JP5680809B1 - ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 - Google Patents
ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5680809B1 JP5680809B1 JP2014550584A JP2014550584A JP5680809B1 JP 5680809 B1 JP5680809 B1 JP 5680809B1 JP 2014550584 A JP2014550584 A JP 2014550584A JP 2014550584 A JP2014550584 A JP 2014550584A JP 5680809 B1 JP5680809 B1 JP 5680809B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- glass composition
- temperature
- content
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 186
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 31
- 239000005345 chemically strengthened glass Substances 0.000 title claims description 10
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 15
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 15
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 4
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 4
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003426 chemical strengthening reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 238000006124 Pilkington process Methods 0.000 abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 15
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 11
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 11
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 8
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 3
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000006058 strengthened glass Substances 0.000 description 1
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
- C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
- G11B5/739—Magnetic recording media substrates
- G11B5/73911—Inorganic substrates
- G11B5/73921—Glass or ceramic substrates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Description
質量%で示して、
SiO2:59.0〜63.0%
TiO2:4.0〜10.0%
Al2O3:8.0〜12.0%
MgO:1.0〜5.0%
CaO:0〜4.0%
SrO:4.0〜14.0%
Na2O:4.0〜11.0%
K2O:0〜1.0%
を含む、ガラス組成物を提供する。
Na2Oは、ナトリウムイオンがカリウムイオンと置換されることにより、表面圧縮応力を大きくし、圧縮応力層の深さを大きくする成分である。また、融解性を向上させ、作業温度T4、溶融温度T2を低下させる成分でもある。他方、Na2Oの含有率が高すぎるとガラス組成物の耐熱性(ガラス転移温度Tg)が低下し、カリウムイオンと置換されることで生じた応力が緩和してしまう。
K2Oは、Na2Oと比較して、ガラス組成物の高温での粘性を示す作業温度T4及び溶融温度T2を高める傾向が大きい。また、K2Oはガラス組成物の融液の清澄性を劣化させてしまうので、ガラス融液から泡が抜けにくくなってしまう。このため、K2Oの含有率はできるだけ低い方がよい。しかし、ガラス組成物の原料等に不純物として混入していることによって不可避的にK2Oを含有することは許容される。本実施形態に係るガラス組成物は、K2Oを実質的に含まなくてもよい。
Li2Oは、ガラス組成物の耐熱性(ガラス転移温度)を低下させる効果が大きい。また、Li2Oは、硝酸カリウム溶融塩、又は、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩の中で化学強化を行う場合に、溶融塩に溶出して化学強化を阻害してしまう。そこで、Li2Oの含有率は0.5%以下が適切であり、0.2%以下が望ましく、0.1%以下がより望ましく、本実施形態に係るガラス組成物は実質的にLi2Oを含有しないことが望ましい。
Al2O3はガラス組成物の化学的耐久性を向上させ、さらにガラス中のアルカリ金属イオンの移動を容易にする。また、化学強化後の強度の維持に寄与する成分でもある。他方、Al2O3の含有率が高すぎると、液相温度TLが上昇し、溶融ガラスを適切に徐冷してガラス板を製造することが難しくなる。すなわち、ガラス組成物がフロート法に適した特性を得にくくなる。
MgOはガラスの融解性を向上させる成分である。また、MgOは、二価のアルカリ土類金属酸化物RO(MgO、CaO、SrO及びBaO)の中では、ガラス組成物中のナトリウムイオンをカリウムイオン等により置換するイオン交換を促進する効果が最も大きい。他方、MgOの含有率が高すぎると、ガラス中のナトリウムイオンの移動が阻害される。また、ガラス組成物の液相温度TLが上昇してしまう。さらに、失透が成長する速度が急激に大きくなってしまう。すなわち、MgOの含有率が高すぎると、後述する失透増大温度TrdがMgOの含有率の増加に対し単調かつ急激に増加する。フロート法で用いられるガラス溶融槽においては、操業条件によってガラス融液の温度が局所的に低くなる部位が生じることがある。このような場合に、溶融ガラスの内部で急減に失透が発生しないようにするためには、失透増大温度Trdが低く、液相温度TLから失透増大温度Trdを差し引いた差分(TL−Trd)が大きいことが望ましい。
SrOは、ガラスの高温粘性を下げるため、溶融温度T2及び作業温度T4の低下に寄与する。また、SrOが含有されると、ガラス組成物の液相温度TLが顕著に低下する。特に、SrOが所定量のMgO又は所定量のCaOと共存することによって、ガラス組成物の液相温度TLが特異的に低下する。他方、SrOの含有率が高すぎると、ガラス組成物におけるナトリウムイオンの移動が阻害されてしまう。
CaOは、ガラス組成物の高温での粘性を低下させ、所定の含有率であれば液相温度TLを低下させる効果を有する。しかし、CaOの含有率が高すぎると、ガラス組成物におけるナトリウムイオンの移動が阻害されてしまう。また、液相温度TLを上昇させ、ガラス転移温度Tgを低下させてしまう。
BaOは、ガラス組成物におけるナトリウムイオンの移動を顕著に妨げ、BaOの含有量がたとえ少量であってもガラス組成物の化学強化が著しく阻害される。また、BaO、及び、その原料として用いられる炭酸バリウム、硝酸バリウムなどの化合物は、毒物及び劇物取締法により劇物に指定されており、生産時又は廃棄時に環境への悪影響を及ぼすおそれがある。このため、BaOは本実施形態に係るガラス組成物から排除されるべきものであり、本実施形態に係るガラス組成物はBaOを含んでいないことが望ましい。
質量比で表示して、MgO/ROが0.12〜0.20、CaO/ROが0.09〜0.21、SrO/ROが0.61〜0.77の範囲にあると、液相温度TL及び失透増大温度Trdが低くなりやすい傾向が見られる。特に、失透増大温度Trdが低くなりやすい。
TiO2はガラス組成物の耐熱性を高めることができる。また、TiO2はガラス組成物の高温粘性の上昇を抑制することができ、ガラス組成物の作業温度T4及び溶融温度T2の上昇を抑制できる。他方、TiO2の含有率が高すぎると、TiO2を核とする失透が生じやすい。
SiO2は、ガラス組成物を構成する主要成分であり、その含有率が低すぎるとガラスの化学的耐久性及び耐熱性が低下する。他方、SiO2の含有率が高すぎると、高温でのガラス組成物の粘性が高くなり、融解及び成形が困難になる。従って、SiO2の含有率は、59.0〜63.0%の範囲が適切である。SiO2の含有率は、59.0〜62.0%が望ましく、59.0〜61.5%がより望ましい。SiO2の含有率は、さらに望ましくは、59.0〜61.0%の範囲である。
B2O3は、ガラス組成物の粘性を下げ、融解性を改善する成分である。しかし、B2O3の含有率が高すぎると、ガラス組成物の耐水性が低下し、ガラス組成物が分相しやすくなる。また、B2O3とアルカリ金属酸化物とが形成する化合物が揮発してガラス融解室の耐火物を損傷するおそれがある。本実施形態のガラス組成物は、B2O3を実質的に含有していないことが望ましいが、B2O3を含有する場合には、B2O3の含有率は0.5%以下が適切である。
通常Feは、Fe2+又はFe3+の状態でガラス中に存在する。Fe3+はガラスの紫外線吸収特性を高める成分であり、Fe2+は熱線吸収特性を高める成分であるが、Feの含有は必須ではない。本実施形態のガラス組成物は、酸化鉄を実質的に含有していなくてもよい。Feは工業原料により不可避的に混入する場合があるが、Fe2O3に換算した酸化鉄の含有率は、例えば0.3%以下、望ましくは0.2%以下である。また、場合によっては0.1%以下であってもよい。ガラス組成物を磁気ディスクなどの磁気記録媒体のガラス基板として用いる場合、磁性体を成膜する際に赤外線ランプを用いてガラス基板を加熱する。この加熱の効率を高めるために、Feは、Fe2O3に換算して、0.01%以上含まれることが望ましい。
ZrO2を含む結晶は融解しにくくガラス中に融解せずに残りやすい。このため、ガラス組成物を磁気ディスクなどの磁気記録媒体のガラス基板として用いる場合、ガラス中に融解していないZrO2が磁気ヘッドと衝突して磁気ヘッドを損傷させる可能性がある。なお、ZrO2は、ガラス板の量産設備に用いられる耐火物又は原料からガラス組成物に混入することがある。このため、本実施形態のガラス組成物では、不純物としてZrO2が混入することは許容される。従って、ZrO2の含有率は0.1%以下が適切であり、0.05%以下であることが望ましい。本実施形態のガラス組成物は、ZrO2を実質的に含有しなくてもよい。
本実施形態のガラス組成物は、上記に必須成分として列挙した各成分から実質的に構成されていることが望ましい。ただし、本実施形態のガラス組成物は、上記に列記した成分以外の成分を、望ましくは各成分の含有率が0.5%未満、より望ましくは0.1%未満となる範囲で含有していてもよい。含有が許容される成分としては、溶融ガラスの脱泡を目的として添加される、As2O5、Sb2O5、SO3、SnO2、CeO2、Cl、Fを例示できる。ただし、As2O5、Sb2O5、Cl、Fは、環境に対する悪影響が大きいなどの理由から添加しないことが望ましい。脱泡のための添加成分としては硫酸塩として添加された原料から発生するSO3が好適である。また、含有が許容される成分の別の例は、ZnO、P2O5、GeO2、Ga2O3、Y2O3、La2O3である。工業的に使用される原料に由来する上記以外の成分であっても0.1%を超えない範囲であればその成分の含有が許容される。これらの成分は、必要に応じて適宜添加したり、不可避的に混入したりするものであるから、本実施形態のガラス組成物は、これらの成分を実質的に含有しなくてもよい。
本実施形態によれば、ガラス組成物のガラス転移点(Tg)を640℃以上、場合によっては650℃以上に高めて優れた耐熱性を確保できる。このため、本実施形態に係るガラス組成物は、磁気ディスクなどの磁気記録媒体のガラス基板として適した特性を有する。
フロート法では、溶融ガラスを溶融窯からフロートバスに流入させる際に、溶融ガラスの粘度が104dPa・s(104P)程度に調整される。フロート法による製造において、例えば、製造設備に要するエネルギーを抑制するため、ガラス組成物の作業温度T4は所定温度(例えば、1150℃)以下であることが望ましい。本実施形態によれば、ガラス組成物のT4を、1150℃以下、さらには1140℃以下、場合によっては1130℃以下まで低減し、フロート法による製造に適したガラス組成物を提供できる。
溶融ガラスの粘度が102dPa・sになる温度(溶融温度;T2)が低いと、ガラス原料を熔かすために必要なエネルギー量を抑制することができ、ガラス原料がより容易に融解してガラス融液の脱泡及び清澄が促進される。本実施形態によれば、T2を1610℃以下、さらには、1580℃以下、場合によっては1560℃以下にまで低下させることができる。
フロート法では、溶融ガラスの温度が作業温度T4において、溶融ガラスが失透しないこと、言い換えれば作業温度T4が液相温度TL以上であることが必要である。作業温度T4から液相温度TLを差し引いた差分が大きいほど、溶融ガラスをガラス製品に成形する際に失透による欠点が生じにくく望ましい。本実施形態によれば、作業温度T4から液相温度TLを差し引いた差分が、0℃以上、さらには20℃以上、場合によっては40℃以上に達する、ガラス組成物を提供できる。また、本実施形態によれば、ガラス組成物の液相温度TLを1120℃以下、さらには1100℃以下、場合によっては1080℃以下にまで低下させることができるので、ガラス組成物のT4−TLが大きくなりやすい。
電子機器の軽量化のため、磁気ディスクなどの磁気記録媒体のガラス基板として用いられるガラス組成物dの密度は小さいことが望ましい。本実施形態よれば、ガラス組成物の密度を2.75g・cm−3以下、さらには2.71g・cm−3以下、場合によっては2.67g・cm−3以下にまで減少させることができる。
上記のガラス組成物を、ナトリウムイオンよりもイオン半径の大きい一価の陽イオン、望ましくはカリウムイオン、を含む溶融塩に接触させ、上記のガラス組成物に含まれるナトリウムイオンを上記の一価の陽イオンによって置換するイオン交換を行うことにより、上記のガラス組成物の化学強化を実施できる。これによって、上記のガラス組成物を成形したガラス板の表面に圧縮応力が付与された圧縮応力層が形成される。溶融塩としては、典型的には硝酸カリウムを挙げることができる。硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩を用いることもできるが、混塩は濃度管理が難しいため、硝酸カリウム単独の溶融塩が望ましい。溶融塩の温度及び処理時間は、処理するガラス組成物の組成、大きさ及び形状などによって適宜定めればよいが、硝酸カリウム単独の溶融塩を用いる場合には、硝酸カリウムの熱分解及びガラスの耐熱性を考慮して、溶融塩の温度を例えば460℃〜500℃に定めるとよい。ガラス組成物と溶融塩とを接触させる時間は、例えば4時間〜12時間が適切である。
本実施形態のガラス組成物を化学強化して得られた化学強化ガラスは、その表面に圧縮応力層が形成されている。この化学強化ガラスは、例えば、荷重200gfに対するビッカース硬度が580以上、又は、耐クラック荷重が1.0kgf以上の強度を示す。従って、本実施形態のガラス組成物を化学強化して得られた化学強化ガラスは、十分な強度を有しており、磁気ディスクなどの磁気記録媒体のガラス基板に適した強度を有している。
表1、表2、表3、表4、及び表5に示すガラス組成となるように、汎用のガラス原料である、ケイ砂、酸化チタン、アルミナ、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸ナトリウム、を用いてガラス原料(バッチ)を調合した。さらに、全てのバッチには、清澄剤として少量の硫酸ナトリウム(ボウ硝)と炭素を加えた。なお加えた硝酸ナトリウムの量を考慮して炭酸ナトリウムの量を定めてガラス原料を調合した。実施例24、実施例32、比較例1、比較例5、比較例6、比較例7、比較例10、比較例11、及び比較例12については、ガラス原料に炭酸カリウムをさらに加えた。比較例6については、ガラス原料に炭酸バリウム及び酸化ジルコニウムをさらに加えた。比較例7については炭酸リチウムをさらに加えた。なお、実施例1〜6において、ケイ砂として不純物の少ない高純度ケイ砂を用いた。調合したバッチを白金ルツボに投入し、電気炉内で1580℃で4時間加熱して溶融ガラスとした。次いで、溶融ガラスを鉄板上に流し出し、冷却してガラスプレートとした。次いで、このガラスプレートを再び電気炉へ入れ、650℃から700℃の間の適切な温度で30分間保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷して試料ガラスとした。このようにして、実施例1〜52に係る試料ガラス及び比較例1〜12に係る試料ガラスを得た。表1〜5に示すように、実施例に係る試料ガラス及び比較例に係る試料ガラスは、上記の原料に由来してFe2O3に換算して所定量の酸化鉄又は所定量のSO3を含んでいた。
試料ガラスを25mm×35mmに切り出し、その両面をアルミナ砥粒で研削し、さらに酸化セリウム研磨砥粒を用いて鏡面研磨した。こうして、両面の表面粗さRaが2nm以下である厚さ5mmのガラスブロックを得た(RaはJIS B0601−1994に従う)。このガラスブロックを480℃に加熱した硝酸カリウム溶融塩中に8時間浸漬して化学強化を行った。化学強化処理後のガラス基板を80℃の熱水で洗浄し、強化ガラスブロックを得た。
Claims (11)
- 質量%で示して、
SiO2:59.0〜63.0%
TiO2:4.0〜10.0%
Al2O3:8.0〜12.0%
MgO:1.0〜5.0%
CaO:0〜4.0%
SrO:4.0〜14.0%
Na2O:4.0〜11.0%
K2O:0〜1.0%
を含む、ガラス組成物。 - Na2Oの含有率が4.5〜10.5質量%である、請求項1に記載のガラス組成物。
- Al2O3の含有率が8.5〜11.5質量%である、請求項1に記載のガラス組成物。
- TiO2の含有率が5.0〜9.0質量%である、請求項1に記載のガラス組成物。
- ガラス転移温度Tgが640℃以上である、請求項1に記載のガラス組成物。
- 粘度が104dPa・sになる温度T4が1150℃以下である、請求項1に記載のガラス組成物。
- 液相温度TLが1120℃以下である、請求項1に記載のガラス組成物。
- 粘度が104dPa・sになる温度T4から液相温度TLを差し引いた差分が0℃以上である請求項1に記載のガラス組成物。
- 請求項1に記載のガラス組成物をナトリウムイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に接触させることにより、前記ガラス組成物に含まれるナトリウムイオンと前記一価の陽イオンとをイオン交換して得た化学強化ガラス。
- 請求項1に記載のガラス組成物が用いられた情報記録媒体用ガラス基板。
- 請求項9に記載の化学強化ガラスが用いられた情報記録媒体用ガラス基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014550584A JP5680809B1 (ja) | 2013-06-20 | 2014-06-03 | ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013129250 | 2013-06-20 | ||
JP2013129250 | 2013-06-20 | ||
JP2014550584A JP5680809B1 (ja) | 2013-06-20 | 2014-06-03 | ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 |
PCT/JP2014/002957 WO2014203481A1 (ja) | 2013-06-20 | 2014-06-03 | ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5680809B1 true JP5680809B1 (ja) | 2015-03-04 |
JPWO2014203481A1 JPWO2014203481A1 (ja) | 2017-02-23 |
Family
ID=52104233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014550584A Active JP5680809B1 (ja) | 2013-06-20 | 2014-06-03 | ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9688573B2 (ja) |
JP (1) | JP5680809B1 (ja) |
WO (1) | WO2014203481A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9139469B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-09-22 | Corning Incorporated | Ion exchangeable Li-containing glass compositions for 3-D forming |
GB201505091D0 (en) | 2015-03-26 | 2015-05-06 | Pilkington Group Ltd | Glass |
US10858280B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-12-08 | Corning Incorporated | Automotive and architectural glass articles and laminates |
US11951713B2 (en) | 2020-12-10 | 2024-04-09 | Corning Incorporated | Glass with unique fracture behavior for vehicle windshield |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11302032A (ja) * | 1998-04-17 | 1999-11-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス組成物およびそれを用いた情報記録媒体用基板 |
JP2000159544A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-06-13 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス組成物およびその製造方法、ならびにそれを用いた情報記録媒体用基板、情報記録媒体および情報記録装置 |
JP2011037683A (ja) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス基板 |
WO2012057338A1 (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Hoya株式会社 | 磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体、および磁気記録媒体用ガラス基板ブランク |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6399527B1 (en) | 1998-09-22 | 2002-06-04 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Glass composition and substrate for information recording medium |
JP4635297B2 (ja) | 1999-06-08 | 2011-02-23 | 旭硝子株式会社 | 基板用ガラスおよびガラス基板 |
JP5022532B2 (ja) | 1999-06-08 | 2012-09-12 | 旭硝子株式会社 | 基板用ガラスおよびガラス基板 |
JP2001348246A (ja) | 2000-06-01 | 2001-12-18 | Asahi Glass Co Ltd | 基板用ガラスおよびガラス基板 |
US6949485B2 (en) | 2000-06-01 | 2005-09-27 | Asabi Glass Company, Limited | Glass for substrate and glass substrate |
CN101578242A (zh) | 2007-03-23 | 2009-11-11 | 旭硝子株式会社 | 数据存储介质用基板玻璃及玻璃基板 |
US20140011035A1 (en) | 2011-03-31 | 2014-01-09 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass composition suitable for chemical strengthening and chemically strengthened glass article |
-
2014
- 2014-06-03 JP JP2014550584A patent/JP5680809B1/ja active Active
- 2014-06-03 US US14/898,334 patent/US9688573B2/en active Active
- 2014-06-03 WO PCT/JP2014/002957 patent/WO2014203481A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11302032A (ja) * | 1998-04-17 | 1999-11-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス組成物およびそれを用いた情報記録媒体用基板 |
JP2000159544A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-06-13 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス組成物およびその製造方法、ならびにそれを用いた情報記録媒体用基板、情報記録媒体および情報記録装置 |
JP2011037683A (ja) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス基板 |
WO2012057338A1 (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Hoya株式会社 | 磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体、および磁気記録媒体用ガラス基板ブランク |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160130177A1 (en) | 2016-05-12 |
WO2014203481A1 (ja) | 2014-12-24 |
US9688573B2 (en) | 2017-06-27 |
JPWO2014203481A1 (ja) | 2017-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5661174B2 (ja) | 化学強化に適したガラス組成物、および化学強化ガラス物品 | |
JP5957097B2 (ja) | ガラス組成物、化学強化用ガラス組成物、強化ガラス物品、およびディスプレイ用カバーガラス | |
JP5977841B2 (ja) | ガラス組成物、化学強化用ガラス組成物、強化ガラス物品、およびディスプレイ用カバーガラス | |
JP5779296B2 (ja) | ガラス組成物、化学強化用ガラス組成物、強化ガラス物品、およびディスプレイ用のカバーガラス | |
JP6542758B2 (ja) | ガラス組成物、化学強化用ガラス板、強化ガラス板およびディスプレイ用強化ガラス基板 | |
JP5764084B2 (ja) | ガラス組成物、化学強化用ガラス組成物、強化ガラス物品、ディスプレイ用のカバーガラスおよび強化ガラス物品の製造方法 | |
CN106966586B (zh) | 化学强化用玻璃和化学强化玻璃以及化学强化玻璃的制造方法 | |
JP4213077B2 (ja) | 情報記録媒体用ガラス基板およびその製造方法並びに情報記録媒体およびその製造方法 | |
JP5263152B2 (ja) | データ記憶媒体用基板ガラスおよびガラス基板 | |
JPWO2004039738A1 (ja) | 化学強化用ガラス、情報記録媒体用基板、情報記録媒体及び情報記録媒体の製造方法 | |
JP5680809B1 (ja) | ガラス組成物、化学強化ガラス、及び情報記録媒体用ガラス基板 | |
JP2016512486A (ja) | 寸法安定性抗損傷性ガラス板 | |
CN108137380B (zh) | 数据存储介质基板用玻璃、数据存储介质用玻璃基板以及磁盘 | |
CN113474308A (zh) | 玻璃组合物、玻璃板及其制造方法、以及信息记录介质用基板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20141225 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5680809 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |