JPH101329A - 化学強化用ガラス組成物および化学強化ガラス物品 - Google Patents
化学強化用ガラス組成物および化学強化ガラス物品Info
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- JPH101329A JPH101329A JP15433996A JP15433996A JPH101329A JP H101329 A JPH101329 A JP H101329A JP 15433996 A JP15433996 A JP 15433996A JP 15433996 A JP15433996 A JP 15433996A JP H101329 A JPH101329 A JP H101329A
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Abstract
溶解温度および作業温度を有し、化学強化処理後の耐水
性や耐候性が良好である化学強化用ガラス組成物を提供
する。 【解決手段】 重量%で表して、SiO2 58〜66
%、Al2O3 13〜19%、Li2O 3〜4.5%、
Na2O 6〜13%、K2O 0〜5%、R2O 10〜1
8%(ただし、R2O=Li2O+Na2O+K2O)、M
gO 0〜3.5%、CaO 1〜7%、SrO 0〜
2%、BaO 0〜2%、RO 2〜10%(ただし、
RO=MgO+CaO+SrO+BaO)、TiO2 0
〜 2%、CeO2 0〜2%、Fe2O3 0〜2%、M
nO 0〜1%(ただし、TiO2+CeO2+Fe2O3
+MnO=0.01〜3%)、SO3 0.05〜0.5
%の組成を有する化学強化用ガラス組成物である。
Description
組成物およびこのガラス組成物に化学強化を施した化学
強化ガラス物品に関する。
成中に含まれる一価の金属イオンよりイオン半径の大き
な1価の金属イオンを含有する溶融塩中に浸漬され、ガ
ラス中の金属イオンと溶融塩中の金属イオンとが交換さ
れることにより製造される。
つとして、情報記録媒体用の基板、特に磁気ディスク基
板として用いられるようになってきた。このような磁気
ディスクドライブの用途には、ガラスの熱膨張と固定用
の金属治具との熱膨張のマッチングが必要であり、また
長期保存および悪環境すなわち高温高湿下での使用に耐
える耐候性が要求される。さらに磁気ディスク基板の用
途では、使用される板厚の薄板化が進んでいる。これと
ともに、記録密度の増大のためにその表面の高平坦化が
望まれているため、磁気ディスク基板をそれに適したフ
ロート法で成形することは有利な方法である。
ては、フロート法により成形されたソーダライム組成の
ガラス基板に化学強化が施されて用いられている。しか
しながら、前記ガラス基板は化学強化処理を施すと耐候
性が著しく悪くなるため、高温多湿の環境での使用に問
題があった。
としては、米国特許4,156,755号にリチウム含
有イオン交換強化ガラスについての記載がある。前記公
報、7項、2〜15行目に、重量%で、59〜63%の
SiO2 、10〜13%のNa2O、4〜5.5%のL
i2O、15〜23%のAl2O3、2〜5%のZrO2を
含有し、Al2O3+ZrO2が19〜25%、Na2O/
ZrO2が2.2〜5.5であるガラス組成物が開示さ
れている。
えば特開昭62−187140号公報に記載されてお
り、前記公報、第1項、左側5〜16行目に重量%で、
64〜70%のSiO2、14〜20%のAl2O3、4
〜6%のLi2O、7〜10%のNa2O、0〜4%のM
gO、0〜1.5%のZrO2を含有する強化ガラスの
製造方法について開示されている。
号および特開昭62−187140号公報の実施例で示
されたガラス組成物は、溶解および成形に高温を要し、
フロート法にて製造するのは容易ではない。
32431号公報に記載されており、前記公報、第2
項、左側2〜7行目に重量%で、62〜75%のSiO
2、 4〜12%のNa2O、4〜10%のLi2O、5〜
15%のAl2O3を含有し、かつNa2O/ZrO2の重
量比が0.5〜2.0であり、さらにAl2O3/ZrO
2 の重量比が0.4〜2.5である化学強化ガラス物品
について開示されている。前記公報に開示された組成に
は多量のZrO2 が含まれており、溶融炉を用いて製造
する場合、炉内でZrO2の結晶が析出し易く、品質上
に問題があった。
化ガラスとして、特公昭47−1312号に、リチウム
またはナトリウムアルミノシリケートガラスシートおよ
びその製造方法が開示されている。前記公報、第3項右
側29〜34行目に、特に適当なガラス組成物は、内部
部分が酸化物基準重量で、2〜6%Li2O 、5〜10
%Na2O、15〜25%Al2O3および60〜70%
SiO2からなり、Li2O,Na2O,Al2O3および
SiO2 の総和が組成物の少くとも95重量%である、
との記載がある。前記公報の第3項第1表の3に記載さ
れている前記組成範囲に含まれる実施例は、溶解および
成形に高温を要しフロート成形にて高品質なガラスを製
造するのは困難である。
ラスが英国特許1322510号公報に開示されてい
る。前記公報の一つの目的として、第1項61〜75行
目に、Froucault process,Penn
vernon or Pittsburgh pros
ess,Colburn processでのガラスシ
ート製造が可能な組成を提供することであり、このため
のガラス組成の条件として歪点が450〜550℃、作
業温度が980〜1150℃、液相温度が1100℃以
下との記載がある。前記公報記載の実施例の組成物は、
作業温度が高い、液相温度が作業温度より高くフロート
法による成形に適さない、化学強化ガラスの耐候性が悪
い等の問題点があった。
炉を用いて製造する場合に問題となるZrO2 を含まず
に、さらにフロート成形に適した溶解温度および作業温
度を有し、さらに化学強化処理後の耐水性や耐候性が良
好である化学強化用ガラス組成物を提供することを目的
とする。さらに、金属製品と組み合わせて使用すること
が可能な膨張係数を有する化学強化用ガラス組成物を提
供することを目的とする。
の課題および要求に基づいて行われたものであり、重量
%で表して、 SiO2 58〜66%、 Al2O3 13〜19%、 Li2O 3〜 4.5%、 Na2O 6〜13%、 K2O 0〜 5%、 R2O 10〜18%、 (ただし、R2O=Li2O+Na2O+K2O) MgO 0〜 3.5%、 CaO 1〜 7%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 RO 2〜10%、 (ただし、RO=MgO+CaO+SrO+BaO) TiO2 0〜 2%、 CeO2 0〜 2%、 Fe2O3 0〜 2%、 MnO 0〜 1%、 (ただし、TiO2+CeO2+Fe2O3+MnO=0.
01〜3%)の組成を有する化学強化用ガラス組成物で
ある。
おける平均線熱膨張が80×10-7/K以上であること
が好ましい。
%) TiO2 0〜 2%、 CeO2 0〜 2%、 Fe2O3 0〜 2%、 MnO 0〜 1%、 (ただし、TiO2+CeO2+Fe2O3+MnO=0.
01〜3%)の組成である化学強化用ガラス組成物であ
る。
おける平均線熱膨張が84×10-7/K以上であること
が好ましい。
物において、前記ガラス組成物の溶融温度(102poise
の粘性を有する温度)が1550℃以下で、作業温度
(104poiseの粘性を有する温度)が1100℃以下で
あり、かつ前記液相温度が前記作業温度以下である化学
強化用ガラス組成物である。
(102poiseの粘性を有する温度)が1540℃以下
で、作業温度(104poiseの粘性を有する温度)が10
55℃以下であり、かつ前記液相温度が前記作業温度以
下であることが好ましい。
ス組成物からなり、その表面近傍のLiイオンおよび/
またはNaイオンがLiイオンより大きなイオン半径を
有する一価の金属イオンで置換され、表面近傍に圧縮応
力を有することを特徴とする化学強化ガラス物品であ
る。
成の限定理由について説明する。SiO2 はガラスを形
成するための主要成分であり、必須の構成成分である。
その割合が58%未満であると、イオン交換後の耐水性
が悪化する。一方、66%を越えるとガラス融液の粘性
が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となるとともに、膨
張係数が小さくなりすぎる。このため、SiO2 の範囲
としては58〜66%が好ましく、さらに60〜66%
が好ましい。
およびイオン交換後の耐水性を向上するために必須の構
成成分である。その割合が13%未満では、その効果が
不十分である。一方、19%を越えるとガラス融液の粘
性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となるとともに、
膨張係数が小さくなりすぎる。このため、Al2O3の範
囲としては13〜19%が好ましく、さらに15〜19
%が好ましい。
構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。
その割合が3%未満では、イオン交換後の表面圧縮応力
が十分得られず、また溶解性も悪い。一方、4.5%を
越えるとイオン交換後の耐水性が悪化するとともに、液
相温度が上がり、成形が困難となる。このため、Li2
O の範囲としては、3〜4.5%が好ましい。
の割合が6%未満では、その効果が不十分である。一
方、13%を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化す
る。このため、Na2O の範囲としては6〜13%が好
ましく、さらに7.5〜12.5%が好ましい。
オン交換後の表面圧縮応力が低下するため必須成分では
ない。このため、K2O の範囲としては5%以下が好ま
しく、さらに2%以下が好ましい。
R2Oが、9%未満ではガラス融液の粘性が高くなりす
ぎ、溶融や成形が困難となると共に膨張係数が小さくな
りすぎる。一方、18%を越えるとイオン交換後の耐水
性が悪化する。このため、Li2O+Na2O+K2Oの
合計R2Oの範囲は9〜18%が好ましく、さらに10
〜17%が好ましい。
3.5%を越えると液相温度が上がり、成形が困難とな
る。このためMgOは3.5%以下が好ましく、さらに
0.5〜3%が好ましい。
に、イオン交換速度を調整するための必須成分である。
その割合が1%未満ではその効果が十分でない。一方、
7%を越えると液相温度が上がり、成形が困難となる。
このため、CaOの範囲は1〜7%が好ましく、さらに
2.5〜6%が好ましい。
あるとともに液相温度を下げるのに有効な成分である。
しかし、ガラスの密度が大きくなるとともに、原料代の
アップの要因となるので、SrOやBaOはそれぞれ2
%以下が好ましく、さらに1%以下が好ましい。
の合計ROが、2%未満ではガラス融液の粘性が高くな
りすぎ、溶融、成形が困難となり、10%を越えると液
相温度が上がり、成形が困難となる。このため、MgO
+CaO+SrO+BaOの合計ROの範囲としては2
〜10%が好ましく、さらに3〜9%が好ましい。
が平衡状態にあり、これらのイオンが融液中の光の透過
率、特に赤外域の透過率を大きく左右する。全鉄をFe
2O3 に換算して2%以上では赤外域の吸収が大きくなり
すぎ、溶融や成形時にガラスの温度分布をコントロール
できなくなり、品質の悪化を招く。このため、全鉄はF
e2O3として2%以下が好ましい。
3+の平衡状態を変化させ、また相互作用することにより
光の透過率を変化させるのに有効な成分である。しか
し、過剰に含有するとガラス素地品質が悪化するととも
に、原料代のアップにつながるため、TiO2 の範囲と
しては3%以下が好ましく、さらに2%以下が好まし
い。また、CeO2,MnOの範囲としては1%以下が
好ましい。
上の成分の他に本発明の特性を損なわない範囲で、Ni
O,Cr2O3,CoO等の着色剤、およびSO3 ,As
2O3、Sb2O3等の清澄剤を含有することができる。
酸塩に起因するものであり、硫酸塩を清澄剤に用いる場
合は、ガラス中の残存量が0.05%未満では清澄の効
果が十分でない。一方、残存量が0.5%を越えても清
澄の効果は同等であり、さらにガラス溶融時の排ガス中
に含まれるSOx が増加するので、環境上好ましくな
い。このため、ガラス中に残存するSO3 は0.05%
〜0.5%が好ましい。
2O3,Sb2O3はその毒性より1%以下が好ましく、不
純物からの混入する量以下、すなわち0.1%以下とす
るのが望ましい。
O5,PbO等は、ガラス溶解炉のレンガを浸食すると
ともに、揮発成分が炉の天井に凝集し、レンガとともに
ガラス上に落下するなど品質を悪化させるので、不純物
からの混入する量以下、すなわち0.1%以下とするの
が好ましい。
て、溶融・成形した基板を円板加工し、さらに荒研磨・
化学強化・精密研磨をして、磁気ディスク基板とするこ
とができる。この場合、金属製の固定治具との膨張係数
のマッチングが必要である。このとき、その50〜35
0℃の温度範囲における平均熱膨張係数が80×10-7
/K以上が好ましく、さらに84×10-7/K以上が望
ましい。
には、溶融温度すなわち102poiseの粘性を有する温度
が1550℃以下が好ましく、さらに1540℃以下が
望ましい。また、高平坦度のシート状に成形するには、
特にフロート法にて成形するには、作業温度すなわち1
04poiseの粘性を有する温度が1100℃以下、かつ液
相温度が作業温度以下であることが好ましく、さらに作
業温度が1055℃以下、かつ液相温度が作業温度以下
であることが望ましい。
およびガラスの特性を表1に示す。
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、炭酸ナトリウムを用い
て、バッチを調合した。調合したバッチは白金るつぼを
用いて1450℃で4時間溶融し、鉄板上に流し出し
た。このガラスを500℃の炉で30min保持した
後、炉の電源を切り、室温まで放冷し、試料ガラスとし
た。
gη=2の温度)、作業温度(TW:logη=4の温
度)、液相温度(TL)、作業温度と液相温度との差
(TW−TL)および歪点(logη=14.5の温度)
の測定結果を表1に示す。
測定装置にて、また歪点はビーム曲げ式粘度測定装置に
より測定した。
ガラスを粉砕し、2380μmのフルイを通過し、10
00μmのフルイ上にとどまったガラス粒をエタノール
に浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅
12mm、長さ200mm、深さ10mmの白金ボート
上に前記ガラス粒25gをほぼ一定の厚さになるよう入
れ、900〜1150℃の勾配炉内に2時間保持した
後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を40
倍の光学顕微鏡にて観察し、発生した最高温度をもって
液相温度とした。
面応力層深さ、耐水性の測定結果を表1に示す。イオン
交換は、試薬1級の硝酸ナトリウム40%と試薬1級の
硝酸カリウム60%の混合溶融塩中にガラスを浸漬し、
380℃で1時間保持して行った。表面応力、表面応力
層深さはイオン交換処理したガラスの薄片を作製し、偏
光顕微鏡を用いて測定した。耐水性は、上記試料ガラス
を50×100×2mmに切り出し、鏡面研磨した板を
イオン交換し、この板を20mlの精製水とともにビニ
ール袋に入れ、60℃で120時間保持した後、精製水
中に溶出したガラス成分量を測定し、単位面積当たりの
溶出量として求めた。
料ガラスを作製し、実施例1と同様にしてガラスの特性
およびイオン交換後の特性を測定した。
550℃以下で、作業温度は1100℃以下であり、さ
らに液相温度は作業温度より低いガラス組成物が得られ
た。したがって、このガラス組成物は、失透、脈理やス
ジの発生が少なく、高品質のガラスが得られ、溶解性お
よび成形性も優れていることがわかった。さらに、フロ
ート法による成形が可能なことが確認された。また当然
ではあるが、ZrO2を含まないので、溶融の際にZr
O2の結晶が析出することもない。
る重量減は1μg/cm2 以下と優れていることがわか
った。
の比較例である組成物、およびガラスの特性を表2に示
す。
囲に含まれない組成である。実施例1と同様の方法で試
料ガラスを作製し、ガラスの特性およびイオン交換後の
特性を測定した。ただし、イオン交換は試薬1級の硝酸
ナトリウム40%と試薬1級の硝酸カリウム60%の混
合溶融塩中にガラスを浸漬し、380℃で3時間保持し
て行った。
の実施例18に記載された組成であり、溶融点は161
5℃と高いので、失透、脈理やスジの発生が少ない高品
質のガラスを製造するのが容易ではない。
報の実施例1に記載された組成であり、溶融点は159
0℃以上と高いので、失透、脈理やスジの発生が少ない
高品質のガラスを製造するのが容易ではない。
実施例4に記載された組成であり、作業温度に比べ液相
温度が高いので、ガラスの成形が困難である。
の実施例6に記載された組成であり、溶融点は1555
℃以上と高いので、失透、脈理やスジの発生が少ない高
品質のガラスを製造するのが容易ではない。
であり、実施例1と同様の方法で試料ガラスを作製し、
ガラスの特性およびイオン交換後の特性を測定した。た
だし、イオン交換は試薬1級の硝酸カリウムの溶融塩中
にガラスを浸漬し470℃で3時間保持して行った。イ
オン交換後の耐水性テストにおける重量減は20μg/
cm2 であり、本発明の実施例の20倍以上の溶出があ
り、耐水性が悪い。
用ガラス組成物を溶融し、シート状に成形した素板を、
外径65×内径20mmのドーナッツ状に加工した。さ
らに荒研磨した後、化学強化を施し精密研磨し所定の板
厚にして、磁気ディスク基板を作製した。
ト法にて成形して基板を作製した。この素板を上述した
ようにして、磁気ディスク基板を作製した。なお、この
基板は元々の素板がフロート法によって製造されている
ため、反りの程度が小さく平坦性に優れていた。
板を用いて、磁気ディスク媒体を作製した。媒体の作製
はスパッタリング法により行った。まず、精密に洗浄し
た基板に、下地層としてCrを、記録層としてCo−C
r−Taを、保護層としてCを、それぞれスパッタリン
グ法で形成した。さらに潤滑層を形成して、磁気ディス
ク媒体とした。このようにして得た媒体を、密閉型の磁
気ディスクドライブに装着し、連続稼動させた。この場
合、モータからの発熱やディスク表面の空気との摩擦
で、ドライブ内部には温度上昇が発生していたが、金属
製の固定治具との膨張係数のマッチングがとれているた
め、何ら問題を生じることはなかった。
組成物によれば、高品質なガラス素板の製造が容易であ
り、さらに化学強化処理後の耐水性も良好な化学強化ガ
ラス物品が得られる。
では、その液相温度が作業温度より低く、溶解性および
成形性に優れているため、フロート法にて製造すること
が可能である。したがって、フロート法の特徴である高
平坦性を有している高品質なガラス素板を容易に得るこ
とができる。
数のマッチングをとることが可能なため、情報記録媒体
の基板等への応用が可能である。
Claims (7)
- 【請求項1】重量%で表して、 SiO2 58〜66%、 Al2O3 13〜19%、 Li2O 3〜 4.5%、 Na2O 6〜13%、 K2O 0〜 5%、 R2O 10〜18%、 (ただし、R2O=Li2O+Na2O+K2O) MgO 0〜 3.5%、 CaO 1〜 7%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 RO 2〜10%、 (ただし、RO=MgO+CaO+SrO+BaO) TiO2 0〜 2%、 CeO2 0〜 2%、 Fe2O3 0〜 2%、 MnO 0〜 1%、 (ただし、TiO2+CeO2+Fe2O3+MnO=0.
01〜3%)の組成を有することを特徴とする化学強化
用ガラス組成物。 - 【請求項2】請求項1に記載の化学強化用ガラス組成物
において、その50〜350℃の温度範囲における平均
線熱膨張が80×10-7/K以上である化学強化用ガラ
ス組成物。 - 【請求項3】請求項1に記載の化学強化用ガラス組成物
において、 重量%で表して、 SiO2 60〜66%、 Al2O3 15〜18%、 Li2O 3〜 4.5%、 Na2O 7.5〜12.5%、 K2O 0〜 2%、 (ただし、Li2O+Na2O+K2O=11〜17%) MgO 0.5〜 3%、 CaO 2.5〜 6%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 (ただし、MgO+CaO+SrO+BaO=3〜9
%) TiO2 0〜 2%、 CeO2 0〜 2%、 Fe2O3 0〜 2%、 MnO 0〜 1%、 (ただし、TiO2+CeO2+Fe2O3+MnO=0.
01〜3%)の組成である化学強化用ガラス組成物。 - 【請求項4】請求項3に記載の化学強化用ガラス組成物
において、その50〜350℃の温度範囲における平均
線熱膨張が84×10-7/K以上である化学強化用ガラ
ス組成物。 - 【請求項5】請求項1から4に記載の化学強化用ガラス
組成物において、 前記ガラス組成物の溶融温度(102poiseの粘性を有す
る温度)が1550℃以下で、作業温度(104poiseの
粘性を有する温度)が1100℃以下であり、かつ前記
液相温度が前記作業温度以下である化学強化用ガラス組
成物。 - 【請求項6】請求項5に記載の化学強化ガラス物品にお
いて、 前記ガラス組成物の溶融温度(102poiseの粘性を有す
る温度)が1540℃以下で、作業温度(104poiseの
粘性を有する温度)が1055℃以下であり、かつ前記
液相温度が前記作業温度以下である化学強化用ガラス組
成物。 - 【請求項7】請求項1から6に記載の化学強化用ガラス
組成物からなり、その表面近傍のLiイオンおよび/ま
たはNaイオンがLiイオンより大きなイオン半径を有
する一価の金属イオンで置換され、表面近傍に圧縮応力
を有することを特徴とする化学強化ガラス物品。
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JP15433996A JP3187321B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 化学強化用ガラス組成物および化学強化ガラス物品 |
Related Child Applications (3)
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JP2001000024A Division JP2001236634A (ja) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | 化学強化用ガラス組成物からなる磁気ディスク基板および磁気ディスク媒体。 |
JP2001000023A Division JP3702360B2 (ja) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | 化学強化用のガラス素板の製造方法 |
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