JP7494161B2 - ガラス組成物、ガラス板とその製造方法、及び情報記録媒体用基板 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス組成物、特に情報記録媒体の基板に適したガラス組成物に関する。また、本発明は、そのガラス組成物により構成されたガラス板とその製造方法、さらにはそのガラス板を含む情報記録媒体用基板に関する。
磁気ディスク等の情報記録装置には、記録容量の増大とアクセス時間の短縮が要求され続けている。その達成手段の一つは、情報記録媒体の回転の高速化である。
しかし、情報記録媒体の基板は回転により撓むため、回転数が高くなると情報記録媒体の共振が大きくなり、ついには情報記録媒体と磁気ヘッドが衝突し、読み取りエラーや磁気ヘッドクラッシュが発生することが懸念される。したがって、現状の基板では、フライングハイトと呼ばれる磁気ヘッドと情報記録媒体との距離をある程度以下にできず、これが記録容量の増加の足枷となっている。
基板の撓み及び共振を小さくするためには、基板の弾性率が高いことが望ましい。ガラスは、その組成にもよるが、基本的に、アルミニウム基板を構成するアルミニウム合金よりもヤング率が高いことが知られている。情報記録媒体の基板を用途として開発されたガラスは、例えば特許文献１～２に開示されている。
しかし、特許文献１及び２に開示されているガラスは、密度が高く、そのために情報記録装置のモータの負荷軽減や、落下時の破損防止の観点からは改善の余地があった。特許文献１及び２では、回転時の撓み防止の観点から、ヤング率を密度で除したガラスの比弾性率を高くすることが検討されている。密度が高くてもその高さを補う程度にヤング率も高ければ、ガラスの比弾性率の値は高く維持される。このため、特許文献１及び２に開示されているガラスの密度は２．６７ｇ／ｃｍ3程度以上であって十分に低くはない。
また、フロート法に代表される量産に適した方法で製造するためには、ガラスの成形温度や失透温度が適切な範囲にあることが望ましい。
以上に鑑み、本発明は、基板として使用したときにその回転に伴う撓みを抑制できる程度に比弾性率が高く、密度が低く、かつ量産に適したガラス組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、アルミノケイ酸塩系ガラスにおける成分の含有率と物性とに関する精力的な研究の結果、ガラスの各成分の含有率を調整することにより、上記目的を達成することに成功した。
本発明は、
モル％により表示して、
ＳｉＯ2 ５０～７０％、
Ａｌ2Ｏ3 １０～２０％、
ＭｇＯ ２～５％、
ＣａＯ ３～１５％、
Ｌｉ2Ｏ ３～１５％、
Ｎａ2Ｏ ３～１５％、
Ｋ2Ｏ ０～５％、を成分として含有し、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］が－０．５％未満である、
ガラス組成物、を提供する。
ただし、［Ｒ2Ｏ］は、［Ｌｉ2Ｏ］、［Ｎａ2Ｏ］及び［Ｋ2Ｏ］の合計である。
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ガラス組成物、を提供する。
ただし、［Ｒ2Ｏ］は、［Ｌｉ2Ｏ］、［Ｎａ2Ｏ］及び［Ｋ2Ｏ］の合計である。
また、本発明は、本発明によるガラス組成物により構成されたガラス板を提供する。
また、本発明は、本発明によるガラス板を含む情報記録媒体用基板を提供する。
また、本発明は、
ガラス原料を溶融する工程と、
溶融したガラス原料をフロート法によりガラス板に成形する工程と、を具備し、
前記ガラス板が本発明によるガラス組成物により構成されるように前記ガラス原料を調製する、ガラス板の製造方法、を提供する。
ガラス原料を溶融する工程と、
溶融したガラス原料をフロート法によりガラス板に成形する工程と、を具備し、
前記ガラス板が本発明によるガラス組成物により構成されるように前記ガラス原料を調製する、ガラス板の製造方法、を提供する。
本発明によれば、比弾性率が高く、密度が低く、量産に適したガラス組成物を提供することが可能になる。
以下において、ガラス組成物の成分の含有率を示す％は、特に断らない限り「モル％」である。各成分の含有率、その合計、所定の計算式による比、ガラスの特性値等についての好ましい範囲は、以下で個別に述べる好ましい上限及び下限を任意に組み合わせて得ることができる。以下では、表記を簡略化するために、成分のモル％表示の含有率を［Ｘ］の形式で示すことがある。Ｘはガラス組成物を構成する成分である。したがって、例えば［Ａｌ2Ｏ3］＋［ＳｉＯ2］は、Ａｌ2Ｏ3のモル％表示の含有率とＳｉＯ2のモル％表示の含有率との合計を意味する。［Ｒ2Ｏ］は、［Ｌｉ2Ｏ］、［Ｎａ2Ｏ］及び［Ｋ2Ｏ］の合計を意味し（［Ｒ2Ｏ］＝［Ｌｉ2Ｏ］＋［Ｎａ2Ｏ］＋［Ｋ2Ｏ］）、［Ｒ’Ｏ］は、［ＭｇＯ］及び［ＣａＯ］の合計を意味する（［Ｒ’Ｏ］＝［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）。
以下において、「実質的に含まれていない」とは、含有率が０．１モル％未満、好ましくは０．０７モル％未満、さらに好ましくは０．０５モル％未満、に制限されていることを意味する。工業的に製造されるガラス組成物には、工業原料等に由来する微量の不純物が含まれていることが多い。「実質的に」は、上記の含有率を限度として不可避的不純物を許容する趣旨である。また、以下の本発明の実施形態についての説明は、本発明を特定の形態に制限する趣旨ではない。
ＳｉＯ2は、ガラスの網目構造を構成する成分である。ＳｉＯ2のみにより構成されるシリカガラスのヤング率は約７０ＧＰａであり、一般的なソーダライムガラス（ＳｉＯ2含有率７０％強）のヤング率は７２ＧＰａである。ヤング率の向上には通常低いＳｉＯ2含有率が望ましい。ＳｉＯ2の含有率は、７０％以下、６８％以下、６７％以下、６５％以下、６４％未満、特に６３％未満が好ましく、場合によっては６２％以下、さらには６１％以下であってもよい。ヤング率を大きく向上させるべき場合は、ＳｉＯ2の含有率を、６０％以下、さらには５８％以下としてもよい。ＳｉＯ2の含有率が低過ぎると、ガラス網目構造の安定性が低下し、失透温度が高くなるなど不都合が生じる。ＳｉＯ2の含有率は、５０％以上、５２％以上、５３％以上、５４％以上、特に５５％以上が好ましく、場合によっては５６％以上であってもよい。密度の低下には通常相対的に高いＳｉＯ2含有率が望ましい。密度を特に小さく抑えたい場合は、ＳｉＯ2の含有率を５８％以上としてもよい。
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスのヤング率を向上させ、適量の使用により失透を抑制する成分である。Ａｌ2Ｏ3の含有率が高過ぎると、ガラスの粘度と失透温度が上昇し、溶融性が低下する。Ａｌ2Ｏ3の含有率は、２０％以下、１９％以下、１８％以下、特に１６％以下が好ましく、場合によっては１５．５％以下、さらには１５％以下であってもよい。Ａｌ2Ｏ3の含有率は、１０％以上、１１％以上、１２％以上、特に１３％以上が好ましく、場合によっては１４％以上であってもよい。
［Ａｌ2Ｏ3］／（［Ａｌ2Ｏ3］＋［ＳｉＯ2］）は、ヤング率を上昇させるために、０．１４０以上、０．１５０以上、特に０．１６０以上、場合によっては０．１６５以上とすることが好ましい。この比は、良好な失透温度を得るために、０．２２０以下、０．２１５未満、特に０．２１０以下、場合によっては０．２０５未満とすることがより好ましい。
ＭｇＯは、ガラスのヤング率を向上させ、密度を低下させ、溶融性を向上させる成分である。しかし、ＭｇＯの含有率が高過ぎるとガラスの失透温度が上昇する。ＭｇＯの含有率は、２％以上、２．２％以上、特に２．３％以上が好ましく、場合によっては２．４％以上であってもよい。ＭｇＯの含有率は、５％以下、４％以下、特に３．５％以下が好ましく、場合によっては３．３％以下、さらには３％未満であってもよい。
ＣａＯは、ガラスの高温での粘度を下げ、溶融性を向上させる成分である。しかし、ＣａＯの含有率が高過ぎるとガラスが失透しやすくなる。ＣａＯの含有率は、３％以上、４％以上、５％以上、特に６％以上が好ましく、場合によっては７％以上、さらには８％以上であってもよい。ＣａＯの含有率は、１５％以下、１２％以下、１１％以下、さらには１１％未満、特に１０％以下が好ましく、場合によっては９％以下であってもよい。
［Ｒ’Ｏ］は、ガラスの溶融性を向上させるために、５％以上、７％以上、８％以上、特に９％以上、場合によっては１０％以上とすることが好ましい。［Ｒ’Ｏ］は、失透性を低下させるために、１５％以下、１４％以下、特に１３％以下、場合によっては１２．５％未満、さらには１２％以下とすることが好ましい。
［ＣａＯ］／［Ｒ’Ｏ］は、良好な失透性を得るために、０．６５０以上、０．７００以上、特に０．７２５以上とすることが好ましく、同様の理由から、０．８５０以下、０．８００以下、特に０．７７５以下とすることが好ましい。
Ｌｉ2Ｏは、ガラスの溶融性を高め、ガラス網目修飾成分の中ではヤング率を維持することに適した成分である。しかし、Ｌｉ2Ｏの含有率が高過ぎると、ガラスのヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎて失透性が悪化する。Ｌｉ2Ｏの含有率は、３％以上、５％以上、７％以上、７．５％以上、特に７．７％を超えることが好ましく、場合によっては８％以上、さらには８．２％以上であってもよい。Ｌｉ2Ｏの含有率は、１５％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、特に１０％未満が好ましく、場合によっては９．４％未満、さらには９％以下、さらには８．８％以下であってもよい。
Ｎａ2Ｏは、ガラスの溶融性を高め、失透性を抑制する成分である。しかし、Ｎａ2Ｏの含有率が高過ぎると、ヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎる。Ｎａ2Ｏの含有率は、３％以上、５％以上、７％以上、特に７．２％以上が好ましく、場合によっては７．５％以上であってもよい。Ｎａ2Ｏの含有率は、１５％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、特に９％未満が好ましく、場合によっては８．４％以下、さらには８％以下であってもよい。
Ｋ2Ｏは、少量の添加によって、ガラスの溶融性を高め、失透性を抑制する任意成分である。しかし、Ｋ2Ｏの含有率が高過ぎると、ヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎる。Ｋ2Ｏの含有率は、０．０５％以上、特に０．１％以上、場合によっては０．１５％以上であってもよい。Ｋ2Ｏの含有率は、５％以下、３％以下、特に２％以下が好ましく、場合によっては１％以下、さらには０．５％以下であってもよい。
［Ｒ2Ｏ］は、ガラスの溶融性及び失透性を良好に保ち、粘度が低くなり過ぎて成形性が低下しないように、１０～２０％に調整することが望ましい。［Ｒ2Ｏ］は、１２％以上、１３％以上、特に１５％以上、場合によっては１５．５％以上、さらには１６％以上がより好ましく、２０％以下、１９％以下、特に１８％以下、場合によっては１７．４％以下、さらには１７％以下とするとよい。
［Ｎａ2Ｏ］／（［Ｎａ2Ｏ］＋［Ｌｉ2Ｏ］）は、失透性を良好に保つために、０．３６０以上、０．４００以上、特に０．４２０以上とすることが好ましく、同様の理由から、０．６００以下、０．５６０以下、特に０．５４０以下、場合によっては０．５２０以下とすることが好ましい。
［Ｒ2Ｏ］／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）は、良好な失透性を得るために、０．５５０以上、０．５６０以上、特に０．５７０以上とすることが好ましく、同様の理由から、０．６３５以下、０．６３０以下、特に０．６２０以下、場合によっては０．６１０以下とすることが好ましい。
なお、良好な失透性を得るためには、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ及びＣａＯの質量基準の含有率に対する、Ｎａ2Ｏの質量基準の含有率の比を、０．５００未満とすることが好ましい。同様の理由から、［Ｎａ2Ｏ］／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）は、０．３８０未満が好ましい。
（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］＋［Ａｌ2Ｏ3］）は、粘度の絶対値及び失透温度に対して成形温度が低くなり過ぎないように、０．６１０以上、０．６２０以上、特に０．６３０以上、場合によっては０．６３５以上が好ましい。また、この比は、失透温度が高くなりすぎないように、０．７００以下、０．６９５未満、特に０．６９０以下、場合によっては０．６８５未満が好ましい。
［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］が大きくなると、粘度が高くなって失透温度が高くなり過ぎる。［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］は、－０．５％未満、－０．７％以下、特に－１％以下が好ましく、場合によっては－１．３％以下、－１．４％以下、さらには－１．５％以下であってもよい。
ＴｉＯ2は、ガラスのヤング率を高める任意成分である。しかし、ＴｉＯ2は密度を大きくし、失透性にも影響を与えるため、ＴｉＯ2の含有率は０．２％以下が好ましい。ＺｒＯ2も同様の任意成分であり、その含有率は０．２％以下が好ましい。これらの含有率の合計に相当する［ＴｉＯ2］＋［ＺｒＯ2］も０．２％以下とすることが好ましい。ＴｉＯ2及びＺｒＯ2はそれぞれ実質的に含まれていないことがより好ましい。一方、ＴｉＯ2及び／又はＺｒＯ2の含有は失透温度ＴＬを低減させる効果を有するため、［ＴｉＯ2］＋［ＺｒＯ2］を０．００５％以上としてもよい。
ＳｎＯ2及びＣｅＯ2は、Ｓｎ又はＣｅの価数変化により清澄作用を持ちうる任意成分である。しかし、これらの含有率が高過ぎると、ガラスの密度が大きくなり、場合によっては失透性が悪化する。ＳｎＯ2及びＣｅＯ2の含有率はそれぞれ０．２％以下、さらに０．０７％以下であることが好ましく、ＳｎＯ2及びＣｅＯ2はそれぞれ実質的に含まれていないことがより好ましい。ＳｎＯ2及びＣｅＯ2は、その含有率を合計しても実質的に含有しないとみなすことができる程度、例えば含有率の合計（［ＳｎＯ2］＋［ＣｅＯ2］）が０．０７％以下、さらに０．０７％未満に制限されていることがさらに好ましい。
ＳｒＯ及びＢａＯも任意成分であるが、ガラスの密度を増加させる。ＳｒＯ及びＢａＯの含有率はそれぞれ０．２％以下であることが好ましく、これらの含有率の合計に相当する［ＳｒＯ］＋［ＢａＯ］が０．２％以下であることがより好ましく、ＳｒＯ及びＢａＯがそれぞれ実質的に含まれていないことがさらに好ましい。
Ｎｂ2Ｏ5、ランタノイド酸化物、Ｙ2Ｏ3及びＴａ2Ｏ5は、ガラスのヤング率の向上に効果がある任意成分である。しかし、これらの任意成分は、ガラスの密度を大きくし、失透性を悪化させることがある。Ｎｂ2Ｏ5、ランタノイド酸化物、Ｙ2Ｏ3及びＴａ2Ｏ5はそれぞれ実質的に含まれていないことが好ましい。なお、ランタノイド酸化物は、元素番号５７から７１までの元素の酸化物である。
Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3及びＦは、原料の溶融を促進する任意成分である。しかし、これらの成分は、溶融炉の耐火物の侵食を助長し、揮発した後に炉壁にて凝縮し、異物としてガラス融液に混入することがある。Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3及びＦはそれぞれ実質的に含まれていないことが好ましい。
清澄のために原料の一部を硫酸塩として添加するとよいことが知られている。この場合は硫酸塩から発生するＳＯ3がガラスに残存することが多い。ＳＯ3の含有率は、０．５％以下、０．３％以下、さらには０．２％以下が好ましい。ＳＯ3は、任意成分であり、実質的に含まれていなくてもよい。
清澄作用を奏しうるその他の任意成分としては、Ａｓ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5及びＣｌも例示できる。しかし、これらの成分は環境に対する影響が大きい（この点では上述したＦも同様）。Ａｓ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5及びＣｌは実質的に含まれていないことが好ましい。
ガラスの工業原料から不可避的に混入する代表的な不純物は酸化鉄である。酸化鉄は、２価の酸化物（ＦｅＯ）又は３価の酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）としてガラス組成物中に存在する。酸化鉄の含有率は、３価の酸化物に換算した含有率［Ｔ－Ｆｅ2Ｏ3］により表示して、０．５％以下、０．３％以下、特に０．２％以下が好ましい。ガラスの着色を排除するべき場合、Ｆｅ2Ｏ3に換算した酸化鉄（Ｔ－Ｆｅ2Ｏ3）は実質的に含まれていないことが好ましい。
本発明によるガラス組成物は、上記以外の任意成分も含み得るが、上記以外の任意成分は実質的に含まれていないことが好ましい。
本発明によるガラス組成物の好ましい一形態は、以下の組成を有する。
［ＳｉＯ2］：５５～６４％（ただし６４％を含まず）
［Ａｌ2Ｏ3］：１１～１６％
［ＭｇＯ］ ：２～３．５％
［ＣａＯ］： ５～１１％（ただし５％を含まず）、
［Ｌｉ2Ｏ］：７．７～１０％（ただし７．７％及び１０％を含まず）
［Ｎａ2Ｏ］：７～９％（ただし９％を含まず）
［Ｋ2Ｏ］：０～２％
［Ｒ’Ｏ］：８～１３％
［Ｒ2Ｏ］：１５～１８％
［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］：－０．５％未満
［ＳｉＯ2］：５５～６４％（ただし６４％を含まず）
［Ａｌ2Ｏ3］：１１～１６％
［ＭｇＯ］ ：２～３．５％
［ＣａＯ］： ５～１１％（ただし５％を含まず）、
［Ｌｉ2Ｏ］：７．７～１０％（ただし７．７％及び１０％を含まず）
［Ｎａ2Ｏ］：７～９％（ただし９％を含まず）
［Ｋ2Ｏ］：０～２％
［Ｒ’Ｏ］：８～１３％
［Ｒ2Ｏ］：１５～１８％
［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］：－０．５％未満
この形態においては以下が成立することが好ましい。
［Ａｌ2Ｏ3］／（［Ａｌ2Ｏ3］＋［ＳｉＯ2］）：０．１４０～０．２２０
（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］＋［Ａｌ2Ｏ3］）：０．６１０～０．７００、
［Ｒ2Ｏ］／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）：０．５５０～０．６３０
［Ａｌ2Ｏ3］／（［Ａｌ2Ｏ3］＋［ＳｉＯ2］）：０．１４０～０．２２０
（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］＋［Ａｌ2Ｏ3］）：０．６１０～０．７００、
［Ｒ2Ｏ］／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）：０．５５０～０．６３０
この形態においてはさらに以下が成立することがより好ましい。
［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）：０．６５０～０．８５０
［Ｎａ2Ｏ］／（［Ｎａ2Ｏ］＋［Ｌｉ2Ｏ］）：０．３６０～０．６００
［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）：０．６５０～０．８５０
［Ｎａ2Ｏ］／（［Ｎａ2Ｏ］＋［Ｌｉ2Ｏ］）：０．３６０～０．６００
好ましい実施形態において本発明によるガラス組成物が有し得る特性、具体的には弾性率、密度及び温度特性、は以下のとおりである。
ヤング率は、８５ＧＰａ以上、８６ＧＰａ以上、さらには８６．５ＧＰａ以上が好ましい。密度は、２．５６５ｇ／ｃｍ3以下、２．５５０ｇ／ｃｍ3以下、さらには２．５４６ｇ／ｃｍ3以下が好ましい。比弾性率は、３４×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上、さらには３４．５×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上が好ましい。なお、比弾性率はヤング率を密度で除して算出される値であり、上記程度に高い比弾性率は回転する基板の撓み防止に有利である。好ましい一形態において、本発明によるガラスは、上記程度に高い比弾性率と上記程度に低い密度とを兼ね備えることができる。
本発明によるガラス組成物の好ましい一形態は、以下の特性を具備する。
ヤング率：８５ＧＰａ以上
密度：２．５６５ｇ／ｃｍ3以下
比弾性率：３４×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上
ヤング率：８５ＧＰａ以上
密度：２．５６５ｇ／ｃｍ3以下
比弾性率：３４×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上
失透温度ＴＬは、１１１０℃以下、１１０５℃以下、さらには１１００℃以下が好ましい。成形温度Ｔ４は、１０２０℃以上、さらには１０４０℃以上が好ましい。また、成形温度Ｔ４から失透温度ＴＬを差し引いた差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ４－ＴＬ）は、０よりも大きいことが好ましく、５℃以上がより好ましく、１０℃以上がさらに好ましく、１５℃以上がより好ましく、１８℃以上が特に好ましい。ここで、成形温度Ｔ４は、白金球引き上げ法により測定した粘度が１０4ｄＰａ・ｓとなる温度である。失透温度ＴＬは、試料ガラスを粉砕し、温度傾斜電気炉中で２時間保持し、炉から取り出したガラス内部に失透が観察された最高温度である。好ましい一形態において、本発明によるガラスは、上記程度に低い失透温度と正のΔＴを有し得る。
なお、好ましい歪点は５３０℃未満である。この特性温度を有するガラスは、５８０℃未満、さらには５７０℃未満のガラス転移点を有する。この特性は、量産工程におけるガラスの成形と成形後の徐冷とをさらに容易とする。
好ましい線熱膨張係数は８０～８８×１０-7／℃である。ここで、線熱膨張係数は、５０～３５０℃の平均線熱膨張係数を意味する。この値は、建築物や車両の窓等に用いられる一般的なソーダライムガラスよりも低い。より低い線熱膨張係数は、残留歪みを低減できる点で有利であり、例えばフロート法で製造する場合にはガラス板の反りの抑制や切断安定性の向上をもたらしうる。
本発明によるガラス組成物は、上記温度特性から容易に理解できるとおり、フロート法による量産に適し、この場合はフロートガラスと呼ばれるガラス板、として製造されることになる。フロート法は、周知のとおり、溶融炉においてガラス原料を溶融する工程と、フロート槽へと導入した溶融されたガラス原料をフロート槽内の溶融錫上においてガラス板に成形する工程と、を具備している。本発明の一形態では、得られるガラス板を構成するガラス組成物が上述した所望の組成となるようにガラス原料を調製することにより、フロートガラスが製造される。フロートガラスは、フロート槽において一方の主面が溶融錫に接して成形され、その主面へと錫が拡散する。このため、フロートガラスは、ボトム面と呼ばれる一方の主面に錫が拡散した表面層を有し、この表面層はトップ面と呼ばれる他方の主面には存在しない。別の観点から述べると、フロートガラスでは、一方の主面における錫の濃度が他方の主面における錫の濃度よりも高くなっている。
ガラス板は化学強化ガラスとしてもよい。化学強化処理は、周知のとおり、ガラスに含まれるアルカリイオンをそれよりもイオン半径が大きいアルカリイオン、例えばリチウムイオンをナトリウムイオンにより、或いはナトリウムイオンをカリウムイオンにより置換することにより、ガラスの表面に圧縮応力を導入する処理である。ガラス板の化学強化処理は、通常アルカリイオンを含む溶融塩にガラス板を接触させることにより実施される。溶融塩としては、硝酸カリウム、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩を例示できる。硝酸カリウム単独の溶融塩を用いる場合、硝酸カリウムの熱分解及びガラスの耐熱性を考慮し、溶融塩の温度は４６０℃～５００℃程度が適切である。ガラス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。
化学強化処理したガラス板は、特に情報記録媒体用基板として適している。もっとも、本発明によるガラス板は、その他の用途、例えばディスプレイ又は太陽電池のカバーガラスとしても使用できる。
以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例も本発明を限定するものではない。
表１に示した組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム等を用いてバッチを調合した。調合したバッチを白金坩堝に投入して１５８０℃で４時間保持し、鉄板上に流し出した。このガラスを電気炉中６５０℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷して試料ガラスとした。得られた各試料ガラスの特性を以下のように測定した。結果を表１に示す。
〔密度、ヤング率〕
試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して２５×２５×５ｍｍの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により各サンプルの密度を測定した。また、ヤング率はＪＩＳ Ｒ１６０２－１９９５の超音波パルス法に準じて測定した。具体的には、前述の密度測定に用いたサンプルを用い、超音波パルスが伝播する音速を縦波と横波について測定し、前述の密度とともに当該ＪＩＳ記載の数式に代入してヤング率Ｅを算出した。なお、伝播速度は、オリンパス株式会社製の超音波厚さ計MODEL 25DL PLUSを用い、周波数２０ｋＨｚの超音波パルスがサンプルの厚み方向に伝播し反射して戻ってくるまでの時間を、伝播距離（サンプルの厚さの２倍）で除して算出した。
試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して２５×２５×５ｍｍの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により各サンプルの密度を測定した。また、ヤング率はＪＩＳ Ｒ１６０２－１９９５の超音波パルス法に準じて測定した。具体的には、前述の密度測定に用いたサンプルを用い、超音波パルスが伝播する音速を縦波と横波について測定し、前述の密度とともに当該ＪＩＳ記載の数式に代入してヤング率Ｅを算出した。なお、伝播速度は、オリンパス株式会社製の超音波厚さ計MODEL 25DL PLUSを用い、周波数２０ｋＨｚの超音波パルスがサンプルの厚み方向に伝播し反射して戻ってくるまでの時間を、伝播距離（サンプルの厚さの２倍）で除して算出した。
〔ガラス転移点、線熱膨張係数〕
試料ガラスから径５ｍｍ、長さ１８ｍｍの円柱状試料を作製し、ＴＭＡ装置により５℃／分で加熱した際の熱膨張曲線を測定した。この曲線に基づいて、ガラス転移点、５０～３５０℃の平均線熱膨張係数を得た。
試料ガラスから径５ｍｍ、長さ１８ｍｍの円柱状試料を作製し、ＴＭＡ装置により５℃／分で加熱した際の熱膨張曲線を測定した。この曲線に基づいて、ガラス転移点、５０～３５０℃の平均線熱膨張係数を得た。
〔失透温度ＴＬの測定〕
試料ガラスを粉砕し、目開き２．８３ｍｍの篩を通り、目開き１．００ｍｍの篩に残る粒子をふるい分けた。この粒子を洗浄して粒子に付着した微粉を除去し、乾燥して失透温度測定用サンプルを調製した。失透温度測定用サンプルの２５ｇを白金ボート（長方形でフタのない白金製の器）に厚みが略均一になるようにいれ、温度傾斜炉中で２時間保持した後に炉から取り出し、ガラス内部に失透が観察された最高温度を失透温度とした。
試料ガラスを粉砕し、目開き２．８３ｍｍの篩を通り、目開き１．００ｍｍの篩に残る粒子をふるい分けた。この粒子を洗浄して粒子に付着した微粉を除去し、乾燥して失透温度測定用サンプルを調製した。失透温度測定用サンプルの２５ｇを白金ボート（長方形でフタのない白金製の器）に厚みが略均一になるようにいれ、温度傾斜炉中で２時間保持した後に炉から取り出し、ガラス内部に失透が観察された最高温度を失透温度とした。
〔成形温度Ｔ４の測定〕
白金球引き上げ法により粘度を測定し、その粘度が１０4ｄＰａ・ｓとなる温度を成形温度Ｔ４とした。
白金球引き上げ法により粘度を測定し、その粘度が１０4ｄＰａ・ｓとなる温度を成形温度Ｔ４とした。
試料１～１３は、いずれも、ヤング率８５ＧＰａ以上、密度２．５６５ｇ／ｃｍ3以下、比弾性率３４×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上となった。試料１～１２では失透温度が１１１０℃以下であったが、試料１３では失透温度が１１１０℃を上回った。
Claims (17)
- モル％により表示して、
ＳｉＯ2 ５０～７０％、
Ａｌ2Ｏ3 １０～２０％、
ＭｇＯ ２～５％、
ＣａＯ ３～１５％、
Ｌｉ2Ｏ ３～１５％、
Ｎａ2Ｏ ３～１５％、
Ｋ2Ｏ ０～５％、を成分として含有し、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［Ａｌ2Ｏ3］－［Ｒ2Ｏ］が－０．５％未満、
［Ａｌ 2 Ｏ 3 ］／（［Ａｌ 2 Ｏ 3 ］＋［ＳｉＯ 2 ］）が０．１６０以上０．２１５未満である、ガラス組成物。
ただし、［Ｒ2Ｏ］は、［Ｌｉ2Ｏ］、［Ｎａ2Ｏ］及び［Ｋ2Ｏ］の合計である。 - ［ＳｉＯ2］が５２～６８％、
［Ｒ’Ｏ］が５～１５％、
［Ｒ2Ｏ］が１０～２０％、である、
請求項１に記載のガラス組成物。
ただし、［Ｒ’Ｏ］は［ＭｇＯ］及び［ＣａＯ］の合計である。 - モル％により表示して、
ＳｉＯ2 ５３～６７％、
Ａｌ2Ｏ3 １０～１９％、
ＭｇＯ ２～４％、
ＣａＯ ４～１２％、
Ｌｉ2Ｏ ５～１２％、
Ｎａ2Ｏ ５～１２％、
Ｋ2Ｏ ０～３％、を含有する、
請求項１又は２に記載のガラス組成物。 - モル％により表示して、
ＳｉＯ2 ５５～６５％、
Ａｌ2Ｏ3 １１～１８％、
ＭｇＯ ２～３．５％、
ＣａＯ ５～１１％、
Ｌｉ2Ｏ ７～１０％、
Ｎａ2Ｏ ７～１０％、
Ｋ2Ｏ ０～２％、を含有する、
請求項３に記載のガラス組成物。 - モル％により表示して、
ＳｉＯ2 ５５～６４％（ただし６４％を含まず）、
Ａｌ2Ｏ3 １１～１６％、
ＭｇＯ ２～３．５％、
ＣａＯ ５～１１％（ただし５％を含まず）、
Ｌｉ2Ｏ ７．７～１０％（ただし７．７％及び１０％を含まず）、
Ｎａ2Ｏ ７～９％（ただし９％を含まず）、
Ｋ2Ｏ ０～２％、を含有し、
［Ｒ’Ｏ］が８～１３％、［Ｒ2Ｏ］が１５～１８％である、
請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス組成物。
ただし、［Ｒ’Ｏ］は［ＭｇＯ］及び［ＣａＯ］の合計である。 - （［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］＋［Ａｌ2Ｏ3］）が０．６１０～０．７００、
［Ｒ2Ｏ］／（［Ｒ2Ｏ］＋［Ｒ’Ｏ］）が０．５５０～０．６３０、である、
請求項５に記載のガラス組成物。 - ［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）が０．６５０～０．８５０、
［Ｎａ2Ｏ］／（［Ｎａ2Ｏ］＋［Ｌｉ2Ｏ］）が０．３６０～０．６００、である、
請求項５又は６に記載のガラス組成物。 - ［ＳｉＯ2］が５５～６２％である、
請求項１～７のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - ［ＭｇＯ］が３％未満である、
請求項１～８のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - モル％により表示して、
ＴｉＯ2 ０～０．２％、
ＺｒＯ2 ０～０．２％、をさらに含有し、
［ＴｉＯ2］＋［ＺｒＯ2］が０．２％以下、である、
請求項１～９のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - モル％により表示して、
ＳｎＯ2 ０～０．０７％、
ＣｅＯ2 ０～０．０７％、をさらに含有し、
［ＳｎＯ2］＋［ＣｅＯ2］が０．０７％以下、であり、
Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ランタノイド酸化物、Ｙ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｆを実質的に含まない、
請求項１～１０のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - ヤング率が８５ＧＰａ以上、
密度が２．５６５ｇ／ｃｍ3以下、
比弾性率が３４×１０6Ｎｍ／ｋｇ以上、である、
請求項１～１１のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - 成形温度Ｔ４から失透温度ＴＬを差し引いた差分ΔＴが０より大きい、
請求項１～１２のいずれか１項に記載のガラス組成物。 - 請求項１～１３のいずれか１項に記載のガラス組成物により構成されたガラス板。
- フロートガラスである、請求項１４に記載のガラス板。
- 請求項１４又は１５に記載のガラス板を含む情報記録媒体用基板。
- ガラス原料を溶融する工程と、
溶融したガラス原料をフロート法によりガラス板に成形する工程と、を具備し、
前記ガラス板が請求項１～１３のいずれか１項に記載のガラス組成物により構成されるように前記ガラス原料を調製する、ガラス板の製造方法。
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