Für sehr hohe Dichten der Datenspeicherung (>5, insbesondere >10 Gbyte, bezogen auf eine Scheibe von 120 mm Durchmesser) ist jedoch keines der gängigen Substrat- materialien uneingeschränkt verwendbar. Dazu sind sehr niedrige Doppelbrechung, sehr niedriges Trägheitsmoment, sehr niedrige Wasseraufnahme, hohe Wärmeform- beständigkeit, bei ausreichenden mechanischen Eigenschaften und niedrige Schmelz- viskosität gleichzeitig erforderlich.

Aromatische Polycarbonate besitzen zwar sehr gute mechanische Eigenschaften und Wärmeformbeständigkeit, aber zu hohe Doppelbrechung und Wasseraufnahme.

Polystyrol weist zu hohe Doppelbrechung und zu niedrige Wärmeformbeständigkeit auf.

Polymethylmethacrylat hat zu hohe Wasseraufnahme und zu geringe Formbestän- digkeit.

Additionscopolymere aus Ethylen und einem unpolaren Norbornen-oder Tetracyclo- dodecen besitzen niedrige Doppelbrechung und fast keine Wasserabsorption.

Diese Materialien sind jedoch sehr teuer in ihrer Herstellung. Die Materialien lassen sich nur schwer in optisch reiner Qualität herstellen. Das Vorliegen von Gelanteilen reduziert ebenfalls deren Anwendungen als optische Materialien. Das Abtrennen der

Katalysatoren und Cokatalysatoren ist mit erheblichem technischen Aufwand ver- bunden.

Wasseraufnahme des Substratmaterials und der damit verbundenen Quellung führt insbesondere bei asymmetrisch aufgebauten optischen Datenträgem (z. B. CD, MO, MD, ASMO, DVR) zu einer zusätzlichen Deformation (z. B. Zunahme der Winkel- verkippung). Dies fiihrt zu einer Verschlechterung des Auslesesignals (höherer Jitter, höherer Cross Talk) und läßt damit nicht die maximal zulässige Datendichte zu oder erfordert aufwendige elektronische/optische Korrekturmodule (Tiltservo) (F. Bruder, R. Plaetschke, H. Schmid, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37 (1998) 2120).

Quellung der Substratschichten können insbesondere an Grenzflächen zu Informa- tions-und Schutzschichten zu mechanischen Spannungen führen, die ein be- schleunigtes Ablösen der Informationschichten von Substratschichten bewirken.

Gegenstand der Erfindung sind Substrate basierend auf Homo-und/oder Co-Poly- meren des Vinylcyclohexans, wobei Comonomere ausgewählt sind aus mindestens einem der Gruppe der Olefine, Acrylsäurederivate, Maleinsäurederivate, Vinylether und Vinylester oder Mischungen daraus aus mindestens 2 Comonomeren, wobei das Trägheitsmoment des Substrats im allgemeinen von 280 bis 50 g cm2, besonders bevorzugt von 260 bis 100 g cm2, ganz besonders bevorzugt von 250 bis 150 g cm2, bestimmt nach Torsionsschwingung, und die spezifische Dichte von 1 bis 0,8 g. CM3, vorzugsweise 0,98 bis 0,90 g-cm3, betragen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein optisches Substrat, welches insbesondere bei hochfokusierenden Optiken (hohe numerische Apertur >45) sehr geringe Störung durch Doppelbrechung zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangunterschied des Lichts welches auf das Substrat fallt, in Abhängigkeit des Einfallwinkels bei senk- rechten und davon abweichenden Winkeln bis 27°, eine Differenz des Gangunter- schieds im allgemeinen von 0 bis 60 nm, bevorzugt von 0 bis 50 nm, ganz besonders bevorzugt von 0 bis 40 nm, aufweist.

Die erfindungsgemäßen Substrate zeichnen sich durch hohe Dimensionsstabilität, hohe Transparenz, geringe Doppelbrechung und hohe Wärmeformbeständigkeit aus und sind daher als Substratmaterial für optische Datenspeicher ausgezeichnet geeig- net. Die Substrate sind besonders geeignet für die Herstellung von optischen Speichermedien mit hoher Speicherdichte.

Schwingungen des Datenträgers sind reduziert im Vergleich zu den derzeit ver- wendeten Datenträgern, beispielsweise Polycarbonat.

Die Sättigungswasseraufnahme eines erfindungsgemäßen Rohlings des optischen Speichermediums beträgt im allgemeinen kleiner 0.5 %, bevorzugt kleiner 0.2 %, ganz besonders bevorzugt kleiner 0.1 % insbesondere kleiner 0.06 % gemessen nach DIN 53 495.

Das Material besitzt einen hohen E-Modul. Damit verbunden ist eine hohe Biege- festigkeit was wiederum die Konstruktion dimensionsstabiler Substratplatten erlaubt. Dünnere Substratdicken erlauben höhere Datendichten, da Optiken mit hoher numerischer Apertur NA und geringer Laserwellenlänge k unkritischer werden (Spotdurchmesser ~ k/NA, G. Bonwkuis, J. Braat, A. Huijser, J. Pasman, G. van Rosmaten, K. Schonhauer, Immiuk, Principles of Optical Disc Systems (Adam HilgerLtd., 1995).

Bei hohen Drehzahlen der optischen Platte tritt eine geringere Dehnung der In- formationsschicht in radialer Richtung auf. Dies ist insbesondere für hohe Daten- dichte bei für hoher Auslese-und Einschreibesicherheit der Information wichtig.

Die optische Transmission beträgt für Wellenlängen größer 400 nm größer 89 %. Das Material ist daher ein bevorzugtes optisches Material für kurz und langwelliges Licht, insbesondere für Wellenlängen von 300 bis 800 nm.

Substrate mit niedrigen Differenzen des Gangunterschieds in Abhängigkeit des Ein- fallwinkels des Lichts, sind besonders geeignet zur Verbesserung der optoelektroni- schen Einschreib-und Auslesesignale und sind ideale Substrate für nur lesbare, be- schreibbare und wiederbeschreibbare Datenträger.

Die Materialien besitzen eine hohe Wärmeformbeständigkeit Tg und erlauben hohe Betriebs-und Gebrauchstemperaturen.

Auf den optischen Platten lassen sich andere Materialien mit oder ohne Vorbe- handlung der Oberfläche abscheiden. Um gegebenfalls die Oberfläche zu modifi- zieren sind besonders geeignet Plasma-oder naßchemische Prozesse.

Bevorzugte Materialien zum Abscheiden sind Metalle, Metallverbindungen und Farbstoffe.

Als Metalle sind besonders geeignet, Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Zink, Germanium, Antimon, Tellur, Terbium, Selen, Eisen, Kobald, Gadolinium und deren Legierungen.

Als Metallverbindungen sind besonders geeignet Zinkoxid, Siliziumoxid, Silizium- Stickstoffverbindungen und Zinksulfid.

Als Farbstoffe geeignet sind Cyanin, Phthalocyanin und Azofarbstoffe.

Diese Materialien können durch spin coating und sputter-Techniken aufgebracht werden.

Als optische Datenspeicher werden beispielhaft genannt : -Magneto-optische Disc (MO-Disc) -Mini-Disc (MD)

-ASMO (MO-7) ("Advanced storage magnetooptic") -DVR (12 Gbyte Disc) -MAMMOS ("Magnetic Amplifying magneto optical system") -SIL and MSR ("Solid immersion lens"and"magnetic superresolution") -CD-ROM (Read only memory) -CD, CD-R (recordable), CD-RW (rewritable), CD-I (interactive), Photo-CD -Super Audio CD -DVD, DVD-R (recordable), DVD-RAM (random access memory) ; DVD=Digital versatile disc -DVD-RW (rewritable) -PC + RW (Phase change and rewritable) -MMVF (multimedia video file system) Bevorzugt sind Substrate aus einem Vinylcyclohexan basierenden Polymer mit der wiederkehrenden Struktureinheit der Formel (I) in welcher RI und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Cl-C6-Alkyl, vorzugsweise C1-C4-Alkyl stehen und R3 und R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder für Cl-C6-Alkyl, vorzugs- weise Cl-C4-Alkyl, insbesondere Methyl und/oder Ethyl, oder R3 und R4 ge- meinsam für Alkylen, vorzugsweise C3-oder C4-Alkylen (ankondensierter 5- oder 6-gliedriger Cycloaliphatischer Ring) stehen,

R5 für Wasserstoff oder Cl-C6-Alkyl, vorzugsweise Cl-C4-Alkyl, RI, R2 und RS stehen unabhängig voneinander insbesondere für Wasserstoff oder Methyl.

Die Verknüpfung kann außer der stereoregulären Kopf-Schwanz Verknüpfung einen geringen Anteil Kopf-Kopf Verknüpfung aufweisen. Das Vinylcyclohexan basie- rende amorphe überwiegend syndiotaktische Polymer kann über Zentren verzweigt sein und z. B. eine sternförmige Struktur besitzen.

Als Comonomere können bei der Polymerisation des Ausgangspolymeren (ge- gebenenfalls substituiertes Polystyrol) vorzugsweise verwendet und in das Polymer miteingebaut werden : Olefine mit im allgemeinen 2 bis 10 C-Atomen, wie beispiels- weise Ethylen, Propylen, Isopren, Isobutylen, Butadien, Cl-C8-vorzugsweise Cl-C4- Alkylester der Acryl-bzw. Methacrylsäure, ungesättigte cycloaliphatische Kohlen- wasserstoffe, z. B. Cyclopentadien, Cyclohexen, Cyclohexadien, gegebenenfalls sub- stituiertes Norbornen, Dicyclopentadien, Dihydrocyclopentadien, gegebenenfalls substituierte Tetracyclododecene, kernalkylierte Styrole, a-Methylstyrol, Divinyl- benzol, Vinylester, Vinylsäuren, Vinylether, Vinylacetat, Vinylcyanide wie beispiels- weise Acrylnitril, Methacrylnitril, Maleinsäureanhydrid und Mischungen dieser Monomere.

Als amorphe Vinylcyclohexan Polymere können auch solche mit einem syndiotakti- schen Diadenanteil, ermittelt durch zwei dimensionale NMR-Spektroskopie, von 50,1 bis 74 %, vorzugsweise von 52-70 % eingesetzt werden. Verfahren zur Mikro- strukturaufklärung anhand von 13C-lH Korrellationsspektroskopie der Methylen Kohlenstoffatome eines Polymerrückgrates sind allgemein bekannt und werden z. B. von A. M. P. Ros und O. Sudmeijer beschrieben (A. M. P. Ros, O. Sudmeijer, Int. J.

Polym. Anal. Charakt. (1997), 4,39.).

Die an diesen Substraten bestimmte Doppelbrechung, gemessenen anhand der rheo- optischen Konstante CR beträgt kleiner gleich-0.3 GPa~t, der Betrag ist mehr als eine Zehnerpotenz kleiner als der für Polycarbonat (CR = + 5.4 GPa~l). Das Meßverfahren der rheooptischen Konstante ist in EP-A 0621 297 beschrieben. Die dazu benötigten planparallelen 150 bis l OOOum-Probekörper können durch Schmelzpressen oder Filmgießen hergestellt werden. Das Material kann im Vergleich zu Polycarbonat als doppelbrechungsfrei angesehen werden.

Die Vinylcyclohexan (co) polymere haben im allgemeinen absolute Molekularge- wichte Mw Gewichtsmittel von 1 000 bis 10 000 000, vorzugsweise von 60 000 bis 1 000 000, ganz besonders bevorzugt 70 000 bis 600 000, bestimmt nach Licht- streuung.

Besonders bevorzugt haben die Vinylcyclohexan- (co) polymere absolute Molekular- gewichte Mw von 70 000 bis 450 000 g/Mol, insbesondere 100 000 bis 450 000 g/Mol. Die Molekulargewichtsverteilung ist vorzugsweise durch einen Poly- dispersitätsindex (PDI = Mw/Mn) von 1 bis 3 charakterisiert, wobei ein gegebenen- falls vorhandener Oligomeranteil bis zu einem Molekulargewicht von 2 000 nicht zur Berechnung des Polydispersitätsindex berücksichtigt wird. Ein gegebenenfalls vor- handener Oligomeranteil bis zu einem Mw von 3 000 ist, bezogen auf das Gewicht des Polymers, kleiner 5 %.

Die Copolymere können sowohl statistisch als auch als Blockcopolymere vorliegen.

Die Polymere können eine lineare Kettenstruktur besitzen als auch durch Co-Ein- heiten Verzweigungsstellen aufweisen (z. B. Propfcopolymere). Die Verzweigungs- zentren beinhalten z. B. sternförmige oder verzweigte Polymere. Die erfindungsge- mäßen Polymere können andere geometrische Formen der primären, sekundären, tertiären, ggf. quartären Polymerstruktur aufweisen hierbei seinen genannt Helix, Doppelhelix, Faltblatt usw. bzw. Mischungen dieser Strukturen.

Besonders bevorzugt sind Styrol-Isopren Copolymere, insbesondere Poly (Styrol- Block-Co-Isopren) und sternförmiges Poly (Styrol-Block-Co-Isopren).

Blockcopolymere beinhalten Di-Blöcke, Tri-Blöcke, Multi-Blöcke und sternförmige Blockcopolymere.

Die VCH- (Co) Polymere werden hergestellt, indem man Derivate des Styrols mit den entsprechenden Monomeren radikalisch, anionisch, kationisch, oder durch Metall- komplex-Initiatoren bzw. Katalysatoren polymerisiert und die ungesättigten aromati- schen Bindungen anschließend vollständig oder teilweise hydriert (vgl. z. B. WO 94/21694, EP-A 322 731).

Die VCH- (Co) Polymere lassen sich beispielsweise ferner herstellen durch Hydrie- rung aromatischer Polystyrole bzw. deren Derivate in Gegenwart eines Katalysators, wobei als Lösungsmittel ein Ether, welcher kein a-Wasserstoff-Atom an einem zur Etherfunktion benachbarten Kohlenstoffatom besitzt, oder ein Gemisch solcher Ether oder ein Gemisch mindestens eines der genannten Ether mit für Hydrierreaktionen geeigneten Lösungsmitteln.

Die Hydrierung der Ausgangspolymere wird nach allgemein bekannten Methoden durchgeführt (z. B. WO 94/21 694, WO 96/34 895, EP-A-322 731). Als Katalysa- toren können eine Vielzahl von bekannten Hydrierkatalysatoren eingesetzt werden.

Bevorzugte Metallkatalysatoren sind beispielsweise in WO 94/21 694 oder WO 96/34 896 genannt. Als Katalysator kann jeder für Hydrierreaktion bekannter Kataly- sator eingesetzt werden. Geeignet sind Katalysatoren mit großer Oberfläche (z. B.

100-600 m2/g) und kleinem mittleren Porendurchmesser (z. B. 20-500 A). Weiter- hin sind auch Katalysatoren mit kleiner Oberfläche (z. B. >10m2/g) und großen mittleren Porendurchmessem geeignet, die dadurch charakterisiert sind, daß 98 % des Porenvolumens, Poren mit Porendurchmessern größer 600 Å aufweisen (z. B. ca. 1 000-4 000 Ä) (vgl. z. B. US-A 5.654.253, US-A 5.612.422, JP-A 03076706). Ins- besondere werden Raney-Nickel, Nickel auf Siliciumdioxid oder Siliciumdi-

oxid/Aluminiumoxid, Nickel auf Kohlenstoff als Träger und/oder Edelmetallkata- lysatoren, z. B. Pt, Ru, Rh, Pd, verwendet.

Die Reaktion wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 0 und 500°C, vor- zugsweise zwischen 20 und 250°C, insbesondere zwischen 60 und 200°C, durchge- führt.

Die für Hydrierreaktionen üblichen Lösungsmitteln verwendbaren Lösungsmitteln sind beispielsweise in DE-AS 1 131 885 beschrieben (siehe oben).

Die Reaktion wird im allgemeinen bei Drücken von 1 bar bis 1000 bar, vorzugsweise 20 bis 300 bar, insbesondere 40 bis 200 bar, durchgeführt.

Die Substrate werden aus den thermoplastischen Formmassen, enthaltend Homo- und/oder Copolymere basierend auf Vinylcyclohexan und gegebenenfalls weitere üb- liche Additive, wie Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, hergestellt, indem die Formmassen bei Temperaturen größer 280°C verarbeitet werden.

Beispiele Beispiel 1 Der 40 l Autoklave wird mit Inertgas (Stickstoff) gespült. Die Polymerlösung und der Katalysator werden zugegeben (Tabelle 1). Nach dem Verschließen wird mehr- mals mit Schutzgas dann mit Wasserstoff beaufschlagt. Nach dem Entspannen wird der jeweilige Wasserstoffdruck eingestellt und unter Rühren auf die entsprechende Reaktionstemperatur geheizt. Der Reaktionsdruck wird nach Einsetzen der Wasser- stoffaufnahme konstant gehalten. Die Reaktionszeit ist definiert vom Aufheizen des Ansatzes bis zu der Zeit, wenn die Wasserstoffaufnahme ihrem Sättigungswert zu- strebt.

Nach beendeter Reaktion wird die Polymerlösung filtriert. Die Polymerlösung wird mit 4 000 ppm Irganox XP 420 FF (Ciba Speciality Chemicals, Basel, Schweiz) sta- bilisiert, bei 240°C vom Lösungsmittel befreit und das Produkt zu Granulat verar- beitet.

Aus dem Granulat werden im Spritzguß z. B. Schulterstäbe, optische Platten und weitere Probekörper zur Ermittlung der physikalischen Eigenschaften hergestellt (Tabelle 2).

Tabelle 1 Hydrierung von Polystyrol

Wasser- Bei-Polymer-2) Lösungs-Katalysator.-Reakions-stoff-Reaktions-Hydrier- spiel-Masse mittel Masse temp. Druck zeit grad.) Nr. kg I g °C bar h % 1 4,8 15,1 625 3) 160 100 19 100 Cyclohexan 10, 1 Methyl-t- butylether 1) Ermittelt durch'H-NMR Spektroskopie 2) Polystyrol, Typ 158 k glasklar, Mw = 280000 g/mol, BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland 3) Ni/SiO2/A1203, Ni-5136 P, Engelhard, De Meern, Niederlande Beispiel 2 Herstellung von Poly (Styrol-Block-Co-Isopren) Die Synthesen werden mit Standard Inertgastechniken durchgeführt. 138 kg abs.

Cyclohexan werden in einem 250 1 Reaktor vorgelegt. 6,3 kg abs. Styrol werden bei Raumtemperatur in den Reaktor gegeben. Die Temperatur wird auf 55°C erhöht, 102 ml (0,255 mol) n-Butyllithium (23 % in n-Hexan) werden in den Reaktor gege- ben. Die Reaktionsmischung wird auf 70°C erwärmt und 30 Minuten gerührt.

1,4 kg abs. Isopren und 6,3 kg abs. Styrol werden gleichzeitig in den Reaktor ge- geben. Die Mischung wird 2 Stunden bei 70°C gehalten. Die Reaktionslösung wird auf Raumtemperatur gekühlt und eine Lösung von 10 g 2-Propanol in 500 g Cyclo- hexan wird zugegeben. Die Polymerlösung wird auf 16,6 Gew.-% bei 40 bis 45°C am Vakuum konzentriert.

Beispiel 3 Herstellung von hydrierten Poly (Styrol-Block-Co-isopren) 22 kg der Polymerlösung (Beispiel 2) werden in einen 40 1 Autoklaven unter Stick- stoff überführt. Nach Zugabe von 421,5 g Ni-5136 P (Engelhard) wird der Autoklave mehrmals mit Stickstoff und Wasserstoff beaufschlagt. Die Reaktionslösung wird bei 100 bar auf 170°C augeheizt. Die Reaktion wird nach der Aufheizphase durch eine Druckautomatik bei 150 bar bis zur Druckkonstants gefahren und zwei Stunden nachgerührt.

Der Katalysator wird von der Polymerlösung filtriert. Die Polymerlösung wird mit 4 000 ppm Irganox XP 420 FF (Ciba Geigy, Basel, Schweiz) stabilisiert, bei 240°C vom Lösungsmittel befreit und als Granulat weiterverarbeitet.

Tabelle 2<BR> Physikalische Eigenschaften eines gängigen Substratmaterials für optische Discs am Beispiel von Polycarbonat im Vergleich zu<BR> Vinylcyclohexan basierenden Polymeren 1 und 3 (Beispiel B und C) a) Gangunter-b) Gangunter-Optische Glas- Beispiele Wasser-schied4) schied4) 27° Transmis-tempe- aufnahme Trägheits-senkrechter von der Differenz sion5) Rheooptische ratur6) Dichtel) Sattigung2) E-Modul3) moment Lichteinfall Normalen a)-b) größer 400 nm Konstante CR Tg g/cm % GPa g nm nm nm % GPa- °C A 1,18 0,35 2,3 294 +30 +95 +65 87 +5,4 142 Vergleich B erfindungs-0, 94 0,03 3,2 229-12-19-7 >89-0,3 149 gemäß C erfindungs-0,94 0,03 2,3 228 +3 +2-1 >89 +0,1 139 gemäß A Bisphenol-A-Polycarbonat, Makrolon CD 2005, Bayer AG<BR> CD Rohline wurden auf einer Spritzgußmaschine der Firma Netstal, Typ Diskjet 600 hergestellt<BR> CD Rohlinge : Innendurchmesser 15 mm, Außendurchmesser 120 mm, 1,2 mm Substratstärke<BR> 1) Bestimmt nach DIN 53 479 Verfahren A<BR> 2) Bestimmt nach DIN 53 495<BR> 3) Bestimmt nach DIN 53 455<BR> 4) Gangunterschied gemessen mittels Polarisationsoptik<BR> 5) Optische Transmission gemessen mit Perkin Elmer Lambda 900 Spektralphotometer mit Photometerkugel<BR> 6) Bestimmt mit Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Als Vergleichsbeispiel A wird ein CD-Rohling (CD-Substrat), hergestellt aus einem Bisphenol A-Polycarbonat (Makrolon CD 2005, Bayer AG, Leverkusen, Deutschland), und als Beispiele B und C CD-Rohlinge, hergestellt aus auf Poly- vinylcyclohexan basierenden Polymeren gemäß Beispiel 1 und 3, eingesetzt. Die CD-Rohlinge werden auf einer Spritzgußmaschine der Firma Netstal, Typ Diskjet 600 hergestellt. Die CD-Rohlinge gemäß Beispiel B und C zeigen im Vergleich zum gängigen Substratmaterial gemäß Vergleichsbeispiel A (Tabelle 2) fiir die Ver- wendung als optische Speichermedien hoher Dichte, die wichtige Kombination aus kleinem Trägheitsmoment, geringer Wasseraufnahme, hoher Dimensionsstabilität (hohes E-Modul), kleiner spezifischer Dichte, niedrige Differenz des Gangunter- schieds in Abhängigkeit des Einfallwinkels des Lichts, hohe optische Transparenz bei kurzen und langen Wellenlängen, sowie geringe Doppelbrechung bei gleichzeitig vorhandener hoher Warmeformbeständigkeit. Beispiel C zeigt eine weiter optimierte Rheooptische Konstante CR, bei sehr kleiner Differenz des Gangunterschieds in Ab- hängigkeit des Einfallwinkels des Lichts und weist eine Glastemperatur auf dem Niveau von Polycarbonat auf.