JP2002211946A - プレス成形用ガラス及び情報記録媒体用基板ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温でプレス成形でき、アルカリ溶出量が少
ないためイオン交換しても表面平滑性が低下することの
ないプレス成形用ガラスを提供する。 【構成】 本発明のプレス成形用ガラスは、軟化状態に
あるガラスをプレス成形して所定形状のガラス成形体を
得るためのプレス成形用ガラスであって、質量％で、Ｓ
ｉＯ₂ ４０〜５９％、Ｂ₂Ｏ₃ １．５〜２０％、Ｌｉ₂
Ｏ ０〜１５％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１５％、Ｋ₂Ｏ ０〜１
５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ５〜３０％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜２０
％、ＢａＯ０〜２０％、ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜３５％、
Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１０％、ＺｎＯ０〜２０％、ＺｒＯ₂
０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜１０％の組成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学的耐久性に優れ、
低温でプレス成形することが可能なプレス成形用ガラス
及び情報記録媒体用基板ガラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より情報記録媒体用基板は、磁気デ
ィスク（ハードディスク）や光磁気ディスクとして広く
使用されている。

【０００３】例えばノートブック型のパーソナルコンピ
ューター用の記録媒体としては、主に２．５”の磁気デ
ィスク装置が搭載され、この磁気ディスクの基板として
は、従来から一般の磁気ディスク装置に使用されてきた
アルミニウム製磁気ディスクに代わり、硬くて変形し難
く、表面平滑性に優れたガラス製磁気ディスク基板が用
いられている。

【０００４】現在、実用化されているガラス製磁気ディ
スク基板としては、ソーダライムガラスを化学強化した
化学強化ガラス基板と、結晶化ガラス基板がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスクの単位面
積当たりの記録容量を増加させるため、すなわち高記録
密度化に対応するためには、記録部の磁気ヘッドの浮上
量をより低減させる必要があり、それを達成するべく、
より平滑な記録面を持つ磁気ディスクの開発が進められ
ている。

【０００６】ところが化学強化されたソーダライムガラ
ス基板は、化学強化（イオン交換）によって機械的強度
は向上するが、イオン交換時にガラスからアルカリ成分
が溶出し、表面が荒れたり、アルカリ吹きによって表面
に微小な凹凸が形成されやすい。またイオン交換後に研
磨処理を施すことによって表面をある程度平滑にするこ
とは可能であるが、高記録密度化に対応できるような十
分な平滑面は得られ難い。

【０００７】一方、結晶化ガラス基板についても、研磨
処理によって一定の平滑面を得ることができるが、ガラ
ス中に微小な結晶が無数に析出し、ガラスと結晶の硬度
差により研磨速度が異なるため、やはり高密度化に対応
できるような十分な平滑面を持つ記録面を得ることはで
きない。

【０００８】ところで一般にソーダライムガラスは、フ
ロート法によって成形されるが、フロート成形法は、窓
ガラス等の比較的大きなサイズのガラスを大量に生産す
るには適しているが、情報記録媒体用ガラス基板のよう
な小型で精密な基板を製造するのにはプレス成形の方が
適している。

【０００９】しかしながら、ソーダライムガラスをプレ
ス成形によって基板状に成形するには、６８０℃以上の
高温で成形する必要があるため、金型の摩耗が激しく、
しかもガラスが金型に付着しやすい。また良好な基板形
状を得るためには、ガラスの温度が転移点以下に下がる
までプレスし続ける必要があるが、ソーダライムガラス
は、溶融温度から転移点までの冷却時間が長いため、生
産性の向上を図ることが困難である。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、低温でプレス成形でき、アルカリ溶出量が少ない
ためイオン交換しても表面平滑性が低下することのない
プレス成形用ガラスと、情報記録媒体用基板ガラスを提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、種々の実験を繰り返した結果、ガラス中
に、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、アルカリ金属酸化物、アルカリ
土類金属酸化物を所定量含有させることによって、プレ
ス温度を６８０℃未満にすることが可能であること、ま
たガラスのアルカリ溶出量を低下させ、イオン交換後で
も、高記録密度化に対応できるような平滑面が得られる
ことを見いだし、さらに磁気ディスク基板に要求される
基本特性、すなわち硬度、ヤング率、熱膨張係数及び密
度といった特性を全て満足するガラスが得られることを
見いだし、本発明として提案するものである。

【００１２】すなわち本発明のプレス成形用ガラスは、
軟化状態にあるガラスをプレス成形して所定形状のガラ
ス成形体を得るためのプレス成形用ガラスであって、質
量％で、ＳｉＯ₂ ４０〜５９％、Ｂ₂Ｏ₃ １．５〜２
０％、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１５％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１５％、Ｋ
₂Ｏ ０〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ５〜３０
％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ
０〜２０％、ＢａＯ０〜２０％、ＳｒＯ＋ＢａＯ ５
〜３５％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１０％、ＺｎＯ０〜２０％、
ＺｒＯ₂ ０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜１０％の組成を有
することを特徴とする。

【００１３】また本発明の情報記録媒体用基板ガラス
は、質量％で、ＳｉＯ₂ ４０〜５９％、Ｂ₂Ｏ₃ １．
５〜２０％、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１５％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１５
％、Ｋ ₂Ｏ ０〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ５
〜３０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、
ＳｒＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜２０％、ＳｒＯ＋Ｂ
ａＯ ５〜３５％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１０％、ＺｎＯ ０
〜２０％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜１０％
の組成を有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】上記構成からなる本発明の情報記
録媒体用基板ガラスは、ＪＩＳ Ｒ３５０２で測定され
たガラスの耐水性が、アルカリ溶出量で０．３ｍｇ以下
であるため、基板ガラスをイオン交換することによって
強化しても、ガラスから溶出するアルカリ成分が少な
く、表面荒れや凹凸が形成され難い。アルカリ溶出量の
望ましい値は、０．２ｍｇ以下である。イオン交換は、
ガラスが熱変形し難い歪点以下で、硝酸ナトリウムや硝
酸カリウムの融点以上の温度に保たれた溶融塩中にガラ
スを数時間浸漬することによって行う。

【００１５】また本発明の情報記録媒体用基板ガラス
は、１０^7.6ポイズの粘度に相当する温度が６５０℃以
下であるため、６８０℃未満の低温でプレス成形するこ
とが可能であり、金型の摩耗が少なく、経済的である。
しかもガラスの金型への付着も低減できる。プレス成形
の作業性をより向上するためには、１０^7.6ポイズの粘
度に相当する温度を６００℃以下にし、プレス成形温度
を６３０℃以下にすることが望ましい。尚、軟化状態に
あるガラスをプレス成形する場合、プレス圧力が小さす
ぎると、良好なガラス面が得られず、また大きすぎる
と、ガラスが割れたり、クラックが入りやすいため、プ
レス圧は１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ²とすることが好まし
い。

【００１６】本発明のガラスの組成を上記のように限定
した理由は、次のとおりである。

【００１７】ＳｉＯ₂は、ガラスマトリックスを作るガ
ラス形成成分である。ＳｉＯ₂が、４０％より少ない
と、アルカリ溶出量が増えると共に、磁気ディスク用基
板として実用上求められる硬度が得られ難くなり、一
方、５９％より多いと、ガラスが硬くなり、１０^7.6ポ
イズ相当温度が６５０℃以上となってガラスの金型への
付着が発生しやすくなる。ＳｉＯ₂の好ましい含有量
は、４２％以上、５８％以下である。

【００１８】Ｂ₂Ｏ₃もガラス形成成分であり、ＳｉＯ₂
と共にホウケイ酸ガラスを形成する。またＢ₂Ｏ₃は、ガ
ラスの粘度を小さくして溶融温度（１０^2.5ポイズ相当
温度）を低くすると共に、１０^7.6ポイズ相当温度も下
げ、且つ、金型表面の酸化を抑えることによってガラス
の金型への付着を防止する働きがある。Ｂ₂Ｏ₃が、１．
５％より少ないと、上記効果が得られず、一方、２０％
より多いと、アルカリ溶出量が増加すると共に、溶融時
の揮発が多くなり、均質性の高いガラスが得られ難くな
る。Ｂ₂Ｏ₃の好ましい含有量は、２％以上（より好まし
くは４％以上）、１８％以下である。

【００１９】Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏといったアル
カリ金属酸化物（ＲＯ）は、ガラスの溶融性を向上する
と共に、ガラスの熱膨張係数を調整し、情報記録媒体用
基板として適した６０〜１２０×１０^-7／℃の熱膨張係
数を得るための成分である。またこれらの成分は、融剤
としても作用する。ＲＯが、５％より少ないと、上記効
果が得られず、一方、３０％より多いと、熱膨張係数が
大きくなりすぎると共に、アルカリ溶出量が大幅に増え
て表面平滑性が低下する。

【００２０】Ｌｉ₂Ｏは、ガラスの溶融温度を下げる効
果が特に顕著であるが、多量に含有すると、アルカリ溶
出量が増えるため、１５％以下に抑えるべきである。Ｌ
ｉ₂Ｏの好ましい含有量は、１％以上、１１％以下であ
る。またＮａ₂Ｏが１５％より多くなったり、Ｋ₂Ｏが１
５％より多くなると、アルカリ溶出量が増大するため好
ましくない。Ｎａ₂Ｏの好ましい含有量は、１％以上、
１３％以下であり、Ｋ₂Ｏの好ましい含有量は、１３％
以下である。

【００２１】ＭｇＯは、ガラスの構造を引き締める成分
であり、アルカリ溶出を抑えると共に、ガラスの溶融を
促進し、また粘度や熱膨張係数を調整するのに有効な成
分であるが、１０％より多いと、ガラスが硬くなり、低
温プレスが困難になると共に、ガラス基板をイオン交換
する際の速度を低下させるため好ましくない。ＭｇＯの
好ましい含有量は、４．５％以下である。

【００２２】ＣａＯも、ＭｇＯと同様の作用を有する成
分であるが、１０％より多いと、ガラスが硬くなり、低
温プレスが困難になると共に、イオン交換速度を低下さ
せるため好ましくない。ＣａＯの好ましい含有量は、
４．５％以下である。

【００２３】ＳｒＯとＢａＯは、ガラスを柔らかくして
低温プレスを容易にするための成分であり、合量で５％
以上（好ましくは７％以上）含有させる。しかしながら
この合量値が多くなりすぎると、ガラスの液相温度が高
くなり、プレス時にガラス中に結晶が析出するため、３
５％以下（好ましくは２０％以下）に抑えるべきであ
る。またＳｒＯが２０％より多くなったり、ＢａＯが２
０％より多くなっても、プレス時に結晶が析出するため
好ましくない。ＳｒＯとＢａＯの好ましい含有量は、各
々１％以上、１３％以下である。

【００２４】Ｂｉ₂Ｏ₃は、Ｂ₂Ｏ₃と同様、金型表面の酸
化を抑え、ガラスが金型に付着するのを防止する作用を
有する成分であるが、１０％より多いと、ガラスの密度
が高くなり、情報記録媒体運動時の負荷重量が増大し、
その結果、基板の高速回転が困難となり、レスポンスが
悪くなる。Ｂｉ₂Ｏ₃の好ましい含有量は、８％以下であ
る。

【００２５】ＺｎＯは、ガラスを柔らかくして低温プレ
スを容易にすると共にガラスからのアルカリ溶出を抑え
る作用を有する成分であるが、２０％より多いと、亜鉛
系の針状結晶がガラス中に析出し、ガラスが不均質にな
るため好ましくない。ＺｎＯの好ましい含有量は、０．
２％以上（より好ましくは３．５％以上）、１３％以下
である。

【００２６】ＺｒＯ₂も、ガラスからのアルカリ溶出を
抑えると共に、ヤング率を上げて強度を向上させる成分
であるが、１０％より多いと、ガラスが硬くなり、低温
プレスが困難となる。ＺｒＯ₂の好ましい含有量は、
０．３％以上、５％以下である。

【００２７】ＴｉＯ₂は、ガラスからのアルカリ溶出を
抑えると共にヤング率を上げて強度を向上させる成分で
あるが、１０％より多いと、ガラスが硬くなり、低温プ
レスが困難となる。ＴｉＯ₂の好ましい含有量は、５％
以下である。

【００２８】また本発明においては、上記成分以外に
も、ガラスを安定化させて失透を抑える目的で、Ａｌ₂
Ｏ₃を含有させることができる。ただしＢａＯと共に、
Ａｌ₂Ｏ₃を多量に含有すると、プレス時にバリウム長石
が析出し、ガラスが不均質になるため１０％までに抑え
るべきである。Ａｌ₂Ｏ₃の好ましい含有量は、０．３％
以上、４．９％以下（より好ましくは４．５％以下）で
ある。

【００２９】さらに本発明では、ヤング率を上げる目的
で、Ｌａ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁等の希土
類酸化物を５％まで含有させたり、清澄剤として、Ｓｂ
₂Ｏ ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｆ、Ｃｌ等を１％まで含有させること
が可能である。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の情報記録媒体用基板ガラスを
実施例に基づいて詳細に説明する。

【００３１】表１、２は、実施例（試料Ｎｏ．１〜８）
と比較例（試料Ｎｏ．９、１０）の基板ガラスを示すも
のである。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表中の各試料は、以下のようにして調製し
た。

【００３５】まず各試料のガラス組成となるようにガラ
ス原料を秤量、調合し、白金製坩堝に入れ、電気炉中で
１５００℃で約４時間溶融した。尚、ガラス溶融の途中
で攪拌棒を用いてガラス融液を攪拌した。その後、ガラ
ス融液をカーボン治具に流し込むことによってガラス体
を得た。次いで、各ガラス体を、４００℃の温度に保っ
たＫＮＯ₃６０％とＮａＮＯ₃４０％の混液の処理浴中に
４時間浸漬して、ガラス表層部のＬｉイオンおよびＮａ
イオンを、前記処理浴中のＮａイオンおよびＫイオンと
それぞれイオン交換させることによって化学強化した。

【００３６】こうして得られた実施例と比較例の各ガラ
ス試料を用いて、アルカリ溶出量、１０^7.6ポイズ相当
温度（軟化点）、１０^2.5ポイズ相当温度（溶融温
度）、熱膨張係数、ヌープ硬度、ヤング率および密度を
測定すると共に、ガラスの金型への付着の有無を調べ、
その結果を表１、２に示した。

【００３７】表から明らかなように、実施例の各試料ガ
ラスは、アルカリ溶出量が０．２０ｍｇ以下、１０^7.6
ポイズ相当温度が５９７℃以下、１０^2.5ポイズ相当温
度が１１１２℃以下、熱膨張係数が８７〜１０３×１０
^-7／℃、ヌープ硬度が５５４℃以上、ヤング率が８２Ｇ
Ｐａ以上、密度が２．９３以下といずれも良好な値を示
し、またガラスの金型への付着も認められなかった。

【００３８】それに対し、比較例であるＮｏ．９、１０
の試料ガラスは、いずれも１０^7.6ポイズ相当温度と１
０^2.5ポイズ相当温度が高く、またガラスの金型への付
着が発生した。

【００３９】尚、表中の各ガラス特性は、次のようにし
て求めた。

【００４０】アルカリ溶出量は、ＪＩＳ Ｒ３５０２に
基づく方法で測定した。

【００４１】１０^7.6ポイズ相当温度は、各ガラスブロ
ックの一部を切り出して、所定の細線状に加熱成形し、
公知のファイバーエロンゲーション法により測定した。

【００４２】１０^2.5ポイズ相当温度は、各ガラスブロ
ックの一部を切り出して、再度白金坩堝内で加熱溶融
し、公知の白金球引き上げ法により測定した。

【００４３】熱膨張係数は、各ガラスブロックから、外
径３．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱状の試料を作製し、
ディラトメーターで３０〜３８０℃の温度範囲の平均線
熱膨張係数を測定したものである。

【００４４】ヌープ硬度は、鏡面研磨したガラス表面に
ダイヤモンド圧子を１００ｇ−１５秒間の条件で印加し
て凹みを作り、その凹みの大きさから測定した。

【００４５】ヤング率は、鐘紡株式会社製非破壊弾性率
測定システムＫＩ−１１を用いて、ＪＩＳ Ｒ−１６０
２のファインセラミックスの弾性率測定方法に準じて測
定した。

【００４６】密度は、公知のアルキメデス法によって測
定した。

【００４７】ガラスの金型への付着の有無は、直径５ｍ
ｍ、高さ５ｍｍの円柱状ガラス試料を金型に載せ、Ｎ２
雰囲気中で６５０℃で１５秒間加熱し、顕微鏡によりガ
ラスの金型への付着の有無を確認した。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明の情報記録媒体用基
板ガラスは、低温でプレス成形でき、アルカリ溶出量が
少ないためイオン交換しても表面平滑性が低下すること
がないため、磁気ディスクや光磁気ディスクとして用い
られる基板ガラスとして好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G059 AA08 AC16 HB13 HB14 HB23 4G062 AA01 BB01 BB05 CC04 DA05 DA06 DB01 DC03 DC04 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EF04 EF05 EG01 EG02 EG03 EG04 EG05 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA02 GA03 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 NN30 NN33 NN34 5D006 CB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟化状態にあるガラスをプレス成形して
   所定形状のガラス成形体を得るためのプレス成形用ガラ
   スであって、質量％で、ＳｉＯ₂ ４０〜５９％、Ｂ₂Ｏ
   ₃ １．５〜２０％、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１５％、Ｎａ₂Ｏ
   ０〜１５％、Ｋ₂Ｏ ０〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋
   Ｋ₂Ｏ ５〜３０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０
   〜１０％、ＳｒＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜２０％、
   ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜３５％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１０％、
   ＺｎＯ ０〜２０％、ＺｒＯ₂０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０
   〜１０％の組成を有することを特徴とするプレス成形用
   ガラス。
2. 【請求項２】 質量％で、ＳｉＯ₂ ４０〜５９％、Ｂ₂
   Ｏ₃ １．５〜２０％、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１５％、Ｎａ₂Ｏ
   ０〜１５％、Ｋ₂Ｏ ０〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ
   ＋Ｋ₂Ｏ ５〜３０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ
   ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜２０
   ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜３５％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１０
   ％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％、Ｔｉ
   Ｏ₂ ０〜１０％の組成を有することを特徴とする情報
   記録媒体用基板ガラス。