JP2862282B2 - 繊維強化ガラス基板の製造方法 - Google Patents
繊維強化ガラス基板の製造方法Info
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維強化ガラス基板、特に磁気ディスク基
板やハードディスク装置用部品などに用いることができ
る高強度、高剛性、表面平滑性などの諸特性に優れる繊
維強化ガラス基板の製造方法に関する。
板やハードディスク装置用部品などに用いることができ
る高強度、高剛性、表面平滑性などの諸特性に優れる繊
維強化ガラス基板の製造方法に関する。
近年、磁気ディスク装置は、大容量化、高記録密度化
してきている。それに伴い、磁気ディスク用基板に対し
ては、表面平滑性が高いこと、うねりが小さく微小突起
がないこと、硬度、強度および弾性率が高いことなどの
諸特性が要求されるようになってきた。
してきている。それに伴い、磁気ディスク用基板に対し
ては、表面平滑性が高いこと、うねりが小さく微小突起
がないこと、硬度、強度および弾性率が高いことなどの
諸特性が要求されるようになってきた。
このような要請に応えられる磁気ディスク用基板とし
て、従来、アルミニウム合金基板、アルミニウム合金基
板の表面にアルマイト皮膜したもの、アルミニウム合金
基板の表面にNi−Ｐめっき膜を形勢したNi−Ｐめっき基
板、ガラス基板、セラミックス基板などが提案されてい
る。
て、従来、アルミニウム合金基板、アルミニウム合金基
板の表面にアルマイト皮膜したもの、アルミニウム合金
基板の表面にNi−Ｐめっき膜を形勢したNi−Ｐめっき基
板、ガラス基板、セラミックス基板などが提案されてい
る。
しかしながら、従来の磁気ディスク基板、すなわち、
アルミニウム合金基板は、金属間化合物を生成しやす
く、これが基板の研削や研磨中に脱落し表面にくぼみや
傷を発生させて表面平滑性を悪くする欠点があった。ま
た、この従来基板は、剛性が低いために、高速回転する
と基板ののびやうねりなどにより記録、読み取りのエラ
ーが発生しやすいという問題点もあった。
アルミニウム合金基板は、金属間化合物を生成しやす
く、これが基板の研削や研磨中に脱落し表面にくぼみや
傷を発生させて表面平滑性を悪くする欠点があった。ま
た、この従来基板は、剛性が低いために、高速回転する
と基板ののびやうねりなどにより記録、読み取りのエラ
ーが発生しやすいという問題点もあった。
次に、前記アルマイト基板は、アルマイト処理される
下地のアルウミニウムが材料となって皮膜が形成される
ため、アルミニウム合金中の微量不純物が金属間化合物
として析出し、上記アルミニウム合金基板と同様に、表
面平滑性が悪くなる。しかも、それだけでなくアルミニ
ウム合金とアルマイトとの熱膨張係数差により、皮膜に
クラックが発生しやすいという問題点があった。
下地のアルウミニウムが材料となって皮膜が形成される
ため、アルミニウム合金中の微量不純物が金属間化合物
として析出し、上記アルミニウム合金基板と同様に、表
面平滑性が悪くなる。しかも、それだけでなくアルミニ
ウム合金とアルマイトとの熱膨張係数差により、皮膜に
クラックが発生しやすいという問題点があった。
次に、前記Ni−Ｐめっき基板は、めっきを行う前の前
処理が必要であり、それゆえ処理工程が複雑となって高
価になるだけでなく、燃焼工程においてめっきが剥離し
やすいという問題点があった。
処理が必要であり、それゆえ処理工程が複雑となって高
価になるだけでなく、燃焼工程においてめっきが剥離し
やすいという問題点があった。
次に、前記ガラス基板は、表面平滑性は優れているも
のの、強度における信頼性が乏しく、またこれを改善す
うるためには強化処理が必要で高価になるという問題点
があった。
のの、強度における信頼性が乏しく、またこれを改善す
うるためには強化処理が必要で高価になるという問題点
があった。
さらに、前記セラミック基板は、成形工程が複雑でし
かも加工が難しいために高価になるという問題点があっ
た。
かも加工が難しいために高価になるという問題点があっ
た。
本発明の目的は、上記各従来技術が抱える問題点、す
なわち、製造した基板の表面平滑性が悪く強度が低いこ
と、および製造工程が複雑でコスト高であるという課題
を克服するための繊維強化ガラス基板の製造方法を提案
することにある。
なわち、製造した基板の表面平滑性が悪く強度が低いこ
と、および製造工程が複雑でコスト高であるという課題
を克服するための繊維強化ガラス基板の製造方法を提案
することにある。
すなわち本発明は、少なくとも、下記（１）〜（３）
の工程を経て繊維強化ガラス基板を製造する方法であ
る。
の工程を経て繊維強化ガラス基板を製造する方法であ
る。
（１）まず、耐熱性無機長繊維を二次元的に配向させて
なるシート状成形体に対し、主としてガラス前駆体から
なる溶液を含浸させ、その後乾燥することにより、マト
リックガラスを生成させて予備成形体を得る工程、 （２）乾燥後の上記予備成形体を、500℃以上の温度に
て加圧焼成することにより焼成複合体とする工程、 （３）上記焼成複合体の表面に、ガラス質材料を被覆し
て平滑表面層を形成する工程。
なるシート状成形体に対し、主としてガラス前駆体から
なる溶液を含浸させ、その後乾燥することにより、マト
リックガラスを生成させて予備成形体を得る工程、 （２）乾燥後の上記予備成形体を、500℃以上の温度に
て加圧焼成することにより焼成複合体とする工程、 （３）上記焼成複合体の表面に、ガラス質材料を被覆し
て平滑表面層を形成する工程。
なお、本発明は、上記（１）工程の処理において、ガ
ラス前駆体溶液の含浸，乾燥の各処理を複数回繰返して
行うこと、および、ガラス前駆体溶液中にガラス微粉末
を添加することが好ましい。
ラス前駆体溶液の含浸，乾燥の各処理を複数回繰返して
行うこと、および、ガラス前駆体溶液中にガラス微粉末
を添加することが好ましい。
かかる本発明製造方法の適用によって得られる繊維強
化ガラス基板は、主要部が、マトリックスガラス中に耐
熱性無機長繊維を二次元的に配列した状態の複合体にて
構成され、しかもその複合体中のガラスマトリクッスの
少なくとも一部は、ガラス前駆体溶液の焼成により得ら
れたものである。したがって、得られる基板は、前記無
機長繊維とマトリックスガラスとの密着性が優れている
ことから、補強効果が高く強度や剛性が高いものとな
る。そればかりでなく、強度の高いものが得られるた
め、従来の基板よりも厚さを薄くすることができ、その
結果として、磁気ディスク装置等の小型軽量化に効果的
である。
化ガラス基板は、主要部が、マトリックスガラス中に耐
熱性無機長繊維を二次元的に配列した状態の複合体にて
構成され、しかもその複合体中のガラスマトリクッスの
少なくとも一部は、ガラス前駆体溶液の焼成により得ら
れたものである。したがって、得られる基板は、前記無
機長繊維とマトリックスガラスとの密着性が優れている
ことから、補強効果が高く強度や剛性が高いものとな
る。そればかりでなく、強度の高いものが得られるた
め、従来の基板よりも厚さを薄くすることができ、その
結果として、磁気ディスク装置等の小型軽量化に効果的
である。
そして、上記基板は、複合体の外表面がガラス質材料
で被覆されたものであるから、表面平滑性に優れたもの
が得られるが、同時に表面層がガラス質であるため、硬
度の高いものが得られる。
で被覆されたものであるから、表面平滑性に優れたもの
が得られるが、同時に表面層がガラス質であるため、硬
度の高いものが得られる。
なお、本発明方法の下に製造されるガラス基板に用い
られる上記耐熱性無機長繊維としては、アルミナ繊維、
シリカ繊維、炭化けい素繊維、チラノ繊維、炭素繊維、
ジルコニア繊維、シリカ・アルミナ繊維などの連続繊維
のいずれか少なくとも１種のものが用いられる。
られる上記耐熱性無機長繊維としては、アルミナ繊維、
シリカ繊維、炭化けい素繊維、チラノ繊維、炭素繊維、
ジルコニア繊維、シリカ・アルミナ繊維などの連続繊維
のいずれか少なくとも１種のものが用いられる。
また、マトリックスガラスおよびガラス質表面層の形
成用ガラス素材としては、ソーダライムガラス、アルミ
ノシリケートガラス、鉛ホウ酸ガラス、ソーダアルミノ
シリケートガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラ
ス、バリウムガラス、アルミナリン酸ガラスなどのなか
から選ばれるいずれか少なくとも１種のものが用いられ
る。
成用ガラス素材としては、ソーダライムガラス、アルミ
ノシリケートガラス、鉛ホウ酸ガラス、ソーダアルミノ
シリケートガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラ
ス、バリウムガラス、アルミナリン酸ガラスなどのなか
から選ばれるいずれか少なくとも１種のものが用いられ
る。
以下に、本発明にかかる繊維強化ガラス基板の製造方
法につき、各工程順に説明する。
法につき、各工程順に説明する。
第１の工程は、耐熱性無機長繊維を二次元的に配向さ
せてなるシート状成形体を準備し、これにガラス前駆体
溶液を含浸させ、引き続き乾燥を施すことにより、前記
シート状物がマトリックスガラスで支持された状態の予
備成形体を得る段階である。
せてなるシート状成形体を準備し、これにガラス前駆体
溶液を含浸させ、引き続き乾燥を施すことにより、前記
シート状物がマトリックスガラスで支持された状態の予
備成形体を得る段階である。
この工程において、シート状成形体を構成する耐熱性
無機長繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、炭化
けい素繊維、チラノ繊維、炭素繊維、ジルコニア繊維、
シリカ・アルミナ繊維などの中から選ばれる少なくとも
１種の連続繊維を用いる。これらの繊維を織ってなる二
次元織物として前記シート状成形体とする。
無機長繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、炭化
けい素繊維、チラノ繊維、炭素繊維、ジルコニア繊維、
シリカ・アルミナ繊維などの中から選ばれる少なくとも
１種の連続繊維を用いる。これらの繊維を織ってなる二
次元織物として前記シート状成形体とする。
また、上記シート状成形体中に含浸させてマトリック
スとするためのガラス成分として、本発明ではガラス前
駆体を用いる。このようなガラス前駆体としては、熱処
理することによってガラスを生成するものが好ましい。
例えば、各種金属アルコキシドおよびそれらの加水分解
物、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、炭酸塩および水酸化物な
どの水溶液および各種有機溶媒溶液、シリカゾル、アル
ミナゾルなどの各種ゾルなどから選ばれるいずれか少な
くとも１種のものを用いる。このようなガラス前駆体を
熱処理することによって生成するガラスとしては、ソー
ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、鉛ホウ酸
ガラス、ソーダアルミノシリケートガラス、鉛アルカリ
ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムガラス、アルミナ
リン酸ガラスなどの中から選ばれるいずれか少なくとも
１種が好適である。
スとするためのガラス成分として、本発明ではガラス前
駆体を用いる。このようなガラス前駆体としては、熱処
理することによってガラスを生成するものが好ましい。
例えば、各種金属アルコキシドおよびそれらの加水分解
物、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、炭酸塩および水酸化物な
どの水溶液および各種有機溶媒溶液、シリカゾル、アル
ミナゾルなどの各種ゾルなどから選ばれるいずれか少な
くとも１種のものを用いる。このようなガラス前駆体を
熱処理することによって生成するガラスとしては、ソー
ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、鉛ホウ酸
ガラス、ソーダアルミノシリケートガラス、鉛アルカリ
ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムガラス、アルミナ
リン酸ガラスなどの中から選ばれるいずれか少なくとも
１種が好適である。
また、かかるガラス前駆体溶液には、上記の各種ガラ
スの中から選ばれる少なくとも１種について、それの微
粉末を混合して用いてもよい。
スの中から選ばれる少なくとも１種について、それの微
粉末を混合して用いてもよい。
次に、本発明の第２の工程は、第（１）工程で得られ
る前駆予備成形体を、500℃以上の温度にて加圧焼成す
ることにより、前記予備成形体についての焼成複合体を
得る工程である。この工程での加圧焼成により、前記予
備成形体中に含浸しているガラス前駆体の成分がガラス
となり、前記耐熱性無機長繊維を二次元的に配向させて
なるシート状成形体の空隙が、該ガラス前駆体から生成
したガラスの浸入により封孔され、高密度、高強度、高
剛性の焼成複合体が容易に形成される。
る前駆予備成形体を、500℃以上の温度にて加圧焼成す
ることにより、前記予備成形体についての焼成複合体を
得る工程である。この工程での加圧焼成により、前記予
備成形体中に含浸しているガラス前駆体の成分がガラス
となり、前記耐熱性無機長繊維を二次元的に配向させて
なるシート状成形体の空隙が、該ガラス前駆体から生成
したガラスの浸入により封孔され、高密度、高強度、高
剛性の焼成複合体が容易に形成される。
次に、本発明の第３の工程は、第（２）工程で得られ
る焼成複合体の表面に、ガラス質材料を被覆して平滑表
面層を形成する工程である。このガラス質平滑表面層の
形成は、基板の表面平滑性を向上させるために行うもの
である。ガラス質材料を焼成複合体の両面に被覆する方
法としては、グレージング法、スパッタ法、真空蒸着
法、イオンプレーティング法など、を用いる、その他、
前記ガラス前駆体溶液などを塗布した後焼成するなどの
方法でもよい。なお、上記ガラス質材料としては、上述
した各種のガラスの中から選ばれる少なくとも１種を用
いるのが好ましい。
る焼成複合体の表面に、ガラス質材料を被覆して平滑表
面層を形成する工程である。このガラス質平滑表面層の
形成は、基板の表面平滑性を向上させるために行うもの
である。ガラス質材料を焼成複合体の両面に被覆する方
法としては、グレージング法、スパッタ法、真空蒸着
法、イオンプレーティング法など、を用いる、その他、
前記ガラス前駆体溶液などを塗布した後焼成するなどの
方法でもよい。なお、上記ガラス質材料としては、上述
した各種のガラスの中から選ばれる少なくとも１種を用
いるのが好ましい。
また、上記第（３）工程で被覆形成する平滑表面層の
厚さは、0.3μｍ〜600μｍが望ましく、特に10〜20μｍ
が好適である。
厚さは、0.3μｍ〜600μｍが望ましく、特に10〜20μｍ
が好適である。
なお、上述した方法の下で製造した基板は、これを磁
気ディスク基板として用いる場合、表面の平滑性を向上
させるためには、前記平滑表面層をさらに公知の方法に
て研磨することがより好ましい。この場合、研磨後の表
面あらさ（Rmax）は、0.002〜0.1μｍの範囲内とするの
が望ましく、0.005〜0.02μｍの範囲の表面粗さとする
ことがより好適である。
気ディスク基板として用いる場合、表面の平滑性を向上
させるためには、前記平滑表面層をさらに公知の方法に
て研磨することがより好ましい。この場合、研磨後の表
面あらさ（Rmax）は、0.002〜0.1μｍの範囲内とするの
が望ましく、0.005〜0.02μｍの範囲の表面粗さとする
ことがより好適である。
実施例１ （１）最終的なガラス組成が、SiO2:75wt％、B2O3:19wt
％、Na2O:6wt％となるように、けい素、ほう素、ナトリ
ウムの各アルコキシド、加水分解用水および溶媒とする
エチルアルコールの所定量を添加混合し、濃縮すること
によって、ガラス前駆体溶液を作成した。
％、Na2O:6wt％となるように、けい素、ほう素、ナトリ
ウムの各アルコキシド、加水分解用水および溶媒とする
エチルアルコールの所定量を添加混合し、濃縮すること
によって、ガラス前駆体溶液を作成した。
（２）アルミナ繊維のクロスを２枚重ね合わせ、この重
合クロスに上記第（１）工程の前駆体溶液を含浸させ、
その後乾燥した。この処理は都合６回繰返し、予備成形
体を作成した。
合クロスに上記第（１）工程の前駆体溶液を含浸させ、
その後乾燥した。この処理は都合６回繰返し、予備成形
体を作成した。
（３）上記第（２）工程で得られた予備成形体を、大気
中750℃の温度で加圧焼成し、焼成複合体を作成した。
中750℃の温度で加圧焼成し、焼成複合体を作成した。
（４）上記第（３）工程で得られた焼成複合体の両面
に、上記第（１）工程で得られたガラス前駆体溶液をス
ピンコートし、その後乾燥し、大気中にて750℃の温度
で焼成し、厚さ140μｍのガラス質平滑表面層を形成し
た。
に、上記第（１）工程で得られたガラス前駆体溶液をス
ピンコートし、その後乾燥し、大気中にて750℃の温度
で焼成し、厚さ140μｍのガラス質平滑表面層を形成し
た。
（５）上記第（４）工程で得られた基板を、Al2O3砥粒
とラップ盤を用いて研磨加工し、表面粗さ:Rmax0.01μ
ｍの本発明の繊維強化ガラス基板を作製した。
とラップ盤を用いて研磨加工し、表面粗さ:Rmax0.01μ
ｍの本発明の繊維強化ガラス基板を作製した。
このようにして得られた基板について、機械試験を行
ったところ、引張強度は63kg/mm2を示し、ヤング率は86
00kg/mm2であり、磁気ディスク基板として必要な高い強
度、ヤング率、表面平滑性の繊維強化ガラス基板である
ことが確かめられた。
ったところ、引張強度は63kg/mm2を示し、ヤング率は86
00kg/mm2であり、磁気ディスク基板として必要な高い強
度、ヤング率、表面平滑性の繊維強化ガラス基板である
ことが確かめられた。
実施例２ （１）最終的なガラス成分の組成が、SiO2:70wt％、B2O
3:18wt％、PbO:12wt％となるように、けい素、ほう素、
鉛の各アルコキシド、加水分解用の水、溶媒とするエチ
ルアルコールおよび有機酸の所定量を添加混合すると共
に、さらに上述したのと同じガラス微粉末（−300メッ
シュ）を10wt％添加し濃縮することにより、ガラス前駆
体溶液を作製した。
3:18wt％、PbO:12wt％となるように、けい素、ほう素、
鉛の各アルコキシド、加水分解用の水、溶媒とするエチ
ルアルコールおよび有機酸の所定量を添加混合すると共
に、さらに上述したのと同じガラス微粉末（−300メッ
シュ）を10wt％添加し濃縮することにより、ガラス前駆
体溶液を作製した。
（２）炭化けい素繊維のクロスを２枚重ね合わせ、この
重合クロスに上記第（１）工程の前駆体溶液を含浸さ
せ、その後乾燥した。この処理は都合２回繰返し、予備
成形体を作製した。
重合クロスに上記第（１）工程の前駆体溶液を含浸さ
せ、その後乾燥した。この処理は都合２回繰返し、予備
成形体を作製した。
（３）上記第（２）工程で得られた予備成形体を、大気
中700℃の温度で加圧焼成し、焼成複合体を作成した。
中700℃の温度で加圧焼成し、焼成複合体を作成した。
（４）上記第（３）工程で得られた焼成複合体の両面
に、上記第（１）工程において、ガラス微粉末を添加す
る前の状態のガラス前駆体溶液をスピンコートし、その
後乾燥し、大気中にて700℃の温度で焼成し、厚さ180μ
ｍのガラス質の表面層を形成した。
に、上記第（１）工程において、ガラス微粉末を添加す
る前の状態のガラス前駆体溶液をスピンコートし、その
後乾燥し、大気中にて700℃の温度で焼成し、厚さ180μ
ｍのガラス質の表面層を形成した。
（５）実施例１と同様の方法にて表面を研磨加工し、表
面粗さ:Rmax0.03μｍの本発明の繊維強化ガラス基板を
作製した。
面粗さ:Rmax0.03μｍの本発明の繊維強化ガラス基板を
作製した。
このようにして得られた基板について、機械試験を行
ったところ、引張強度は58kg/mm2で、ヤング率が8100kg
/mm2であり、磁気ディスク基板として必要な高い強度、
ヤング率、表面平滑性の繊維強化ガラス基板であること
が確かめられた。
ったところ、引張強度は58kg/mm2で、ヤング率が8100kg
/mm2であり、磁気ディスク基板として必要な高い強度、
ヤング率、表面平滑性の繊維強化ガラス基板であること
が確かめられた。
以上説明したように、本発明によれば、耐熱性無機長
繊維にて補強されたマトリックスガラス複合体とガラス
質表面層からなる繊維強化ガラス基板を容易にかつ低コ
ストで製造することができる。
繊維にて補強されたマトリックスガラス複合体とガラス
質表面層からなる繊維強化ガラス基板を容易にかつ低コ
ストで製造することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも下記（１）〜（３）の工程から
なることを特徴とする繊維強化ガラス基板の製造方法。 （１）まず、耐熱性無機長繊維を二次元的に配向させて
なるシート状成形体に対し、主としてガラス前駆体から
なる溶液を含浸させ、その後乾燥することにより、マト
リックガラスを生成させて予備成形体を得る工程； （２）乾燥後の上記予備成形体を、500℃以上の温度に
て加圧焼成することにより焼成複合体とする工程； （３）上記焼成複合体の表面に、ガラス質材料を被覆し
て平滑表面層を形成する工程； - 【請求項２】上記（１）工程の処理において、ガラス前
駆体溶液の含浸，乾燥の各処理を複数回繰返して行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】前記（１）工程の処理において、ガラス前
駆体溶液中にガラス微粉末を添加することを特徴とする
請求項１または２に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23177489A JP2862282B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 繊維強化ガラス基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23177489A JP2862282B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 繊維強化ガラス基板の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22439798A Division JP2951952B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 磁気記録用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0395726A JPH0395726A (ja) | 1991-04-22 |
| JP2862282B2 true JP2862282B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=16928823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23177489A Expired - Lifetime JP2862282B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 繊維強化ガラス基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2862282B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4540361B2 (ja) * | 2004-02-18 | 2010-09-08 | 日本板硝子株式会社 | 凹凸のある表面を有するガラス基材の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP23177489A patent/JP2862282B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0395726A (ja) | 1991-04-22 |
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