автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Физико-химические свойства материалов на основе олигоэфиркарбонатметакрилатных композиций для технологии фотохимического тиражирования оптических носителей информации

Р Г 6 од

5 / ШОЛ 1333

УКРАЇНСЬКИЙ поліграфічний інститут

Імені ІВАНА ФЕДОРОВА

На правах рукопису УДК 681.41:773.93

ГУДЗОВСЬКА Лілія Олександрівна

ФІЗИКО-ХШІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ОЛІГОЕФІРКАРБОНАТМЕТАКРИЛАТНИХ КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГІЇ ФОТОХІМІЧНОГО ТИРАЖУВАННЯ ОПТИЧНИХ НОСІЇВ ІНФОРМАЦІЇ

Спеціальність 05.02.15 «Машини, агрегати та процеси

поліграфічного виробництва»

Автореферат

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

ЛЬВІВ — 1 9 Я З

Робота виконана в Українському поліграфічному інституті імені Івана федорова /м. Львів/

кандидат технічних наук, доцент Мервінський Р„1.

- доктор технічних наук, професор Лазаренко Е.Т.

/Український поліграфічний інститут/

- кандидат технічних наук, доцент Авраменко В.Л.

/Харківський політехнічний інститут/

Український науково-дослідний інститут поліграфічної промисловості ім. Т.Г. Шевченка

Захист відбудеться " 29 ■ червня 1993 р. 0 годині на засіданні спеціалізованої ради К 068.40.01 в Українському поліграфічному інституті ім.ів.Федорова за адресов: Україна, 290020, Львів, вул. Піцголоско, 19.

■ 3 дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського поліграфічного інституту ін.ів.Федорова.

Автореферат розісланий "2/^ " травня 1993 ,р.

Науковий керівник:

Офіційні опоненти:

Ведуча організація:

Вчений секретар спеціалізованої ради, кандидат технічних наук

Дідич В.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Ще 5-Ю років тому технологія фотонабору з використанням кодованих паперової, а згоцом магнітної, стрічок вважалась досягненням в галузі запису і переробки текстової інформації. Подальший розвиток комп’ютерної техніки, пов’язаний з мініатюризацією на основі досягнень мікроелектроніки і прецизійної механіки, створення дисісоеих магнітних носіїв інформації дозволили розробити напівпрофесійні, а згодом - і професійні настільно-видавничі комплекси, які виконують низку почрргових технологічних операцій - набір, коректуру, верстку тексту з одержанням високоякісного готового оригіналу або замінника класичних фотоформ у вигляді роздруку на полімерних прозорих плівках за допомогою лазерних принтерів.

Однак, ці комплекси мали певні обмеження, що були пов’язані з природою носія і зберігача інформації - магнітного диску. Це, в першу чергу, відносно мала ємність /через малу щільність запису інформації/, невисока архівоздатність, чутливість до зовнішніх впливів та ін. Подальший прогрес, пов’язаний з суттєвим збільшенням щільності запису, став можливим завдяки переходу на більш високочастотний діапазон запису/зчитування інформації - оптичні частоти. Завдяки цьому вдалося на 2-3 порядки збільшити Цільність запису. Використання оптичних носіїв інформації - оптичних дисків /ОД/ в поєднанні з лазерним записом/зчитуванням інформації дозволило створити апаратуру для переробки не тільки текстової, але й ілюстративної, а згодом і багатокольорової інформації, яка вимагає суттєво більшого об’єму пам’яті носія інформації. Одночасно вдалося підвищити співвідношення сигнал/шум, збільшити архіво-' здатність ОД, в тому числі і завдяки переходу на безконтактне лазерне зчитування інформації. ’

Широке застосування ОД неможлива без використання доступних оптично прозорих матеріалів і економічно доцільних способів тиражування копій. При використанні ОД для побутових цілей /аудіо-та віцеотехніки/ виготовлення копій ведеться методами пресування або литва під тиском з використанням термопластів. Для високопре-цизійних копій, для архівних цілей і професійних редакційно-видавничих систем доцільнішим способом копіювання є фотохімічне формування /ФХФ/ копій з рідких фотополімеризаційноздатних композицій /ШК/. Використанню в технології тиражування ОД сприяв

набутий у світовій практиці і, зокрема, в Україні /УГЦ ім.Ів.Фе-дорова, УВДІЛП іи. Т.Г.Шевченка, УкрНДІспецвидів друку, ІХВС і 1ФХ ЛН України, УкрНДІхімпроект, УкрНДІпластмас/ досвід використання твердих і рідких ФПК в галузі ФХі виргіів з макрорельєфом /ФДФ різних способів друку/, і це стало передумовою реального використання ФХФ прк відтворенні мікрорельєфу - ОД, голограм тощо.

Необхідність НДР в галузі прецизійної та наукоємкої технології ОД була підтверджена включенням на І991...1993 рр, теми "Розробка фотополімеризаційноздатних рідких композицій та технологічного процесу тиражування оптичних носіїв інформації методом фотохімічного формування" у держбюджетну тематику Міністерства освіти України /наказ №78 від 21.03.91 р./

Мета роботи - дослідження фізико-хі"ічних і фізино-механіч-них властивостей створених полімерних композиційних матеріалів на основі ол^гокарбонагметакрилатних сполук та оптимізація технології процесу тиражування копій оптичних носіїв інформації методом ФХ$. .

Для досягнення поставленої мети блід було вирішити, такі наукові та прикладні завдання; .■ •

/ / г. дослідження впливу хімічної будови'оЛіГомері в, що використовуються як інгреціє»ти/ШК, на основні технологічні і експлуатаційні властивості' ФІДІ цйя* ти рахування ОД;

- дослідження кігтики процесу УіЗ-огверціння ФПК для визначення , механізму -’а оптимізації режимів процесу 5ХФ матеріалу ОД;

- дослідження структурних змін ФІШ різного складу і порівняння

ефективності термообробки за допомогою зовнішніх /конвекційна термообробка/ і внутрішніх /струмами високої частоти/ джерел теплового впливу; ■

- дослідження основних експлуатаційних властивостей ФГШ ОД - оптичних, фізико-механічних і фізикп-хімічних - в залежності віп природи ФПК, чидів і режимів додаткових обробок;

- прогнозування ресурсу працездатності ОД з досліджених $ПМ за допомогою моделювання впливу експлуатаційнил факторів в процесі довготривалого зберігання та експлуатації;

- дослідження життєздатності ФІІК при довготривалому зберіганні і розробка методики її контролю;

- розробка методики оперативного контролю якості інформаційного мікрорельєфного шару ОД.

Наукова новизна;

- вперше для ФІ1К на основі олігокарбонатмвтакрилатів і олігоефір-акрилатів показаний Пошаровий механізм процесу фотополімеризації і встановлено основні кінетичні залежності процесу;

- вивчені особливості кінетики зміни об’ємних і поверхневих властивостей ФПК в процесі ФХ5. Встановлено, що на кінетику формування експлуатаційних властивостей ФПМ суттєво впливає процес міграції незаполімеризованої частини ФГІК на поверхню виробу;

- встановлено, що надмолекулярною структурою ФПМ можна керувати шляхом зміни хімічної природи олігомерів, що входять до складу ФІШ, що підтверджено кількома незалежними методами дослідження?

- підтверджено, що термообробка зменшує розміри мікронеоцнорід-ностей ФПМ певної хімічної будови більше ніж на порядок, що позитивно впливає на основні експлуатаційні /оптичні та фізико-механічні/ властивості ФПМ ОД;

- змодельований процес природнього старіння ФПМ ОД, одержані відповідні кінетичні залежності, які покладені в основу прогнозування ресурсу працездатності ФПМ ОД.

Практична цінність. Запропоновано замінити конвекційну термообробку ОД обробкою в електромагнітному полі високої частоти, що дозволяє суттєво /приблизно на 3 порядки/ зменшити час цієї технологічної операції.

Показана принципова можливість впливу на структуру матеріалу не термообробкою, а зміною хімічної природи компонентів ФПК.

Запропонована методика виготовиення зразків-призм для прецизійних вимірювань оптичних характеристик ФПМ.

■ Рекомендовано вхідний контроль ФПК у виробничих умовах вести за показником в’язкості, контроль процесу фотополімеризації - за зміною електрофізичних характеристик ФПК. Подані рекомендації щодо оптимізації У'£-отвердіння ФПК стосовно до особливостей технології тиражування-ОД. Розроблена методика вихідного контролю якості поверхні ОД і запропонована відповідна схема вимірювань.

Розроблені алгоритми та програми на мові :£0РГРАН-ІУ для розрахунків оптичних функцій в області власного поглинання ФІШ.

Дослідження автора використані при розробці госпдоговірної теми 320-08 з Мінським НД приладобудівним інститутом /1988—І99Ірр,/ та доржбюцжетної теми В30І-9І Міністерства освіти України /1991-

1993 рр.Л

Апробація роботи. Основні результати дисертації доповідались і обговорювались на 2-й Науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів галузі /Москва, 1990/, на Республіканській науково-технічній конференції "Перспективи розвитку і застосування автоматизованої радіовимірювальної апаратури" /Мінськ, 1990/, на ІУ Республіканській конференції молодих вчених і спеціалістів '^Молодь і розвиток поліграфії" /Львів, 1990/, на Фіяико-хімічно-му семінарі ВНДІКПП /Москва, 1990/, на 7-й республіканській конференції по високомолекулярних сполуках /іубіжне, 1991/, на Українському постійко-діючому семінарі "Проблеми фотохімії світлочутливих мономер-олігомєрних і полімерних систем"/Львів 1990, 1991, 1992, 1993/, на Міжнародній конференції по фотохімії Співдружності Незалежних Дерчав /Київ, 1992/, на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і 8-пірантів /Львів, 1991, 1993/.

Структура і обсяг роботи. Дисертадійна робота складається із вступу, п’яти глав, загальних висновків, бібліографії' ¿'додатків. Матеріал дисертації викладено на 172. сторінках машинописного -тексту, включав 50 рисункдв та, 23 таблиці. В бібліографії приведено 180 наймєнувЕуІЬ робіт.

' Основні "положення, які виносяться на захист:

- результати досліджень механізм}' процесу фотополімеризації, на підставі яких встановлений пошаровий харрктер процесу і його основні кінетичні залежності; ’

- дослідження кінетики зміни об’ємних і поверхневих властивостей ФПК, які дозволили встановити наявність кореляції між фізико-механічними і термодинамічними властивостями;.

- встановлення можливості управління надмолекулярною структурою ФПМ шляхом зміни хімічної природи олігочерних складових ФПК;

- результати співсгавлення конвекційного і електромагнітного нагріву виробів, що дозволило суттєво скоротити час цієї операції;

- обгрунтування вибору деяких параметрів: вхідного контролю ІЛК. процесу ФХ£ та вихідного - готових виробів;

- запропонований спосіб ФХі виробів, що забезпечує рівномірну усадку, а тим самим мінімальні внутрішні напруження і площин-

ність;

- пристрій та методика для прецизійного визначення оптичних характеристик ФПМ. .

ЗМІСТ РОБОТІ!

У вступі показано, що подальший прогрес у видавничо-поліграфічному компльксі в сфері додрукарського виробництва суттєво пов’язаний з розвитком сучасних засобів запису, зберігання і відтворення інформації, зокрема найбільш сучасних і перспективних - оптичних носіїв /оптичних дисків/.

У п е р ш і й главі - ''Стан, проблеми і перспективи технології тиражування оптичних носіїв інформації" - розглянуті науково-технічні перопумови переходу до сучасних систем запису, зберігання і відтворення інформації. Прогрес у иікроелектроніці, лазерній техніці і технології, оптиці і мікромеханіці позволив проникнути у оптичний діапазон запису та відтворення інформації, суттєво підвищити щільність запису /порівняно з популярними у даний час магнітними носіями/ і значно підвищити архівоздатність. Найважливішою умовою тиражування о наявність полімерних матеріалів, придатних до використання в оптичному діапазоні "запис-відтпорення". Подана класифікація різних систем оптичних носіїв інформації в залежності від способів запису і відтворення, матеріалів, що використовуються для різних методів тиражування, їх порівняльна характеристика, можливі сфери використання.

Показано, що застосування ОД, є..иість яких на 2-3 порядки гіеревищуе ємність магнітних носіїв, відкрило принципово нові можливості їх використання у професійних видавничо-поліграфічних системах не лише для автоматизованої переробки текстової інформації, а й одночасно ілюстраційної /у тому числі, багатокольорової/.

Акцентовано, що десятилітня історія ОД виділила два споживчих напрямки: перший - для побз гової аудіо- та відеоініїормації, другий /дещо пізніше/ - для звичайних і професійних ПЕОМ. Оптичними полімерними матеріалами для першого напрямку стали давни відомі термопласти - поліметилметакрилаг, полікарбонат, полістирол і різні їх співполімери, які використовуються для технології тиражування ОД відомими способами - пресуванням або литвом під тиском. Ппи помірних вимогах щодо якості ОД, стійкості до зовнітіх

впливів, архівоздатності на першому плані враховується невисока ціна одного виробу, що й забезпечує широке використання термопласт і в і згаданих методів переробки. На другому напрямку вагомішим є прецизійність відтворення інформаційного мікрорельєфу ОД, архівоздатність, що забезпечує, зокрема, метод фотохімічного формування /ФХФ або т.зв. 2Р-процес/ з використанням оптичнопрозорих ФІІМ на основі ФІШ.

. 'Використання ФІШ для прецизійної технології ФХФ стало можливим завдяки синтезу класу сполук реакційноздатних олігомерів і мономерів, налагодженню їх промислового випуску, в основу чого покладені праці Берліна A.A.,-Кефелі Т.Я., Корольова Г.В., Сі-вергіна Ю.М., Кисельова В.Я., а також відомих українських вчених • Ліпатова Ю.С. та ЛіпатовоІ Т.Е., Дилунга Й.Й., Сіерстюка В.II., Маслюка А.Ф., Храновського В.О., Задонцева Б.Г. та ін.

Дослідженню процесу ФХФ і його практичного застосування для різних потреб народного господарства присвячені роботи Аврамен-ка В.Л., Гранчака В.М., Дудяка В.О., Ельцова A.B., Кравчука В.А., Лазаренка Е.Т., Орлова Ф.1., Шевчука A.B., Шибанова В.В. та ін.

Відомий вклад в теорію і практику .Технології ОД Доротіен-- . ка В.А., Калашник О.Н., Кіркач Є.Ф., Мервінського Р.Ї., Пиганя-ка Ч.С., 'Рота A.C., Хо.досевича 0.0. та ін.

” Описані можливі,..варіанти технології тиражування ОД методом ФХФ з використання?/рідких, ФИК'з додатковими технологічними опе-;'раціями, які забезпечують поліпшення технологічних та експлуатаційних характеристик ОД. Зокрема, в розділі критично проаналізовані переваги та недоліки способу додаткової термічної обробки виробів. Проаналізована можливість електромагнітного нагріву діелектричних матеріалів і його використання в технології тиражування ОД. Перспективність застосування цього способу базується на аналізі літературних і патентних даних, яким визначена доцільність вивчення фізико-хімічних, фізико-механічних, оптичних та інших властивостей Ф1ІК та ФІШ в залежності від складу ¿ПК, режиму ФХФ, способів та режимів додаткових обробок з метоп управління властивостями ФПМ та ОД, вдосконалення технології тиражування ОД та збільшення ресурсу їх працездатності.

На цій підставі сформульовані завдання і мета роботи, вяклз-дені в "Загальній характеристиці роботи".

У другій главі - "Методика окспопи.ч^нтальних цоспіджень"-охаракгеризовані компоненти ФІН, поданий склад ФІІл Д-І та Д-2,

які детально досліджені в роботі. Описується технологія виготовлення експериментальних зразків для досліджень та моделей ОД /або їх елементів/ методом ФХФ і необхідно технологічне обладнання. Для зменшення впливу контракції ФПК, забезпечення рівнотов-щинності і площинності копій ОД /підкладок/ автором запропонований формуючо-копіювальний пристрій з компенсуючими об’ємами ФПК, які не підлягають УФ-опроміненню.

Описані методики дослідження оптичних характеристик - показника заломлення ҐІ , коефіцієнтів: пропускання Т(Л), відбивання поглинаннями подвійного прсменезаломлення & . Подається розроблений автором спосіб і оснастка для виготовлення зраз-ків-призм для прецизійного визначення П(А) /до І0~3...ір-4/ і вимірювання його з використанням когерентних джерел світла і волоконних світловодів. Описана методика оцінки якості мікрорельєфу готових ОД за дифракційною ефективністю і розроблена відповідна схема вимірювального пристрою.

Фізико-хімічні методи дослідження включали УФ-, видиму та ІЧ-спектроскопію, багатократно порушене повне внутрішнє відбивання /Б1ІПВВ/, малокутовий рентгеноструктурний аналіз, змочування, в’язкість /умовну та динамічну/ ФІШ, її світлочутливість, усадку ФПК і ФІІМ, а також воцопоглинання ФГІМ.

Електрофізичні дослідження проведені на постійному та змінному струмах за показниками електропровідності (*/, , об’ємного опору, діелектричної постійної , тангенса кута діелектричних втрат Ід $ і коефіцієнта втрат £" .

Досліджені фізико-механічні властивості ФПМ - мікротвердість , руйнівне напруження при розтягу 6^3 , відносне видовження при розриві £р та питома ударна в’язкість СІ /по Дінстату/.

' Описана моцель процесу старіння ФПМ, на основі чого здійснено прогнозування ресурсу працездатності /архівоздатності/ ФПМ ОД.

В додатках до дисертації даються алгоритми і програми на мові ФОРГРЛН-ІУ до розрахунків оптичних функцій в області власного поглинання 'ФІІМ, копії актів досліджень і технічного акту приймаи-ня-зцачі НДР п Мінським науково-дослідним приладобудівним інститутом.

В т р е т і й главі - "Дослідження кінетики фотохімічного формурання фотополімеризаційнозцатних композицій" - викладені результати вивчення властивостей ФПК Д-І і Д-2.

Життєздатність ФПК вивчена за комплексом показників - в’яз-

кістю^/умошою і динамічною/, об’ємним електричним опором ÑY /кондуктометрія/, ступенем конверсії ос -С=С-зя’язків ФІШ /ІЧ— спектроскопія/.

Ступінь конверсії ОС подвійних С=С-зв’язків, пов’язаний зі ступенем зшивки олігомерів. З літератури ВІДОМО, що для ФІШ, подібних до досліджених, граничне ос лежить в межах 70...75$. Тому оС * 50...60$, що спостерігалось нами, свідчить про практично

з.авер'лене ФХІ. За даними електрофізичних вимірювань процес ФХ$ ваших матеріалів проходить в 3 стадії, як і у відомих з літератури подібних системах. Найбільша шпидкість утворення ФІШ спостерігається на П етапі, по завершенню якого ступінь зшивки досягає 40-50$. Зберігання ФПК Д-І на протяз' 10 місяців практично не впливає на кінетику фотоотвердіння. Для ílllí Д-2 спостерігається зменшення швидкості змінч Я, (і.) зі збільшенням T3g $!І1{/понад б місяців/. Співстявлення результатів паралельних дослідженьЯу (ь) і p(X¡s)свідчить, що ці зміни відбуваються внаслідок утворення полярних структур в рідкій '511К за рахунок взаємодії з киснем і вологою повітря полярних фрагментів олігомсру ИДС-2. Збільшення ФПК Д-2 обмежус рухливість реакційнозц&тних центрів олігомеру, що приводить до сповільнення процесу зшивання ФІІМ, і перехід від стадії П до стадії Ш відбувається з деяким запізненням. Технологічна життєздатність, ФДКД-І і'Д-2 на протязі 6 місяців відповідає технічним умовам.; Л ' ' .

ІЧ-спектр композиції Д-І вміщає характерні для хімічних структур ОКІ.1-2 і ТГМ-3 смуги поглинання. Ефект спряження карбонільної групи С=0 з кратним зв’язком С=С в метакрилатному угпупу-ванні понижує частоту fr-xj , тому вона прогуляється при 1720 см-*, а 1740 см-1 відповідає за коливання 0СаО складноефірної групи ОІШ-2. При фотоотвердінні С=С-зв’язки розкриваються і разом з падінням інтенсивності смуги 1640 см"1 відбувається високочастотне зміщення смуги 1720 см в область 1740 с;Г При переході від рідкої ФІШ до твердого ФПМ спостерігається зменшення інтенсивності смуг, які пов’язані з деформаційними коливаннями СН^ груп біля подвійних С=С-зв’пзків /зокрема, 020 cm~V.

ІЧ-спектр ФІШ Д-2 відрізняється під спектру ФПК Д-І накладанням смуг поглинання, які характерні для коливань ф>талатного фрагменту. Механізм полімеризації ФПК Д-І та Д-2 однакогий. Для контролю фотоотвердіння ФПК Д-І і Д-2 можна використати смуги 1640 і (320 см"1, оскільки вони практично не перекриваються з іншими ему-

Рис.І. Залежність глибини перетворення ос при утворенні

ФИМ від часу УФ-опрзмінючання лампами ЛУФ-80:

а/ для 5!ІК Д-І - 1,2; для ФІШ Д-2 - 3,4. Термін ?беріган-

ня, діб: І - 235; 2 - 10; 3 - 77; 4 - 10;

б/ для ФІШ Д-І - при тзваині 'КІМ 0,3 мм/І/ та 0,8 т/2/.

гами. Із зменшення інтенсивності смуги 1640 см“* витікає; що в утвореному ФІИ приблизно ЗОЙ С=С-лп*ітпкір не прореагувало. Кінетика зміни ступони конверсії ос подпіГ-ких С=С-зв’язнів в тонких /50...70 мкм/ шарах ЯШ являє собою оптичну щільність смуги 1640 см-1, яка нормована на початковий момент чаоу /рис.І/. •

Ефективна глибина сканування за методом ВИЛВВ складає 2-3 мкч, тому похибка, пов’язвна зі зміноп ос По глибині ФП-шару, на суттєва. .

Швидкість (’'отоотвердіння /нахил початково! ділянки кривої рис Ля/ не залежить від T3g ; для Ф1ІК Д-2 вона помітно більша, ніж для ФПК Д-І. Швидкість зміни ос різко зменшується після 8...10 хв УФ-опромінювпння. ФЛ.Ч то гадиною ~ 0,5 т досягав експлуатаційних кондицій за 15 хв УФ-опро1,штопання, тому час отвердіння тару товшиною 2...З мкм повинен був би бути^ на два порядки меншим. Швидкість фотополімеризації на визначеній глибині -ЗЯК падає зі збільшенням товщини полімеру внаслідок зменшення інтенсивності Уй-опроміняваиня. Незялетао від умов експерименту і природи ЕПК міч зворотньою величино«) чтицкості полімеризації Цо і індукційним періодом існує лінійна, залежність.' Утворення ЛПМ під дією УФ-опромінипанпя відбувається за рахунок просування фронту шару отвердіння в глибину ФПК з боку УФ-д-черела. Спостерігається лінійна залежність Іп \*/р або -Іп І0 під оптичної щільності тару ЗИМ тов-

циноп сі на довжині хпилі, що відповідає максимуму світлочутливості ФПК. Встановлено, що гранична глибина конверсії ос не досягається одночасно по всій товщині отвердженого шару ФПК. Одержані дані свідчать про пошаровий характер фотополімеризації досліджених ФПК.

Зменшення ос В залежності від для двох товщин /рис.Іб/ простажене на прикладі ФПК Д-І, Відмітимо, що перетворення відбувається в шарі 2...З мкм, але через шар Ф11М різної топщини 0,3 і

0,8 мм. Швидкість фотоотвердження залежить від товщини сі шару ФПМ у відповідності з виразом:

. \л/р — К')Іехр(-В0-<і)' [і)

- оптична щільність ФІШ; И - коефіцієнт, який залежить від природи ФІШ.

Із урахуванням товщини сі можемо визначити величину оптичної щільності Ф1ШІ)0 = 2,16, Звідси можна оцінити довжину хпилі актинічного випромінювання для нашого випадку - %тах = 360 нм.

Дещо підвищена абсолютне значення для ФПК Д-2, а також і коефіцієнта К , пов’язане з хімічною будовою одного з компонентів цієї ФПК - олігоефіракрилату (ДО-2, .

Розкриття подвійних зв’язків ь процесі УФ-опромінювання і утворення полімеру веде до зростання міцнісних характеристик ФПМ //, Кінетика зміни міцності ФІШ Д-І описується рівнянням (2), а ФПМ Д-2 - (3). .

6^ = ІЄу2І-Єоср(і,5^-Ю'Че) (2)

6рн = 38,56-ехр(/, 57-10'%) (з)

На кінетику зміни &р(іа) впливає та обставина, що в ФПК Д-2 з’являються додаткові взаємодії, пов’язані з наявністю бензольного ядра.

Зміна змочування ФІШ спостерігається до^е = 8...І0 хв і описується рівняннями (4) і (5) для ФПК Д-І і Д-2 відповідно, і практично не залежить від понад 10 хв /рівняння (б) і (7) /:

6Ті=66^2-ехр(-2,63-І0'Че) (4)

6^ =53,31-ехр(~/,4/- /0-%) (5)

Єт; -51,26 -ехр(- ЬЯО-Ю'Че) (б)

6 , =5^98 • ехр(-2,?]-Ю~%) (7)

ження показали, що Н/ч чутлива як до гиду додаткової обробки, так і П режиму. Для ФПМ Д-І надійно підтверджено, що максимальні значенні Нр спостерігаються при мінімальних і максимальних значеннях енергії обробки СтВЧ: Нр, зростає d І,5...2 рази. ТО підвищує « на 40$. Однозначної залежності змінивід режимі* обробки СтВЧ для &ІІМ Д-2 встановити не вдалося. Відмічено, що коефіцієнт однорідності/^, практично не чутливий до додаткової обробки. .

Уп’ятій главі - "Дослідження стабільності експлуатаційних характеристик копія ОД-монолітів" - показано, що використання запропонованого методу вимірювання дифракційної ефективності £? інформаційного мікрорельє^ного шару дас можлипість з мінімальними затратами використати його для вихідного контроля. Показано, що ф ОД навіть при жорсткому /І00°С/ тепловому старінні та імітації довготривалого зберігання /120 год/ не лерояичус 10% вихі.дного значення, тобто ІПМ виявляється досить стійким до терчоініційовзних хімічних і структурних змін.

Враховуючи високі гимоги щодо архівоздатності ОД, вагомою експлуатаційною характеристикою є водостійкість $ПМ. Вс-шоглоно, що водопоглинанчя навіть при жорстких умовах /зо 450 год/ вкрай «£цачнв, про що свідчать величини констант ріпидкості набухення U ~ІО-^ год-* рівняння (9): _

Q{=Qm**[i-eXP(‘**>l1 О)

Також встановлено, що види і режими додаткової обробки суттєвого впливу на водопоглинання не маять.

Як зазначалося,високі вимоги ставляться до усадки /контракції/ Î11K і ФПМ ОД, рірнотовсдінності і площинності виробів. Автором запропонована оснастка і спосіб ÎX& ОД з утворенням резервного /компенсуючого/ вільного об’єму i'IIK, з якого в процесі У'ї-от-вєрдіння підсочується $І!К, лкз ка'-пенсуе пр'*рпцто контракцію ФПМ. Максимальна контракція спостерігається у -WK Д-І /3,73л при te = 130 хв/, а для -5ÎIK Д-2 кснтракціг не перевищує 3,й?5.

Процес природнього старіння Ф11Ч моделюпали "¡тучним при різних температурних умовах. Зстчнппено, ідо при старінні спостерігаються два процеси, кожний із яких хзрактеоизустьпя слосч константою швидкості і с пост енергіє») лктиршії. які і визначають напрямок і особливості теплового старіння в цілому. Температурні зппє^іості цієї константи описуються шиттям (ТО):

Кі-А^ехр(-Ві -Т~') (ю)

Прогнозована зміна <£> і £р досліджених ФПМ при штучному старінні наведена н табл.Я.

Таблиця 2,

Прогноз зміни фізико-механічних параметрів під час старіння при 20°С

Режим, ФПМ ’ Ііара- метр час , роки

3 5 8 10

Д-І £, 0,69 0,50 0,39 0,37

вихідний еР . 0,89 0,79 0,65 0,58

Д-І Єр 0,94 0,78 0,61 0,52

ТО Єр 1,02 0,99 0,90 0,84

Л-І бр 0,73 0,53 0,35 0,28

СтВЧ . ^ 0,76 0,59 0,40 0,32

Д-2 Єр 0,91 0,86 0,79 0,74

вихідний 6р 0,89 0,63 0,74 0,70

Д-2 ь 0,67 0,70 0,77 0,84

ТО Єр 0,82 0,74 0,65 . 0,61

Д-2 Єр 0,86 0,80 0,74 0,71

СтВЧ єґ 0,68 0,64 0,59 0,76

На стабільність властивостей позитивно впливає термообробка. Обробка СтВЧ в деякій мірі погіршує стабільність механічних властивостей, алз з урахуванням реальних умов експлуатації таке зменшення не суттєво. -Ф11М Д-2 більш стійкий до термостаріння, додаткові обробки не впливають на стабільність його властивостей при імітації довготривалого зберігання та експлуатації.

Для ФПМ Д-І після модалювання зберігання на протязі 10 років прозорість Т при Я =• 632,8 нм дещо знижується Пвих ~ 87,7$, Тс„ « 66,7$/; для А - 825 нм //^иа; = 89,8^7^ = 89,Ь^/ прозорість не міняється. Для ФШ Д-2 спостерігається деяке пониження прозорості як в області 632,8 нм /ТЙих~ 85,9%, 7^ = ЬІ,7$/^ на Д » 825 нм прозорість нз міняється І~Г8их~ ЬО.'З^.Тс/я = Ш,9%/.

Автор висловлює щиру подяку к.х.м, Ротеру Ю.Л. за надану методичну і консультативну допомогу при виконанні цієї роботи.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Вивчені фізико-хімічні та фізико-механічні властивості ЗИК на базі олігоефіркарбонатметакрилатних та олігоефіракрилатних сполук та Ф1ІМ на їх основі. Підібрані оптимальні режими ФХ6 в технології тиражування ОД. Для інтенсифікації процесу термообробки виробів запропоновано використовувати нагрів в електромагнітному полі, підібрані оптимальні режими обробки.

2. Вперше для ФІ1К на основі олігоморіп 0IÍ4-2 та MJ1Í-2 показаний пошаровий характер процесу ФХ2г, встановлені основні кінетичні яч-летності,

3. Вперле встановлено,-що незаполімеризована частина '¿ПК в процесі Уї-отпепціннп мігрує на поверхню ФІШ, що суттеро впливає на кінетику Poro формування. Полімеризація в тонкою приповерхневому шарі /декілька нм/ закінчується при поглинутій енергетичній дозі порядку 40 кД-г/м^.

4. Встановлено, що життєздатністю ІПК та надмолекулярно*) структурою ЗИМ, одержаного з них, мо*з;а керувати готяхом підбору олігоме-рів певної хімічної природи /зокрема, з наявністю системи спряжених зв’язків/, що входять до складу ФІ'ІК.

5. Підтверджено, що конвекційна термообробка ФПМ ямешпує розміри областей флуктуації густини матеріалу, які пропорційні кількості оптичних осциляторів, що позитивно впливає на основні експлуатаційні властивості виробів. Обробка в електромагнітному полі дозволяє скоротити час цієї технологічної операції на 2-3 порядки.

6. Встановлено, що прозорість (МІМ перевищує 9СЯ, показник заломлення знаходиться в ненах 1,48...1,53, подвійне променезаломлен-ня мінімальне /до 10 нм/мм/. При цьому забезпечуються задовільні міцнісні і деформаційні властивості.

7. Моделювання процесу старіння показало, що процес природнього старіння досліджених матеріалів відбувається у дві стадії. На основі температурно-кінетичних досліджень встановлені кінетичні і енергетичні параметри цих стадій для обох ФІШ і різних видів режимів додаткових обробок.

Встановлений високий ресурс працездатності <£іІЧ на основі олі-гомерів ОЮ1-2 та .\Ц6-2. Особливо слід відмітити стабільність оптичних характеристик в процесі довготривалого /не менше 10 років/ зберігання, що забезпечує високу аохівозцатність ОД. •

8. Запропоновано проводити вхігний технологічний контроль придатності !М1К для використання я технології тиражування ОД мптодйм

fcXí за однією характеристикой - її в’язкістю, збільшення якої однозначно пов’язана зі зменшенням світлочутливості ФГ1К.

Контроль процесу фотополімеризації з достатньою коректністю можна здійснювати зв зміною електрофізичних характеристик.

Розроблені рекомендації щодо оптимізації процесу отвердіння ФІЖ стосовно технології тиражування ОД.

Для вихідного контролю ОД розроблений метод і схема пристрои оцінки якості поверхні мікрорельєфу інформаційного шару за дифракційною ефективністю.

Для прецизійних вимірювань коефіцієнту заломлення ФПМ запропонована методика і виготовлена відповідна оснастка для формування зразків-призм. Вимірювання проводяться з використанням когерентних джерел світла і волоконних світловодів.

9. Результати досліджень використані для розробки нормативно-технічної документації на процес тиражування копій ОД методом ФХЬ,

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

1. Гуцзовская Л.А. Вопросы технологии тиражирования подложек-монолитов оптических дисков на основа олигоэфиркарбонатметакрила-тов// Тез.докл.2-й Всесоюзной научно-практической конференции молодих ученых и специалистов отрасли.-М.,1990.-0.107.

2. Мервинский Р.И., Спружевник Н.М., Коваленко Н.В., Копировс-кая Н.И., Дорошенко В.А., Гуцзовская Л.А. Оптимизация технологических режимов изготовления подлопмк оптических дисков// Тез.докл. Респ.науч.-техн.конф. "Перспективы развития и применения автоматизированной радиоизмарительной аппаратуры". - Минск, 1930,-С.71.

3. Гудзовська Л.О., Козак О.П., Мервінський Р.1. Вплив термічної обробки струмами високої частоти на фізико-механічні та оптичні властивості оптичних дисків-монолітів// Тези доп. ІУ Респ.конф. "Молодь і розвиток'в поліграфії", - Львів, 1990.-С.16.

4. Гудзовская Л.А., МервинскиЙ Р.И. Физико-механические и оптические свойства оптических дисков при обработке токами рысокой частоты// Тез,докл. УІІ Респ.конф. по ВМС.-Рубежиой, 1991. -С.209,

б. Мзркинский Р.И,, Ходосевич O.A., Гудзопская Л.А. Технология тиражирования оптических дисков типа WORM методом фотохимического формования//Тез.докл, Международной конф. по фотохимии СНГ. -Киев, 1992.-С.127., .

6, МпрвинокиН Р.И., Гудзовская Л.А., Храновский В.А, Согшна И.М. Фотополимериоациснноспособиью композиции на-осново олигок.арбонат-