JP4544666B2

JP4544666B2 - Glass composition, substrate for information recording medium and information recording medium using the same

Info

Publication number: JP4544666B2
Application number: JP25568399A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉知; 昭浩小山; 正一岸本; 信行山本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2000143281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性率の高いガラス組成物、特に表面平滑性に優れかつ高い弾性率を必要とする情報記録媒体用基板に適したガラス組成物に関する。さらには、このガラス組成物を用いた情報記録媒体用基板および情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクなどの情報記録装置には、アクセス時間の短縮や記録容量の増大が要求され続けており、その達成手段の一つとして、情報記録媒体（以下、単に「記録媒体」とする）の回転を高速化することが考えられている。しかし、記録媒体用基板自体にたわみがあるため、その回転数を高めると共振が大きくなり記録媒体と磁気ヘッドとが衝突するおそれが高くなる。この衝突は読み取りエラーや磁気ヘッドのクラッシュの原因となるので、磁気ヘッドと記録媒体の間隙をある程度以下にすることは現状用いられている記録媒体では困難である。
【０００３】
したがって、記録媒体の回転数を高めつつその共振を小さくするには、記録媒体用基板（以下、単に「基板」とする）の弾性率（ヤング率）およびヤング率を密度で割った値である剛性を高くする必要がある。
【０００４】
これまで基板として最も一般的に使用されてきたアルミニウム合金は、前記弾性率が７１GPa、剛性が２６GPa・cm³/gであり、１０，０００r.p.m以上の高速回転には対応できない。基板の厚さを増すことによりそのヤング率と剛性を高めることはできるが、装置のコンパクト化が時代の趨勢であるから、厚さを増すことは開発動向に逆行することになる。
【０００５】
一方、化学強化ガラスを用いた基板は、アルミ基板よりも弾性率が高くかつ密度が低い点で優れている。しかし、市販のソーダライムガラスをカリウム溶融塩中でイオン交換した基板の弾性率は７２GPa、剛性は２９GPa・cm³/g程度である。
【０００６】
化学強化ガラス以外の高剛性の基板として、弾性率が９０GPa、剛性が３８GPa・cm³/gの結晶化ガラスを用いた基板が市販されている。しかし、結晶化ガラスは、内部に結晶が析出するため、研磨後その表面に結晶凹凸が残り、化学強化ガラス基板と比較して表面平滑性が劣るという欠点を有している。
【０００７】
また、特開平１０−８１５４２号公報には、SiO₂-Al₂O₃-RO系（ただし、Rは２価金属）のガラスであって、２０mol%以上のAl₂O₃もしくは２０mol%以上のMgOを含有する基板材料が開示されている。しかし、このガラス基板材料は、液相温度が高く成形が困難であり、また密度が大きいため高速回転に不向きという問題を有する。
【０００８】
国際公開ＷＯ９８／５５９９３公報には、ヤング率が１００GPa以上、液相温度が１，３５０℃以下のガラス基板が開示されている。しかし、液相温度が１，３５０℃では失透が起こり易く、安定して高品質の基板を得ることは困難である。この国際公開公報の請求の範囲第１１項ではTiO₂を必須としているが、TiO₂は、酸化鉄(Fe₂O₃)と共存するとガラスを黄色に着色する。また、Fe₂O₃は最も一般的なSiO₂源である珪砂に不純物として含まれているため、TiO₂を含有するガラスは必然的に黄色く着色することになる。そのため、このガラスの用途は色調を問わないものに限定される。さらには、このガラスを再利用した場合にも着色の問題が発生するため、このガラスは再利用に不向きであり、結果的に産業廃棄物の増加を招き、環境負荷削減の流れに逆行するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
情報記録装置に関しては、基板の回転をさらに高速化する必要があり、また装置のコンパクト化に伴う基板の薄板化要求はさらに高まることが予想される。そのため、弾性率および剛性が共に高く、成形が容易でかつ大量生産に適した基板が得られるガラス組成物が求められている。
【００１０】
そこで、この発明は、弾性率（ヤング率）、剛性（弾性率／密度）および表面平滑性が高くかつ再利用が容易なガラス組成物、情報記録装置に用いた場合にたわみや振動を効果的に抑制する前記ガラス組成物を用いた基板ならびにその記録媒体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】
この発明は、上記従来技術の課題および要求に基づいて行われたものであり、請求項１に記載の発明のガラス組成物は、組成モルパーセントで、二酸化ケイ素(SiO₂)：５５〜６５％、酸化アルミニウム(Al₂O₃)：０．５〜６％、一酸化リチウム(Li₂O)：１２〜２２％、一酸化ナトリウム(Na₂O)：０〜５％、酸化ジルコニウム(ZrO₂)：０〜５％、酸化マグネシウム(MgO)：０〜８％、酸化カルシウム(CaO)：０〜１８％、酸化ストロンチウム(SrO)：０〜５％、RO(RO=MgO+CaO+SrO)：５〜１８％を含有し、実質的に二酸化チタン(TiO₂)を含まず、Ｌｉ _２Ｏに対するＮａ _２Ｏのモル比率が１／２０〜１／５、ＣａＯに対するＭｇＯのモル比率が１／４〜１／１であるものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明のガラス組成物は、組成モルパーセントで、二酸化ケイ素(SiO₂)：５５〜６２％、酸化アルミニウム(Al₂O₃)：２〜６％、一酸化リチウム(Li₂O)：１２〜２０％、一酸化ナトリウム(Na₂O)：１〜４％、酸化ジルコニウム(ZrO₂)：１〜３％、酸化マグネシウム(MgO)：２〜６％、酸化カルシウム(CaO)：５〜１０％、酸化ストロンチウム(SrO)：０〜５％、RO(RO=MgO+CaO+SrO)８〜１８％、二酸化チタン(TiO₂)：０〜０．１％を含有するものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明のガラス組成物は、請求項１または２に記載の発明において、SrOを０．５〜５％含有するものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明のガラス組成物は、請求項２または３に記載の発明において、Ｌｉ_２Ｏに対するＮａ_２Ｏのモル比率が１／２０〜１／５で、ＣａＯに対するＭｇＯのモル比率が１／４〜１／１であるものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、ヤング率で示される弾性率が９０GPa以上、かつヤング率／密度で表される剛性が３０GPa・cm³/g以上であるものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、フロート法により板状に成形したものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、加熱した溶融塩中に浸漬して表面付近のアルカリ成分をイオン交換することにより破壊強度を高めたものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明の基板は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス組成物を用いたものである。
【００１９】
請求項９に記載の発明の記録媒体は、請求項８に記載の基板を用いたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について詳細に説明する。なお、％はモルパーセント(mol%)を表す。
【００２１】
SiO₂は、ガラスを構成する主要成分であり、その含有率が５５％未満になるとガラスの化学的耐久性が悪化する。一方、６５％を超えると必要とされる弾性率が得られない。したがって、SiO₂の含有率は５５〜６５％である必要があり、５５〜６２％がより好ましい。
【００２２】
Al₂O₃は、ガラスの弾性率および剛性を向上させ、かつガラスの耐水性を向上させる成分である。その含有率が０．５％未満では、これらの効果が十分に現れない。一方、その含有率が６％を越えると液相温度が上昇し、成形性が悪化する。したがって、Al₂O₃の含有率は０．５〜６％である必要があり、２〜６％がより好ましい。
【００２３】
Li₂Oは、ガラスの弾性率および剛性を向上させるとともに、熔解温度を下げる成分である。その比率が１２％未満では弾性率および剛性が不足する。一方、２２％を超えると基板の耐候性、耐酸性が悪化する。したがって、Li₂Oの含有率は１２〜２２％である必要があり、特に耐水性の面から１２〜２０％がより好ましい。
【００２４】
Na₂Oは、熔解温度を下げるとともに、液相温度を下げて成形性を高める成分である。しかし、５％を越えると必要とする弾性率が得られず、さらには耐候性、耐酸性が悪化する。また、４％を越えると液相温度を下げる効果が小さくなる。したがって、Na₂Oの含有率は、０〜５％である必要があり、１〜４％がより好ましい。
【００２５】
なお、Ｌｉ_２Ｏに対するＮａ_２Ｏのモル比率（Ｎａ２Ｏ／Ｌｉ_２Ｏ）を１／２０〜１／５にすると、弾性率を高く保ちつつ液相温度を低く抑えることができ、特に有利である。
【００２６】
ZrO₂は、ガラスの弾性率、剛性および耐候性を向上させる成分であるが、その含有率が５％を超えるとガラスの液相温度が上昇し、成形性が悪化する。弾性率を高めるためには、１％以上含有することが好ましい。また、３％を超えると熔融時に微細な結晶として析出する可能性が高まる。したがって、ZrO₂の含有率は５％以下である必要があり、１〜３％であることがより好ましい。
【００２７】
MgOは、ガラスの弾性率、剛性および熔解性を高める成分であるが、８％を超えるとガラスの液相温度が上昇し、成形性が悪化する。したがって、MgOの含有率は８％以下である必要がある。また、必要な弾性率を維持するためには２〜６％であることがより好ましい。
【００２８】
CaOは、ガラスの弾性率、剛性および熔解性を高める成分であるが、１８％を超えるとガラスの液相温度が上昇し、耐失透性が悪化する。したがって、CaOの含有率は１８％以下である必要がある。また、５〜１０％であることがより好ましい。
【００２９】
SrOは、ガラスの熔解性を下げ、弾性率を高める成分であるが、ガラス中に多量に含まれると密度が高くなる。したがって、SrOの含有率は５％以下である必要がある。また、SrOはガラスの液相温度を低下させる効果が大きいので、これを０．５％以上添加することで弾性率を保ちつつ成形性を改善できる。したがって、SrOの含有率は０〜５％である必要があり、０．５〜５％がより好ましい。SrOが所定量含有されることにより、Li₂Oの含有率が低くてもガラス組成物の耐水性は向上する。
【００３０】
また、MgO+CaO+SrOの合計含有率(RO)が５％未満では弾性率、剛性が不十分であり、１８％を超えるとガラスの液相温度が上昇し、成形性が悪化する。したがって、ROの合計含有率は５〜１８％が必要であり、８〜１８％がより好ましい。
【００３１】
さらに、ＣａＯに対するＭｇＯのモル比率（ＭｇＯ／ＣａＯ）を１／４〜１／１とすると、弾性率を高く保ちつつ液相温度を低く抑えることができ、特に有利である。
【００３２】
TiO₂は、ガラス中でFe₂O₃と共存した場合ガラスを黄色に着色するため、製品および製造時に発生するガラス屑の再利用を難しくする。そのためその含有率は実質的にゼロ、具体的には０．１％以下である必要がある。
【００３３】
なお、ガラスがFe₂O₃を含有しない場合には着色は発生しない。しかし、これを再びガラス原料として再利用する時にFe₂O₃を含んだ原料を用いれば着色を生じてしまう。このため、Fe₂O₃の量に関わらず、TiO₂の含有率は実質的にゼロでなければならない。
【００３４】
また、これらの成分以外に、着色、熔解時の清澄などを目的として、あるいは不純物として、例えばAs₂O₃、Sb₂O₃、SO₃、SnO₂、Fe₂O₃、Cl、F、K₂OまたはY₂O₃などその他の成分を合計で３％を上限として加えてもよい。
【００３５】
ガラス組成物の成形法については、プレス法、ダウンドロー法またはフロート法など特にこだわらないが、大量生産に適し、かつ高平坦なガラス板の製造が可能なフロート法が、品質、コストの面で最適である。
【００３６】
また、ガラス組成物はNa₂OおよびLi₂Oを含むため、よりイオン半径の大きなイオンを含む溶融塩に漬けることにより化学強化される。このイオン交換により、表面圧縮応力が生じ、基板に高い破壊強度が備わる。
【００３７】
ガラス組成物の使用用途は、特に限定されるものではなく、上述の特性を必要とする各種用途で利用可能である。例えば、建築用ガラスとして用いる場合には、着色がなく割れ難いという特性が有効に発揮され、また建築用ガラスは大量に生産廃棄されるので再利用の道を開くことによる資源保護の効果が大きい。一方基板として用いる場合には、従来の基板と比較して弾性率、剛性が高いため、たわみが小さく、共振による基板の振動を起こし難い。したがって、このガラス組成物を用いた記録媒体は、特に高回転型の情報記録装置に適する。
【００３８】
現在情報記録装置として広く用いられているハードディスクでは、記録媒体は４，０００〜１０，０００r.p.mで回転し、磁気ヘッドと記録媒体との距離（フライングハイト）は１０ナノメートルオーダーに設定されている。今後記録媒体の回転数はさらに高くなり、またフライングハイトが小さくなることは必至であるから、基板の弾性率および剛性を高めることは次世代の要求品質に対応するという点において極めて重要な意義を有する。上記組成からなるガラス組成物は、ヤング率で示される弾性率が９０GPa以上、剛性（ヤング率／密度）が３０GPa・cm³/g以上であり、従来のアルミ基板に比べ弾性率が２０GPa程度、剛性が２割以上改善される。したがって、このガラス組成物からなる基板であれば、１０，０００r.p.m以上でも現状と同じフライングハイトを維持できる。
【００３９】
ガラス組成物を基板に加工するには、従来のガラス製基板の製造方法がそのまま流用できる。したがって、このガラス組成物を用いれば、新たな設備投資を必要としないので、高性能な基板を容易かつ安価に製造することができる。また、基板を記録媒体に加工するにも、従来の製造方法をそのまま流用可能である。
【００４０】
【実施例】
以下に、実施例および比較例により、この発明をさらに具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１〜１３）
下記「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珪砂、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、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、チタニア、ジルコニアなどを用いてバッチを調合した。調合したバッチを白金ルツボを用いて１，５５０℃で４時間保持し、その後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。これら試料ガラスの特性を下記「表１」に併せて示す。測定したガラス組成の特性は、密度、弾性率（ヤング率）、剛性（ヤング率／密度）および液層温度である。
【００４２】
［弾性率の測定］
上記試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して５×３０×３０mmの板状サンプルを作製した。シングアラウンド発信器を用い、超音波法により各サンプルの弾性率を算出した。
【００４３】
［密度の測定］
上記試料ガラスをアルキメデス法により測定した。
【００４４】
［剛性の測定］
上記弾性率と密度の測定結果より算出した。
【００４５】
［液相温度の測定］
上記試料ガラスを粉砕し、２，３８０μmのフルイを通過させ、１，０００μmのフルイ上に留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に入れ、９３０〜１，１８０℃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、失透が観察された最高温度をもって液相温度とした。
【００４６】
（比較例１〜４）
基板として市販されている２種類のガラス組成物を比較例１および２とし、特開平１０−８１５４２号公報に開示されている２種類のガラス組成を比較例３および４として下記「表１」に併せて記載した。
【００４７】
【表１】

【００４８】
実施例１〜１３のガラス組成物は、「表１」に示したようにいずれも弾性率が９０GPaを超えている。また、剛性は３４GPa・cm³/g以上である。これに対し、比較例１および２のガラス組成物は、いずれも弾性率が９０GPa未満、剛性も３０GPa・cm³/g未満であった。
【００４９】
また、実施例１〜１３のガラス組成物の失透温度は、最大で約１，１００℃、多くは１，０２０℃以下であるのに対し、比較例３および４のガラス組成物の失透温度は１，１８０℃を越えている。このことから、この発明のガラス組成物は、成形が容易であることが判る。
【００５０】
さらに、実施例１〜１３のガラス組成物の密度は２．７g/cm³以下、またその多くは２．６g/cm³以下であることから、記録媒体駆動装置の負担を抑えることができる。これに対し、比較例３および４のガラス組成物は密度が２．８g/cm³以上であり、駆動装置の負担が増えるとともに装置の消費電力が大きくなる。
【００５１】
［光学特性の測定］
実施例１のガラス組成物と、これにTiO₂を３％添加したガラス組成物との光学特性を測定した。その結果を下記「表２」に示す。このTiO₂を含むガラス組成物は、国際公開ＷＯ９８／５５９９３公報の請求の範囲第１１項に記載されたものであって、これを（比較例５）とする。さらに、比較のため、市販の建築用ガラスの光学特性を併せて記載する。なお、実施例１、比較例５および建築用ガラスのガラス組成物は、原料の珪砂中に不純物としてFe₂O₃が０．０３％含まれるため、それぞれ約０．０２％のFe₂O₃を含む。
【００５２】
光学特性は、つぎのようにして測定した。上記弾性率測定用板状サンプルの可視光透過率を光学測定器（島津製作所社製：ＵＶ−３１００ＰＣ）を用いて測定し、日本工業規格ＪＩＳＺ８７２９に基づいてＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊を算出した。
【００５３】
【表２】

【００５４】
上記「表２」より、比較例５のガラス組成物は、Ｌ^＊が小さく、かつａ^＊，ｂ^＊共に建築用ガラスの値から大きく外れ、鮮明な黄緑色に着色していることが判る。これに対し実施例１のガラス組成物は、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊とも建築用ガラスに近い。したがって、実施例１のガラス組成物は、TiO₂を含む高弾性率ガラスと異なり、着色による再資源化の問題がない。
【００５５】
［基板および媒体の製造と評価］
上記実施例１〜１３のガラス組成物を外径９５mm×内径２０mmのドーナッツ状に切り出し、研削、研磨後さらに鏡面研磨（表面粗さＲａ：２nm以下；ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）をして厚さ１．２mmの円盤とした。
【００５６】
この円盤を３８０℃に加熱したKNO₃：NaNO₃＝８０：２０の混合溶融塩に１時間浸漬して化学強化し、基板とした。この基板を用いて、記録媒体をつぎのように作製した。基板上に下地層としてCrを、記録層としてCo-Cr-Taを、保護層としてCを、順次スパッタリング法で成膜した。さらに潤滑層を成形して、記録媒体とした。
【００５７】
このようにして得た記録媒体を、定法によりハードディスクに組み込み、フライングハイト１５nm、１０，０００および１２，０００r.p.mでそれぞれ連続稼動させた。いずれの実施例の媒体も、磁気ヘッドとの衝突は検出されず、磁気ヘッドのクラッシュの問題も生じなかった。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によればつぎのような効果が奏せられる。
【００５９】
請求項１に記載の発明によれば、組成含有率が適当であるので、弾性率(ヤング率）および剛性が高く、かつ再利用が容易なガラス組成物を得ることができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明によれば、さらに組成含有率が限定されているので、特に製造し易い高剛性・高弾性率ガラス組成物を得ることができる。
【００６１】
請求項３に記載の発明によれば、SrOの含有率が適当で液相温度が下がるため、成形し易い高剛性・高弾性率ガラス組成物を得ることができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明によれば、Li₂Oに対するNa₂Oの比率およびCaOに対するMgOの比率が適当であるので、さらに成形し易い高剛性・高弾性率ガラス組成物を得ることができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明によれば、各種用途において高い弾性率と剛性に基づく効果を十分に発揮するガラス組成物を得ることができる。
【００６４】
請求項６に記載の発明によれば、フロート法により成形されるので、平坦性に優れた安価な板状の高剛性、高弾性率ガラス組成物を得ることができる。
【００６５】
請求項７に記載の発明によれば、化学強化により高い弾性率、剛性および強度をも備えるガラス組成物を得ることができる。
【００６６】
請求項８に記載の発明によれば、高剛性・高弾性率ガラス組成物を用いるので、今後の要求品質に十分に対応可能な基板を得ることができる。
【００６７】
請求項９に記載の発明によれば、高い弾性率と剛性を備える基板を用いるので、情報記録装置の記録容量の増大およびアクセス時間の短縮を実現可能な媒体を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass composition having a high elastic modulus, and particularly to a glass composition suitable for an information recording medium substrate which is excellent in surface smoothness and requires a high elastic modulus. Furthermore, the present invention relates to an information recording medium substrate and an information recording medium using the glass composition.
[0002]
[Prior art]
Information recording devices such as magnetic disks continue to be required to shorten access time and increase recording capacity. As one of means for achieving this, rotation of an information recording medium (hereinafter simply referred to as “recording medium”) is required. It is considered to increase the speed. However, since the recording medium substrate itself is bent, if the number of rotations is increased, resonance increases and the possibility of collision between the recording medium and the magnetic head increases. Since this collision causes a read error or a crash of the magnetic head, it is difficult for a currently used recording medium to reduce the gap between the magnetic head and the recording medium to some extent.
[0003]
Therefore, in order to reduce the resonance while increasing the rotational speed of the recording medium, it is a value obtained by dividing the elastic modulus (Young's modulus) and Young's modulus of the recording medium substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) by the density. It is necessary to increase the rigidity.
[0004]
The aluminum alloy that has been most commonly used as a substrate so far has an elastic modulus of 71 GPa and a rigidity of 26 GPa · cm ³ / g, and cannot cope with high-speed rotation of 10,000 rpm or more. Although the Young's modulus and rigidity can be increased by increasing the thickness of the substrate, increasing the thickness goes against the development trend because downsizing of the device is the trend of the times.
[0005]
On the other hand, a substrate using chemically strengthened glass is superior in that it has a higher elastic modulus and lower density than an aluminum substrate. However, a substrate obtained by ion-exchange of commercially available soda lime glass in a molten potassium salt has a modulus of elasticity of about 72 GPa and a rigidity of about 29 GPa · cm ³ / g.
[0006]
As a highly rigid substrate other than chemically strengthened glass, a substrate using crystallized glass having an elastic modulus of 90 GPa and a rigidity of 38 GPa · cm ³ / g is commercially available. However, crystallized glass has a defect that crystals are deposited inside, so that crystal irregularities remain on the surface after polishing, and surface smoothness is inferior to that of a chemically strengthened glass substrate.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-81542 discloses SiO ₂ —Al ₂ O ₃ —RO (where R is a divalent metal) glass having 20 mol% or more of Al ₂ O ₃ or 20 mol% or more. A substrate material containing MgO is disclosed. However, this glass substrate material has a problem that it has a high liquidus temperature and is difficult to mold, and is not suitable for high-speed rotation because of its high density.
[0008]
International Publication WO 98/55993 discloses a glass substrate having a Young's modulus of 100 GPa or more and a liquidus temperature of 1,350 ° C. or less. However, when the liquidus temperature is 1,350 ° C., devitrification is likely to occur, and it is difficult to stably obtain a high-quality substrate. In claim 11 of this International Publication, TiO ₂ is essential, but when TiO ₂ coexists with iron oxide (Fe ₂ O ₃ ), the glass is colored yellow. In addition, since Fe ₂ O ₃ is contained as impurities in silica sand, which is the most common SiO ₂ source, glass containing TiO ₂ is necessarily colored yellow. Therefore, the use of this glass is limited to that which does not ask color tone. Furthermore, when this glass is reused, coloring problems also occur, so this glass is unsuitable for reuse, resulting in an increase in industrial waste and going against the trend of reducing environmental impact. It is.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
With respect to the information recording apparatus, it is necessary to further increase the rotation speed of the substrate, and it is expected that the demand for thinning the substrate accompanying the downsizing of the apparatus will further increase. Therefore, there is a need for a glass composition that has a high elastic modulus and rigidity, is easy to mold, and can provide a substrate suitable for mass production.
[0010]
Therefore, the present invention effectively suppresses deflection and vibration when used in an information recording apparatus, a glass composition that has high elastic modulus (Young's modulus), rigidity (elastic modulus / density), and high surface smoothness and is easy to reuse. An object of the present invention is to provide a substrate using the above-described glass composition to be suppressed and a recording medium thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned problems and demands of the prior art, and the glass composition of the invention according to claim 1 is composed of silicon dioxide (SiO ₂ ): 55 to 65% in terms of composition mole percent. Aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ): 0.5 to 6%, Lithium monoxide (Li ₂ O): 12 to 22%, Sodium monoxide (Na ₂ O): 0 to 5%, Zirconium oxide (ZrO ₂₎ ): 0-5%, magnesium oxide (MgO): 0-8%, calcium oxide (CaO): 0-18%, strontium oxide (SrO): 0-5%, RO (RO = MgO + CaO + SrO) : 5 to 18%, substantially free of titanium dioxide (TiO ₂ ), the molar ratio of Na ₂ O to Li ₂ O is 1/20 to 1/5, and the molar ratio of MgO to CaO is 1 / 4 to 1/1 .
[0012]
The glass composition of the present invention according to claim 2 is composed of silicon dioxide (SiO ₂ ): 55 to 62%, aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ): 2 to 6%, lithium monoxide (Li _2). O): 12 to 20%, sodium monoxide (Na ₂ O): 1 to 4%, zirconium oxide (ZrO ₂ ): 1 to 3%, magnesium oxide (MgO): 2 to 6%, calcium oxide (CaO) : 5-10%, strontium oxide (SrO): 0~5%, RO (RO = MgO + CaO + SrO) 8~18%, titanium dioxide (TiO _2): 0~0.1% as it contains the is there.
[0013]
The glass composition of the invention described in claim 3 contains 0.5 to 5% SrO in the invention described in claim 1 or 2.
[0014]
The glass composition of the invention according to claim 4 is the invention according to claim 2 or 3 , wherein the molar ratio of Na ₂ O to Li ₂ O is 1/20 to 1/5, and the molar ratio of MgO to CaO Is 1/4 to 1/1.
[0015]
The glass composition of the invention according to claim 5 is the rigidity of the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic modulus represented by Young's modulus is 90 GPa or more and represented by Young's modulus / density. Is 30 GPa · cm ³ / g or more.
[0016]
A glass composition according to a sixth aspect of the present invention is the glass composition according to any one of the first to fifth aspects, which is formed into a plate shape by a float process.
[0017]
The glass composition of the invention according to claim 7 is broken in the invention according to any one of claims 1 to 6 by immersing in a heated molten salt and ion-exchanging an alkali component near the surface. It has increased strength.
[0018]
The substrate of the invention according to claim 8 uses the glass composition according to any one of claims 1 to 7.
[0019]
A recording medium according to a ninth aspect of the invention uses the substrate according to the eighth aspect.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition,% represents mol percent (mol%).
[0021]
SiO ₂ is a main component constituting the glass, and when its content is less than 55%, the chemical durability of the glass deteriorates. On the other hand, if it exceeds 65%, the required elastic modulus cannot be obtained. Therefore, the content of SiO ₂ needs to be 55 to 65%, and more preferably 55 to 62%.
[0022]
Al ₂ O ₃ is a component that improves the elastic modulus and rigidity of the glass and improves the water resistance of the glass. If the content is less than 0.5%, these effects do not sufficiently appear. On the other hand, if the content exceeds 6%, the liquidus temperature rises and the moldability deteriorates. Accordingly, the content of Al ₂ O ₃ should be 0.5 to 6% 2-6% is more preferable.
[0023]
Li ₂ O is a component that improves the elastic modulus and rigidity of the glass and lowers the melting temperature. If the ratio is less than 12%, the elastic modulus and rigidity are insufficient. On the other hand, if it exceeds 22%, the weather resistance and acid resistance of the substrate deteriorate. Therefore, the Li ₂ O content needs to be 12 to 22%, and more preferably 12 to 20% from the viewpoint of water resistance.
[0024]
Na ₂ O is a component that increases the moldability by lowering the melting temperature and lowering the liquidus temperature. However, if it exceeds 5%, the required elastic modulus cannot be obtained, and further, weather resistance and acid resistance deteriorate. If it exceeds 4%, the effect of lowering the liquidus temperature becomes small. Accordingly, the content of Na ₂ O must be a 0 to 5%, more preferably 1-4%.
[0025]
Note that when Na ₂ O molar ratio of Li ₂ O of (Na2O / _Li 2 O) to 1 / 20-1 / 5, it is possible to reduce the liquidus temperature while maintaining high modulus of elasticity, is a particularly advantageous .
[0026]
ZrO ₂ is a component that improves the elastic modulus, rigidity, and weather resistance of the glass, but if its content exceeds 5%, the liquidus temperature of the glass increases and the moldability deteriorates. In order to increase the elastic modulus, the content is preferably 1% or more. If it exceeds 3%, the possibility of precipitation as fine crystals during melting increases. Therefore, the content of ZrO ₂ needs to be 5% or less, and more preferably 1 to 3%.
[0027]
MgO is a component that increases the elastic modulus, rigidity, and meltability of the glass. However, if it exceeds 8%, the liquidus temperature of the glass increases and the moldability deteriorates. Therefore, the MgO content needs to be 8% or less. Moreover, in order to maintain a required elasticity modulus, it is more preferable that it is 2 to 6%.
[0028]
CaO is a component that enhances the elastic modulus, rigidity, and meltability of the glass. However, if it exceeds 18%, the liquidus temperature of the glass increases and the devitrification resistance deteriorates. Therefore, the CaO content needs to be 18% or less. Moreover, it is more preferable that it is 5 to 10%.
[0029]
SrO is a component that lowers the meltability of the glass and increases the elastic modulus. However, when it is contained in a large amount in the glass, the density increases. Therefore, the SrO content needs to be 5% or less. Further, SrO has a great effect of lowering the liquidus temperature of the glass. Therefore, by adding 0.5% or more of this, the moldability can be improved while maintaining the elastic modulus. Therefore, the SrO content needs to be 0 to 5%, and more preferably 0.5 to 5%. By containing a predetermined amount of SrO, the water resistance of the glass composition is improved even when the content of Li ₂ O is low.
[0030]
Further, if the total content (RO) of MgO + CaO + SrO is less than 5%, the elastic modulus and rigidity are insufficient, and if it exceeds 18%, the liquidus temperature of the glass increases and the moldability deteriorates. Therefore, the total content of RO needs to be 5 to 18%, and more preferably 8 to 18%.
[0031]
Furthermore, when the molar ratio of MgO to CaO (MgO / CaO) is ¼ to 1/1, the liquidus temperature can be kept low while keeping the elastic modulus high, which is particularly advantageous.
[0032]
When TiO ₂ coexists with Fe ₂ O ₃ in the glass, the glass is colored yellow, which makes it difficult to reuse the glass waste generated during production and production. Therefore, the content needs to be substantially zero, specifically 0.1% or less.
[0033]
Incidentally, the coloring when the glass is not Fe ₂ O ₃ is contained does not occur. However, when this is reused again as a glass raw material, coloring will occur if a raw material containing Fe ₂ O ₃ is used. For this reason, regardless of the amount of Fe ₂ O ₃ , the content of TiO ₂ must be substantially zero.
[0034]
In addition to these components, for the purpose of coloring, clarification at the time of melting, or as impurities, for example, As ₂ O ₃ , Sb ₂ O ₃ , SO ₃ , SnO ₂ , Fe ₂ O ₃ , Cl, F, K Other components such as ₂ O or Y ₂ O ₃ may be added up to 3% in total.
[0035]
The glass composition molding method is not particularly concerned with the press method, downdraw method or float method, but the float method suitable for mass production and capable of producing a highly flat glass plate is in terms of quality and cost. Is optimal.
[0036]
Further, since the glass composition contains Na ₂ O and Li ₂ O, it is chemically strengthened by being immersed in a molten salt containing ions having a larger ionic radius. By this ion exchange, surface compressive stress is generated, and the substrate has a high fracture strength.
[0037]
The usage of the glass composition is not particularly limited, and can be used in various applications that require the above-described characteristics. For example, when used as architectural glass, the property that it is not colored and hard to break is effectively exhibited, and since architectural glass is produced and discarded in large quantities, the effect of resource protection by opening the way to reuse is great. . On the other hand, when used as a substrate, the elastic modulus and rigidity are higher than those of a conventional substrate, so that the deflection is small and the substrate does not easily vibrate due to resonance. Therefore, a recording medium using this glass composition is particularly suitable for a high rotation type information recording apparatus.
[0038]
In a hard disk currently widely used as an information recording apparatus, the recording medium rotates at 4,000 to 10,000 rpm, and the distance (flying height) between the magnetic head and the recording medium is set to the order of 10 nanometers. Yes. In the future, it is inevitable that the rotational speed of the recording medium will be further increased and the flying height will be reduced. Therefore, increasing the elastic modulus and rigidity of the substrate is extremely important in terms of meeting the next-generation required quality. Have. The glass composition having the above composition has an elastic modulus represented by Young's modulus of 90 GPa or more and a rigidity (Young's modulus / density) of 30 GPa · cm ³ / g or more, and has an elastic modulus of about 20 GPa compared to a conventional aluminum substrate. The rigidity is improved by 20% or more. Therefore, if the substrate is made of this glass composition, the same flying height as the present state can be maintained even at 10,000 rpm or more.
[0039]
In order to process the glass composition into a substrate, a conventional method for producing a glass substrate can be used as it is. Therefore, if this glass composition is used, a new equipment investment is not required, and a high-performance substrate can be easily and inexpensively manufactured. Further, the conventional manufacturing method can be used as it is for processing the substrate into a recording medium.
[0040]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
[0041]
(Examples 1 to 13)
The batch is prepared using silica sand, alumina, lithium carbonate, sodium carbonate, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, titania, zirconia, etc., which are ordinary glass raw materials, so that the composition shown in the following “Table 1” is obtained. Prepared. The prepared batch was kept at 1,550 ° C. for 4 hours using a platinum crucible, and then poured out on an iron plate. After holding this glass at 650 ° C. for 30 minutes in an electric furnace, the furnace was turned off and allowed to cool to room temperature to obtain a sample glass. The characteristics of these sample glasses are also shown in the following “Table 1”. The properties of the measured glass composition are density, elastic modulus (Young's modulus), stiffness (Young's modulus / density) and liquid layer temperature.
[0042]
[Measurement of elastic modulus]
The said sample glass was cut | disconnected and each surface was mirror-polished and the plate-shaped sample of 5x30x30mm was produced. The elastic modulus of each sample was calculated by an ultrasonic method using a sing-around transmitter.
[0043]
[Density measurement]
The sample glass was measured by the Archimedes method.
[0044]
[Measurement of rigidity]
It calculated from the measurement result of the said elastic modulus and density.
[0045]
[Measurement of liquidus temperature]
The sample glass was pulverized, passed through a 2,380 μm sieve, the glass particles remaining on the 1,000 μm sieve were immersed in ethanol, subjected to ultrasonic cleaning, and then dried in a thermostatic bath. 25 g of the glass particles are placed on a platinum boat having a width of 12 mm, a length of 200 mm, and a depth of 10 mm so as to have a substantially constant thickness, and kept in a gradient furnace at 930 to 1180 ° C. for 2 hours. The devitrification generated inside the glass was observed with a 40-fold optical microscope, and the maximum temperature at which devitrification was observed was taken as the liquidus temperature.
[0046]
(Comparative Examples 1-4)
Two types of glass compositions marketed as substrates are referred to as Comparative Examples 1 and 2, and two types of glass compositions disclosed in JP-A-10-81542 are referred to as “Comparative Examples 3 and 4” in the following “Table 1”. Also listed.
[0047]
[Table 1]

[0048]
The glass compositions of Examples 1 to 13 all have an elastic modulus exceeding 90 GPa as shown in “Table 1”. The rigidity is 34 GPa · cm ³ / g or more. In contrast, the glass compositions of Comparative Examples 1 and 2 both had an elastic modulus of less than 90 GPa and a rigidity of less than 30 GPa · cm ³ / g.
[0049]
Further, the devitrification temperature of the glass compositions of Examples 1 to 13 was about 1,100 ° C. at most and not more than 1,020 ° C., whereas the devitrification temperatures of the glass compositions of Comparative Examples 3 and 4 were The temperature exceeds 1,180 ° C. From this, it can be seen that the glass composition of the present invention is easy to mold.
[0050]
Further, since the density of the glass compositions of Examples 1 to 13 is 2.7 g / cm ³ or less, and most of them are 2.6 g / cm ³ or less, the burden on the recording medium driving device can be suppressed. In contrast, the glass compositions of Comparative Examples 3 and 4 have a density of 2.8 g / cm ³ or more, which increases the load on the driving device and increases the power consumption of the device.
[0051]
[Measurement of optical properties]
The optical properties of the glass composition of Example 1 and the glass composition obtained by adding 3% of TiO ₂ to the glass composition were measured. The results are shown in “Table 2” below. This glass composition containing TiO ₂ is described in claim 11 of International Publication WO98 / 55993, and is referred to as (Comparative Example 5). For comparison, the optical characteristics of commercially available architectural glass are also described. In addition, since the glass composition of Example 1, Comparative Example 5, and architectural glass contains 0.03% of Fe ₂ O ₃ as an impurity in the raw silica sand, approximately 0.02% of Fe ₂ O _{3 respectively.} including.
[0052]
The optical characteristics were measured as follows. The visible light transmittance of the elastic modulus measurement plate-like sample was measured using an optical measuring instrument (manufactured by Shimadzu Corporation: UV-3100PC), and L ^* , a ^* , b ^* based on Japanese Industrial Standard JIS Z 8729 ^. Was calculated.
[0053]
[Table 2]

[0054]
From the above “Table 2”, it can be seen that the glass composition of Comparative Example 5 has a small L ^{* and} is greatly deviated from the value of architectural glass for both a ^* and b ^* , and is colored bright yellowish green. On the other hand, the glass composition of Example 1 is close to architectural glass in L ^* , a ^* , and b ^* . Therefore, unlike the high elastic modulus glass containing TiO ₂ , the glass composition of Example 1 has no problem of recycling due to coloring.
[0055]
[Manufacture and evaluation of substrates and media]
The glass compositions of Examples 1 to 13 were cut into a donut shape having an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 20 mm, ground, polished, and then mirror-polished (surface roughness Ra: 2 nm or less; JIS B 0601-1994) to obtain a thickness. A 1.2 mm disk was used.
[0056]
This disk was immersed in a mixed molten salt of KNO ₃ : NaNO ₃ = 80: 20 heated to 380 ° C. for 1 hour to chemically strengthen it to obtain a substrate. Using this substrate, a recording medium was produced as follows. On the substrate, Cr was formed as an underlayer, Co—Cr—Ta as a recording layer, and C as a protective layer by sputtering. Further, a lubricating layer was formed to obtain a recording medium.
[0057]
The recording medium thus obtained was incorporated into a hard disk by a conventional method and continuously operated at a flying height of 15 nm, 10,000 and 12,000 rpm. In any of the media of the examples, the collision with the magnetic head was not detected, and the magnetic head crashed.
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has the following effects.
[0059]
According to the invention described in claim 1, since the composition content is appropriate, it is possible to obtain a glass composition having a high elastic modulus (Young's modulus) and rigidity and easy to reuse.
[0060]
According to the invention described in claim 2, since the composition content is further limited, it is possible to obtain a highly rigid and high elastic modulus glass composition that is particularly easy to manufacture.
[0061]
According to the invention described in claim 3, since the SrO content is appropriate and the liquidus temperature is lowered, it is possible to obtain a glass composition having a high rigidity and a high elastic modulus that is easy to mold.
[0062]
According to the invention described in claim 4, since the ratio of Na ₂ O to Li ₂ O and the ratio of MgO to CaO are appropriate, it is possible to obtain a highly rigid and high elastic modulus glass composition that is easier to mold. .
[0063]
According to invention of Claim 5, the glass composition which fully exhibits the effect based on a high elasticity modulus and rigidity in various uses can be obtained.
[0064]
According to the invention described in claim 6, since it is molded by the float process, an inexpensive plate-like high rigidity and high elastic modulus glass composition excellent in flatness can be obtained.
[0065]
According to the seventh aspect of the present invention, a glass composition having high elastic modulus, rigidity and strength can be obtained by chemical strengthening.
[0066]
According to the eighth aspect of the present invention, since the high-rigidity and high-modulus glass composition is used, it is possible to obtain a substrate that can sufficiently cope with future required quality.
[0067]
According to the ninth aspect of the invention, since the substrate having a high elastic modulus and rigidity is used, a medium capable of increasing the recording capacity and shortening the access time of the information recording apparatus can be obtained.

Claims

In mole percent composition,
Silicon dioxide (SiO ₂₎ 55~65%,
Aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) 0.5-6%,
Lithium oxide (Li ₂ O) 12-22%,
Sodium monoxide (Na ₂ O) 0-5%,
Zirconium oxide (ZrO ₂ ) 0 to 5%,
Magnesium oxide (MgO) 0-8%,
Calcium oxide (CaO) 0-18%,
Strontium oxide (SrO) 0-5%,
RO (RO = MgO + CaO + SrO) 5-18%
Is substantially free of titanium dioxide (TiO ₂ ), the molar ratio of Na ₂ O to Li ₂ O is 1/20 to 1/5, and the molar ratio of MgO to CaO is 1/4 to 1/1. A glass composition.

In mole percent composition,
Silicon dioxide (SiO ₂₎ 55~62%,
Aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) 2-6%,
Lithium oxide (Li ₂ O) 12-20%,
Sodium monoxide (Na ₂ O) 1-4%,
Zirconium oxide (ZrO ₂ ) 1-3%,
Magnesium oxide (MgO) 2-6%,
Calcium oxide (CaO) 5-10%,
Strontium oxide (SrO) 0-5%,
RO (RO = MgO + CaO + SrO) 8-18%,
Titanium dioxide (TiO ₂₎ 0~0.1%
A glass composition containing

The glass composition according to claim 1 or 2, which contains 0.5 to 5% of SrO in a composition mole percent.

The molar ratio of Na ₂ O with respect to li ₂ O is 1 / 20-1 / 5, the glass composition according to claim 2 or 3 moles ratio of MgO relative to CaO is 1/4 to 1/1.

The glass composition according to any one of claims 1 to 4, wherein an elastic modulus represented by Young's modulus is 90 GPa or more, and a rigidity represented by Young's modulus / density is 30 GPa · cm ³ / g or more.

The glass composition according to any one of claims 1 to 5, which is formed into a plate shape by a float process.

The glass composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the fracture strength is increased by immersing in a heated molten salt and ion-exchanging an alkali component near the surface.

The board | substrate for information recording media using the glass composition of any one of Claims 1-7.

An information recording medium using the information recording medium substrate according to claim 8.