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下一代超级光盘竟然用纸和玉米为原料

更新日期:2005-01-12

围绕着记录高画质高清电视节目的新一代光盘业界标准,索尼阵营的“蓝光光盘”与东芝阵营的“HD DVD”互不相让。11月29日,美国时代华纳集团等4家著名电影公司宣布支持HD DVD。12月8日,索尼阵营赢得了美国沃尔特·迪斯尼的支持(参阅本站报道),双方的争夺愈演愈烈。

  就在双方阵营不断施展政治手腕的过程中,蓝光光盘阵营的技术人员发表了一项足以颠覆光盘常识的新技术。光盘底板过去一直使用塑料材料,而新技术则将塑料换成了纸和玉米材料。记录容量和普通的蓝光光盘一样,仍为25GB。

  全球光盘的供货量2003年达到了年销量200亿枚。仅CD-R光盘就超过了100亿张。CD-R多被用于交换电脑数据,绝大多数用完就扔掉了。

  光盘底盘使用的材料是被称为聚碳酸酯的硬塑料。燃烧后会产生有害物,即使填埋也变不成土壤。假如大量丢弃,就可能造成环境问题。新技术的目的就是通过使用天然材料的纸和玉米材料,将光盘变成一个没有环境问题的产品。

  纸制光盘“超级光盘(Super Disk)”的开发是始于索尼与凸版印刷的一次会晤。凸版印刷新一代业务推进本部功能性薄膜业务推进部科长木下 敏郎曾探讨过没有环境问题的光盘开发的可能性。后来想到用纸做光盘,是在看到硬纸罐后得到的启发。硬纸罐就是指果汁饮料等产品使用的纸盒。表面平坦光滑,不会因吸水而变形。于是木下觉得可以用硬纸取代塑料。  

  去年春天木下向索尼提出了这种想法。“原来担心会受到他们的嘲笑,结果却向我表示‘这个想法很有意思’”(木下)。2003年10月,超级光盘开发项目正式启动。

  超级光盘的特点有3个。首先能够当成纸类可燃物废弃。纸在光盘重量中占51%,根据日本地方政府制定的垃圾回收标准,属于“纸类”。尽管没有达到饮料罐和牛奶盒的70%,但“目前最高可达60%”(木下科长)。将来假如纸的比例进一步提高,也许还能回收再利用。

  第2个特点是能用普通剪刀轻松剪碎。由于剪碎的光盘很难复原,因此废弃时能用剪刀剪碎,就能防止信息泄漏。过去则必须用裁切器把光盘划伤,或者用锤子砸碎、非常麻烦。

  第3个特点是能够制作彩色光盘。CD和DVD大多采用4色印刷。想把照片等内容印到光盘上时,首先要将最下面印成白色,然后再进行凹版印刷,或者只能贴上彩色标签。假如光盘是白纸,那么就能像杂志一样直接进行凹版印刷。由此,光盘的设计性就会得到提高。

  最具挑战性的是实现“镜面一样的纸”

  开发谈何容易。从1973年就开始在索尼从事光盘开发、对光盘无所不晓的索尼光学系统开发部部长山本真伸直言不讳地表示“真的能开发出来吗?当时心里真没底”。  

  蓝光光盘由覆盖层和底板组成。覆盖层的厚度为0.1mm,由记录数据的凹坑、使用银等金属的反射膜,及塑料保护膜组成。而底板的厚度则为1.1mm,采用普通塑料制成。开发项目就是要用纸代替塑料底板。

  为了用激光正确地读取数据,光盘底板必须像镜子一样平坦。由于要用表面粗糙、易受潮或干燥后会变形的纸代替底板,因此难度很大。

  索尼的山本部长表示,“研究光盘的人与搞纸张的人,对‘平坦’的理解完全不同”。凸版的木下科长最初拿给索尼的样品根本达不到光盘所要求的平坦度。后来,通过改变纸的原料和在表面进行镀膜,采用各种手段、反复试制,一点一点地进行了改进。尽管如此,仍没有达到要求,“技术要求高得吓人”(木下)。

  最终,他们还是从硬纸罐出发取得了突破。硬纸罐在表面贴有薄膜,就像三明治一样层叠了多种材料。于是开发小组决定在超级光盘底板中,也用塑料薄膜将纸夹起来。通过粘贴薄膜,表面的平滑性有了飞跃性的提高。假如粘贴厚薄膜,虽说会增加表面的平滑性,但纸的比例会因而下降。经过细致的平衡,确保了可划归纸类的重量比(51%)。

  今年春天,索尼给木下打来了一个电话:“现在能来吗?”受邀赶到时,发现预映室里正在播放影片《阿拉伯的劳伦斯(Lawrence of Arabia)》。“真的太令人感动了,我目不转睛地看着屏幕上的影像”,木下科长回顾当时的兴奋劲时如此说道。索尼的山本部长说,“虽说与塑料光盘相比,表面的凹凸还比较大,但完全可以满足平时的播放水平”。  

  用玉米减少二氧化碳排放

  索尼发表超级光盘大约半年后的11月,先锋宣布成功试制出使用玉米淀粉树脂的光盘。先锋综合研究所纳米工艺研究部部长栗山 和巳在谈到环保特性时表示,“如果光盘消费量不断增加,就必须大量种植玉米。这样一来,大气中的二氧化碳(CO2)就会减少。玉米材料的光盘埋到土里,微生物基本上能将其全部分解”。

  与超级光盘一样,玉米光盘的最大的课题也是低凹凸的底板开发。通过调整树脂中的添加物用量,最终使淀粉和添加物比例达到了80%和20%。

  最初,玉米光盘和普通光盘的制造方法一样,希望使用名为Stamper的射出成形设备,直接在淀粉树脂下制作记录数据的点。但淀粉树脂却被烧糊了。“有一股非常好闻的香味,甚至有技术人员开玩笑说,抹上黄油是不是还能吃呀”(先锋纳米工艺研究部主管细田康雄)。最后决定先在底板表面上形成紫外线硬化树脂薄膜,然后再利用Stamper转印沟道。

  先锋还在覆盖层中使用了按日本《化学品排放管理促进法(PRTR法)》的规定,属于不需申请即可使用的材料。

  比如,蓝光光盘的反射膜通常都会使用必须依据《PRTR法》进行申请的银材料。而先锋则将银替换成了不需申请的铝。目前,铝还用于CD光盘,但由于粒子较大,因此普遍认为不适合用于记录点较小的蓝光光盘。先锋通过调整铝的配方,制出了较小的粒子。  

  量产尚需几年以后

  无论是超级光盘,还是玉米光盘,目前均处于在研究室手工试制阶段。目前的首要课题是成本。如果能够量产,成本就会下降。不过在此之前的首要条件是蓝光光盘能够普及。

  在性能上也存在可靠性的问题。目前玉米光盘“时间一长,会发生变形”(先锋的细田主管)。虽然超级光盘即使半年多以前的样品也未发生变形,但仍要进行进一步的耐久试验。“实用化之后,基本上将以杂志附录、数据发布等一次性用途为主”(索尼的山本部长)。

  从目前来讲,在使用非塑料材料的光盘方面,与蓝光光盘阵营抗衡的HD DVD阵营尚未发表。HD DVD是将2张厚0.6mm的塑料底板粘在一起。可替换成天然材料的部分只能是不需透过激光的单侧底板,因此脱塑料化的效果相对底板厚1.1mm的蓝光光盘要小。

  至于产品的实用化日程,玉米光盘尚未确定,而超级光盘听说要等到3、4年以后。环保型光盘虽说仍有诸多课题,但对于日益扩大的光盘市场却具有很大的先导作用。(日经BP社)