(57)【要約】【課題】  植物原料由来のポリ乳酸を主成分とするプラスチックを基板として用いることにより、信号を記録または再生するためのレーザ光に対して透明性を有し、しかも耐熱性も有し、高温負荷試験後においてもディスクの変形が小さく、プレーヤで再生可能な耐熱性の向上した光ディスクを提供する。【解決手段】  光透過性基板１２と、該光透過性基板の上に形成された反射層１４及び／又は記録層とを少なくとも有し、前記光透過性基板側からレーザ光Ｌを照射して情報の記録再生を行う光ディスクにおいて、前記光透過性基板は、少なくともＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上ある透明熱可塑性樹脂を、前記レーザ光の波長以下の粒径サイズでポリ乳酸樹脂中に分散させて前記レーザ光の波長に対して透過率が８０％以上となる透明なポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板と、該光透過性基板の上に形成された反射層及び／又は記録層とを少なくとも有し、前記光透過性基板側からレーザ光を照射して情報の記録再生を行う光ディスクにおいて、
前記光透過性基板は、少なくともＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上ある透明熱可塑性樹脂を、前記レーザ光の波長以下の粒径サイズでポリ乳酸樹脂中に分散させて前記レーザ光の波長に対して透過率が８０％以上となる透明なポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂よりなることを特徴とする光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに係り、特に、基板に植物を原料としたプラスチックであるポリ乳酸樹脂を用いた環境配慮型の光ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油化学工業の発展とプラスチック合成、加工技術の進歩に伴い、種々なプラスチック製品が大量に生産され、これに伴って使用済みのプラスチック製品を産業廃棄物や一般廃棄物として排出される廃プラスチックの量も、急速に増加してきた。例えば平成１４年の我が国における廃プラスチックの量は年間１０００万トン近くになるに至った。更に、この廃プラスチックの量の増加傾向は続いており、廃プラスチックの処分問題は深刻化しつつある。
現在、このような廃プラスチックの６０％前後は単純焼却や埋立によって処分されている。しかしながら、燃焼熱カロリーの高い廃プラスチックを通常のゴミ焼却場で焼却処分すると、異常燃焼し、焼却炉の炉体等を傷めるという問題がある。そして、廃プラスチックを単純焼却することで、大気中に放出される炭酸ガスが増加し、地球温暖化という観点からも問題がある。
【０００３】
さらに、廃プラスチックを埋立によって処分する場合には、廃プラスチックは軽くてかさばるため、廃棄物の中でも大きな容積を占め、埋め立て地などの廃棄物最終処分場の用地不足が切迫化してきた現在、将来に亘ってこのような処分方法を続けることは困難である。
このようにプラスチックの廃棄物処理という地球環境の観点からも、また化石資源（原油）の枯渇という地球資源の観点から、植物を原料としたプラスチックや酸素や微生物で分解される生分解性プラスチックの研究開発が盛んに行われるようになってきた。
【０００４】
中でもトウモロコシなど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ともに、再生可能資源である植物由来の環境低負荷樹脂であることから、特に注目されている。例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等にはフィルム、包装材料への応用例が開示されており、グリーンプラスチック（２０５〜２３０ページ  ２００２年シーエムシー出版）には、ポリ乳酸を用いた応用例として、例えば生ゴミ袋、食品容器、包装容器、包装フィルムなど、耐熱性や耐衝撃性などが厳しく要求されない、主に機能的に単純な用途を対象にした例が示されている。また、例えば特許文献４、特許文献５、特許文献６等には、耐熱性を向上させたポリ乳酸を主成分とする成形材料の例が開示されており、最近は、自動車の内装部品や電子機器・ＯＡ機器の筐体などの高度な機能が必要な分野、用途にも採用され始めている。
【０００５】
一方、近年、大容量の情報を記録できるコンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）などの光ディスクの普及はめざましいものがある。特に音楽や映像、データベース、コンピュータプログラムなどの情報を微細な凹凸パターン（いわゆるピット）として記録された基板の上に、アルミニウムなどの金属反射層と保護層を順次積層した再生専用型光ディスクは、大量に安価に製造できるため膨大な数のディスクが製造され、広く普及している。さらに追記記録が出来るＣＤ−Ｒは再生専用型光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）以上に生産、消費され始めた。またＤＶＤ−Ｒや書き換え可能なＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどのディスクも急速に普及し始めている。
【０００６】
ここで従来のＣＤやＤＶＤなどの光ディスクの一例を説明する。図４は反射層（或いは記録層）が１層の光ディスクを示す。図４に示す場合には、表面に凹凸（ピット）や溝、図示例では凹凸２が形成された厚さが１．２ｍｍまたは０．６ｍｍの光透過性基板４に反射層や記録層、例えば反射層６を形成し、この反射層６側に、接着剤層８を介して別の基板１０を接合して光ディスクを形成している。この場合、記録、或いは再生用のレーザ光Ｌは、上記光透過性基板４側から照射される。上記基板１０に代えて保護層を形成した光ディスクもある。
このように大量の情報を記憶する記憶媒体として上記したような光ディスクが普及し、全世界で２００億枚以上が生産され、さらに今後もその生産量は増加していくと考えられる。これに伴い不要になって廃棄される光ディスクの数量も飛躍的に増え始めており、地球環境に及ぼす影響は大きくなりつつある。
【０００７】
これらの光ディスクに使用されている材料のうち、最も多量に使用されているのはプラスチック基板である。従来この基板に使用されているプラスチックにはポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂などの、枯渇性化石（石油）資源を原料とした熱可塑性透明樹脂が使用されている。中でも実際の光ディスクのほとんどは光透過性、加工性、生産性などの面から、ポリカーボネート樹脂が使用されている。例えばコンパクトディスク（ＣＤ）では、重量換算で９８％以上、またＤＶＤでも９５％以上がプラスチック基板で占められている。したがって、地球環境に与える負荷を低減すると共に、枯渇性化石（石油）資源を節減するという観点からも上記光ディスクの基板に、毎年再生可能な植物を原料として合成された植物由来のプラスチックであるポリ乳酸樹脂を用いることは、好ましいことである。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−２９０４６１号公報
【特許文献２】特開平４−１４６９５２号公報
【特許文献３】特開平４−３２５５２６号公報
【特許文献４】特開２００３−２５３００９号公報
【特許文献５】特開２００３−１６５９１７号公報
【特許文献６】特開平４−３２５５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記したような通常のポリ乳酸樹脂は、ガラス転移温度が６０℃前後であり、通常の成形方法で得られる成形品は耐熱性が乏しく、低加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が約５５〜５８℃と低く、比較的高温環境下でこの成形品を使用すると熱変形（形状変形）を生じてしまうと言う問題点があった。例えば、ガラス転移温度が６０℃の通常のポリ乳酸樹脂を基板材料として用いて作製したＤＶＤディスクを、ＤＶＤの規格（ＤＶＤ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｄｉｓｃ  Ｐａｒｔ１  ２．２．２）に定める高温（耐熱性）試験（温度５５℃、相対湿度５０％、９６時間）に基づいて実施した後のディスクは、変形が著しくてプレーヤでの再生が不能になってしまうという問題点がある。
【００１０】
また耐熱性を向上させたポリ乳酸樹脂を主成分とする前記した成形材料は、通常、不透明または著しく透明性が落るので、光ディスクの透明基板として使用するには光透過性が低く使用できないという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、植物原料由来のポリ乳酸を主成分とするプラスチックを基板として用いることにより、信号を記録または再生するためのレーザ光に対して透明性を有し、しかも耐熱性も有し、高温負荷試験後においてもディスクの変形が小さく、プレーヤで再生可能な耐熱性の向上した光ディスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、ポリ乳酸樹脂を光ディスクの基板に用いたときの上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、ポリ乳酸樹脂中に、ＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上である透明熱可塑性樹脂をレーザ光の波長（例えば６００ｎｍ）以下の粒径サイズで分散させたアロイ樹脂を基板に用いることで、必要な透明性を維持しつつ耐熱性を向上できる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
【００１２】
すなわち請求項１に係る発明は、光透過性基板と、該光透過性基板の上に形成された反射層及び／又は記録層とを少なくとも有し、前記光透過性基板側からレーザ光を照射して情報の記録再生を行う光ディスクにおいて、前記光透過性基板は、少なくともＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上ある透明熱可塑性樹脂を、前記レーザ光の波長以下の粒径サイズでポリ乳酸樹脂中に分散させて前記レーザ光の波長に対して透過率が８０％以上となる透明なポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂よりなることを特徴とする光ディスクである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ディスクによれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
植物原料由来のポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を基板として用いることにより、信号を記録または再生するレーザ光に対して透明性を有し、しかもＣＤやＤＶＤの規格に定められた耐熱性を有し、高温負荷試験後に置いてもディスクの変形が小さく、再生装置、或いは記録再生装置などのプレーヤで再生可能な耐熱性の向上した光ディスクを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明に係る光ディスクの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の光ディスクの第１実施例を示す構成図、図２は本発明の光ディスクの第２実施例を示す構成図である。
まず、第１実施例について説明する。この第１実施例の光ディスクは、例えば再生専用シングルレイヤーのＣＤディスクに対応するものである。図１中の第１実施例の光ディスクＤ１は、信号を記録または再生するレーザ光Ｌに対して透明である光透過性基板１２を有している。この光透過性基板１２の表面には、トラッキングを行うピットとなる微小な凹凸や溝が形成されている。ここでは例えば凹凸１４が形成されている。そして、この凹凸１４の形成されている表面の全面に、反射層及び／又は記録層を形成し、更にその上に保護層１８を形成して光ディスクＤ１を構成している。ここでは代表として反射層１６が形成されている。また反射層１４に替えて記録層を設ける場合もあるし、反射層１６と記録層とを重ねて設ける場合もある。また上記凹凸１４に替えて、螺旋状、或いは同心円状の溝（「ウォブル」とも称す）を形成する場合もある。これらの点は第２実施例においても同様である。
【００１５】
次に第２実施例について説明する。この第２実施例の光ディスクは、例えば再生専用シングルレイヤーＤＶＤディスクに対応するものである。図２中の第２実施例の光ディスクＤ２は、保護基板２０と、第１実施例で説明したと同様な光透過性基板２２とを有し、これらの両基板２０、２２の内の光透過性基板２２の表面に反射層及び／又は記録層を有する微小な凹凸や溝を形成し、そして、この両基板２０、２２を、上記微小な凹凸や溝が形成されている面側を対向させて間に接着剤層２４を介在させて接合することにより製造されている。記録、或いは再生用のレーザ光Ｌは光透過性基板２２の表面側より照射される。図示例の場合には、光透過性基板２２の内側の表面のみにトラッキングを行うピットとなる凹凸１４が形成されている場合を示しており、この凹凸１４が形成されている表面の全面に、反射層２６が形成されている。
【００１６】
前述のように凹凸１４に替えて螺旋状、或いは同心円状の溝（「ウォブル」とも称す）を形成する場合もある。また、反射層２６に替えて記録層を設ける場合もあるし、反射層２０と記録層とを重ねて設ける場合もある。
ここで本発明では、上記各光透過性基板１２、２２が、少なくともＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上ある透明熱可塑性樹脂を、上記レーザ光Ｌの波長以下の粒径サイズでポリ乳酸樹脂中に分散させて上記レーザ光Ｌの波長に対して透過率が８０％以上となる透明なポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を用いて形成している点である。尚、保護基板２０を上記アロイ樹脂で形成してもよい。
【００１７】
上記ポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂は、以下のようにして作製される。
まず、主成分のポリ乳酸樹脂としては、トウモロコシなどの植物から取り出されたでんぷんを分解して得られた乳酸モノマーから合成されたポリ乳酸樹脂が好ましい。例えば三井化学（株）から市販されている「レイシアＨ１００，Ｈ１００Ｊ」や、カーギル・ダウ社製「Ｎａｔｕｒｅ  Ｗｏｒｋｓ」やユニチカ（株）から市販されている「テラマックＴＥ−４０００」などが好ましい材料である。
【００１８】
次にポリ乳酸樹脂中に分散させる透明熱可塑性樹脂は、ＩＳＯ７５で規定される低荷重下（０．４５ＭＰａ）の加重たわみ温度（ＤＴＵＬ）が１２０℃以上である透明熱可塑性樹脂を用いる。ここでは加重たわみ温度が１２０℃よりも低いと、高温（耐熱性）試験（温度７０℃）に基づいて実施後のディスクは、変形が著しく起こり、プレーヤでの再生が不能になってしまう場合がある。具体的には、透明熱可塑性樹脂の中で耐熱性の高いアクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、脂環式アモルファスポリオレフィン樹脂を用いるのがよい。特に、耐熱性の高い透明樹脂としては、ポリアリレート樹脂のなかでもポリカーボネート樹脂が好適である。また脂環式ポリオレフィン樹脂としてはシクロペンタジエン・ジシクロペンタジエン共重合物が好適な樹脂である。またアクリル樹脂としては、ポリメチルメタクリレート樹脂などが好適な例である。
【００１９】
これら上記各樹脂を１種類、或いは複数種類を前記ポリ乳酸樹脂中に分散させてポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を作製する。上記ポリ乳酸樹脂中に上記樹脂を分散させる方法には特に制限はないが、一軸または二軸押出機や混練り機による溶融混練りが好ましく用いられる。このとき上記樹脂の分散程度は重要であり、分散される樹脂の粒径（ドメイン）は、光ディスクの記録再生装置に使用されるレーザ光Ｌの波長以下にまで小さく分散させる必要がある。レーザ光Ｌの波長にもよるが、好ましくは上記分散させる樹脂のドメインサイズが粒径に換算して６００ｎｍ以下の粒径で分散させることが望ましい。上記分散される樹脂が６００ｎｍ以下の粒径で分散されることで、主成分となるポリ乳酸樹脂とは屈折率の異なる透明熱可塑性樹脂がポリ乳酸樹脂中に混合されていても、光ディスクの記録再生装置に使用するレーザ光Ｌの波長に対して透明性が保てると共に、ポリ乳酸樹脂よりなる耐熱性の高い樹脂が強化繊維的に分散していることから、耐熱性の向上したアロイ樹脂を得ることができる。
【００２０】
またポリ乳酸樹脂中に分散させる上記樹脂の含有量も重要である。上記樹脂の含有割合は、耐熱性向上の効果が発現するためには少なくとも１０ｗｔ％以上であることが必要である。好ましくは２０ｗｔ％以上含有していると耐熱性向上の効果が顕著である。また耐熱性向上の観点からは、上記樹脂の含有割合に上限はないが、生分解性能を有するポリ乳酸樹脂の含有比率が低くなると、アロイ樹脂の生分解性能が劣ることになる。すなわち、生分解性樹脂という観点からすると、ポリ乳酸樹脂に混合する上記樹脂の割合は５０ｗｔ％以下が好ましい。さらに好ましくは４０ｗｔ％以下が好適である。従って、ポリ乳酸樹脂中に分散させる上記樹脂の含有量として最も好適な範囲は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％である。またアロイ樹脂の透過率が８０％より少なくなると、反射光が少なくなり過ぎて、トラッキングや信号の再生が困難になったりする。
【００２１】
次に、本発明に係る光ディスクとして実際に作製した再生専用ＣＤ、ＤＶＤディスクの評価結果について詳述する。
＜ポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂の調整＞
まずアロイ樹脂は以下のように調整された。ポリスチレン換算で分子量約２０万のポリＬ乳酸樹脂ペレットに、加重たわみ温度が１２５℃である分子量１５０００のポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチック製  ユーピロン）を、ポリ乳酸樹脂に対して１０重量％、２０重量％、４０重量％（実施例１−１、１−２、１−３）でそれぞれ添加し、二軸押出機を用いて２４０℃で溶融混練し、ポリカーボネート樹脂をポリ乳酸樹脂中にドメインサイズ約６００ｎｍに分散させ、さらにペレット化してポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を作製した。得られたアロイ樹脂を射出成形してで試験サンプルを作製し、ＣＤ、ＤＶＤ再生装置のレーザ光Ｌの波長７８０ｎｍ、６６０ｎｍでの光透過率を測定した結果、いずれも８０％以上であり、良好な光透過率であった。
【００２２】
同様にポリスチレン換算で分子量約２０万のポリＬ乳酸樹脂ペレットに、メルトフローレート（ＭＦＲ）２５ｇ／１０ｇの脂環式アモルファスポリオレフィン（日本ゼオン製  ＺＥＯＮＥＸ）樹脂を、ポリ乳酸樹脂に対して１０重量％、２０重量％、４０重量％（実施例２−１、２−２、２−３）でそれぞれ添加し、同様にポリ乳酸樹脂中にドメインサイズ約６００ｎｍに分散させ、さらにペレット化してポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を作製した。得られたアロイ樹脂を射出成形で試験サンプルを作製し、ＣＤ、ＤＶＤ再生装置のレーザ光Ｌの波長７８０ｎｍ、６６０ｎｍでの光透過率を測定した結果、いずれも８０％以上あり、良好な光透過率であった。
【００２３】
＜実施例１：再生専用ＣＤディスクに対応＞
上述のようにして作製したポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を用いて、金型に予め微小な凹凸（ピット）や溝（グルーブ）が形成されたスタンパーを取り付け、射出成形でＣＤ規格に準拠した信号ピットが形成された光透過性基板１２を作製し、さらにＤＣまたはＲＦスパッタリング法にてＡｌ膜よりなる反射層１４を形成し、この反射層１４の上にＵＶ（紫外線）硬化樹脂をコートして保護層１８を設けて光ディスクＤ１としてＣＤを作製した。
ここで得られたＣＤディスクの高温（耐熱）保存試験（試験条件：温度５５℃、相対湿度７０％、９６時間放置）を実施したところ、ディスクの変形はほとんどなく、試験後のディスクは市販のＣＤプレーヤで再生可能であった。この結果を図３に示す。
【００２４】
＜実施例２：再生専用ＤＶＤディスクに対応＞
実施例１と同様に、光透過性基板２２の材料として、上述のようにして作製したポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を用いて、金型に予め微小な凹凸（ピット）や溝（グルーブ）が形成されたスタンパーを取り付け、射出成形でＤＶＤ規格に準拠した信号ピットが形成された光透過性基板２２を作製し、さらにＤＣまたはＲＦスパッタリング法にてＡｌ膜よりなる反射層２６を形成した。
同様に保護基板２０も、上述のようにして作製したポリ乳酸樹脂を主成分とするアロイ樹脂を用いて、金型に表面がミラーのスタンパーを取り付け、射出成形で貼合わせ用のダミー基板（保護基板）２０を作製した。
【００２５】
次に、上述のように形成した両基板２０、２２を貼り合わてＤＶＤ光ディスクＤ２を製造した。このとき、光透過性基板２２の反射層２６を形成した側の面と、保護基板２０とを対向させ、その間に接着剤層２４を介在させる。この貼り合わせの時に接着剤層２４に使用される材料は、アクリレート系の紫外線硬化樹脂を用いた。このようにして光ディスクＤ２として再生専用シングルレイヤーＤＶＤディスクを作製した。
ここで得られたＤＶＤディスクの高温（耐熱）保存試験（試験条件：温度５５℃、相対湿度７０％、９６時間放置）を実施したところ、ディスクの変形はほとんどなく、試験後のディスクは市販のＤＶＤプレーヤで再生可能であった。この結果を図３に示す。
【００２６】
＜比較例＞
比較のためにポリスチレン換算で分子量約２０万のポリＬ乳酸樹脂のみの場合（比較例１−１）、ポリカーボネート樹脂、或いは脂環式ポリオレフィンを重量比５％でそれぞれ添加した場合（比較例１−２、１−３）についてそれぞれＣＤ（光ディスク）を実施例１と同様に作製した。ここで得られたＣＤディスクの高温（耐熱）保存試験（試験条件：温度５５℃、相対湿度７０％、９６時間放置）を実施したところ、ディスクの変形は著しく、試験後のディスクは市販のＣＤプレーヤで再生不能であった。この結果を図３に示す。
【００２７】
図３から明らかなように、本実施例１−１〜１−３、２−１〜２−３の場合には、環境試験を行っても、変形程度は”なし”か、或いは”小”であり、しかも市販のプレーヤで情報の再生が可能であり、良好な結果を得られることが確認できた。
これに対して、比較例１−１〜１−３の場合には、環境試験後の変形程度は”大”か”中”でかなり大きく、しかも市販のプレーヤで情報の再生が不可能であることが確認できた。
尚、本実施例では、２種類の光ディスクを例にとって説明したが、これに限定されず、２層以上の記録層を有する光ディスクにも本発明を適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光ディスクの第１実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の光ディスクの第２実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の光ディスクの実施例と比較例１の光ディスクの評価結果を示す図である。
【図４】反射層（或いは記録層）が１層の光ディスクを示す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１２…光透過性基板、１４…反射層、１８…保護層、２０…保護基板、２２…光透過性基板、２４…接着剤層、２６…反射層、Ｄ１，Ｄ２…光ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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