂の冷却速度が速い場合にはポリ乳酸の結晶化が起こりにくく、反射率は高くなり、逆に、樹脂の冷却速度が遅い場合には結晶化が起こりやすく、白濁し、反射率は低くなる。そして、プラスチック樹脂温度が２６０〜２８０℃で、かつ金型温度が３０〜６０℃の場合には、この冷却速度δＴ／δｔは１０５℃／秒以上で、冷却速度は速くなっていた。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
以上のように、ポリ乳酸を主成分とするプラスチック樹脂を射出成形して光ディスク基板を製造する際に、プラスチック樹脂の温度が２６０〜２８０℃、固定及び可動金型２、５の温度が３０〜６０℃にすると、ＣＤやＤＶＤ規格に定められた仕様を満たす光ディスク基板が得られる。
なお、本実施例においては、固定及び可動金型２、５の温度を共に等しくしているが、本発明は固定及び可動金型２、５の温度を等しくすることに限定したものではない。
このプラスチック樹脂は、生分解性を有すると共に、再生可能資源であり、環境負荷低減を図ることができる。なお、光ディスク基板１６をＤＶＤに用いた場合も同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
生分解性を有すると共に、再生可能資源であり、環境負荷低減可能で、かつＣＤ等の規格に準拠した光ディスクの基板用に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般的な射出成形装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の光ディスク基板の射出成形方法を示し、（Ａ）は、（準備工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図、（Ｂ）は、（射出工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図、（Ｃ）は、（取出し工程）を説明するための射出成形装置の金型近傍の拡大断面図である。
【図３】プラスチック樹脂温度と金型温度を変化させた時の光ディスク基板の複屈折を示す図である。
【図４】プラスチック樹脂温度と金型温度を変化させた時の光ディスク基板の反射率を示す図である。
【図５】プラスチック樹脂の冷却速度と反射率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…射出成形装置、２…固定金型、２ａ…貫通孔、３…固定プラテン、３ａ…開口部、４…射出ユニット、４ａ…先端ノズル、５…可動金型、５ａ…凹部、６…可動プラテン、７…油圧シリンダ、８…ダイバー、９ａ、９ｂ…流路、１０ａ、１０ｂ…温調機、１１ａ、１１ｂ…温度センサ、１２ａ、１２ｂ…フィードバック回路、１３…キャビティ、１４…温度センサ、１５…スタンパ、１６…光ディスク基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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