JP4635297B2 - 基板用ガラスおよびガラス基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体の基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）等のフラットディスプレイの基板、等に用いられる基板用ガラスおよびガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録媒体基板、フラットディスプレイパネル基板、等に用いられる基板用ガラスとして、ソーダライムシリカガラスが広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ソーダライムシリカガラスからなる基板は、いわゆる白ヤケ現象によりその在庫中に表面性状が著しく変化するおそれがあった。特に磁気ディスク基板の場合には、前記基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜がはがれやすくなる。
【０００４】
ソーダライムシリカガラスは化学強化処理によって白ヤケ現象が起りにくくなる。しかし化学強化処理には、工程が増加する、化学強化処理後の基板表面によごれが付着しやすい、等の問題がある。
本発明は、化学強化処理等の付加処理を行わなくとも耐候性に優れ、白ヤケ現象が起りにくい基板用ガラスの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下を提供する。
（１）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％、およびＡｌ 2 Ｏ 3 ＋ＴｉＯ 2 ≧１１％である基板用ガラス。
（２）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜７．６％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
（３）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ ４．８〜１２．２％からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
また、前記基板用ガラスからなるガラス基板であって、１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持した該ガラス基板表面に存在する大きさが１０μｍ以上の付着物の数が１個／ｃｍ2以下であり、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数が１０5個／ｃｍ2以下であるガラス基板を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の基板用ガラスは、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体の基板、ＰＤＰ、ＦＥＤ等のフラットディスプレイの基板等に用いられる。
本発明の基板用ガラスの５０〜３５０℃における平均線膨張係数は、ソーダライムシリカガラスと同程度またはそれ以上、すなわち７０×１０-7／℃以上であることが好ましい。より好ましくは７５×１０-7／℃以上である。以下、５０〜３５０℃における平均線膨張係数を熱膨張係数という。
【０００７】
上記の熱膨張係数が好ましい理由は、情報記録媒体基板に対しては、基板に取り付けるハブの金属の熱膨張係数（典型的には１００×１０-7／℃以上）により近い熱膨張係数、少なくとも従来使用されているソーダライムシリカガラスの熱膨張係数以上、が求められているからである。フラットディスプレイパネル基板に対しては、シール等に従来使用されているガラスフリット等の従来の無機材料粉末の熱膨張係数がソーダライムシリカガラス基板の熱膨張係数に整合しており、前記従来の無機材料粉末の熱膨張係数と整合させやすくするためである。
【０００８】
本発明の基板用ガラスのガラス転移点は６００℃以上であることが好ましい。
より好ましくは６１０℃以上、最も好ましくは６２０℃以上である。
上記のガラス転移点が好ましい理由は、情報記録媒体用基板に対しては、記憶密度の増大が容易になるからである。
すなわち、記憶密度増大のためには、磁気記録層である磁性層の保磁力を増加させることが有効であり、そのためには磁性層形成に際して行われる熱処理をより高い温度で行う必要がある。情報記録媒体用基板に用いられるガラスのガラス転移点が６００℃未満では所望の温度で前記熱処理を行えないおそれがある。
【０００９】
また、フラットパネルディスプレイ基板に対しては、ディスプレイ製造時における熱処理によってガラス基板に生じる変形または収縮といった寸法変化を抑制しやすいからである。
すなわち、寸法が著しく変化すると前面基板および背面基板の位置合わせが困難となるが、ディスプレイの高精細化により、近年では寸法変化の許容値がますます厳しくなってきている。フラットパネルディスプレイ基板に用いられるガラスのガラス転移点が６００℃未満では、前記熱処理によってガラス基板に生じる変形または収縮等により寸法変化が大きくなり、前記許容値を満たせなくなるおそれがある。
本発明の基板用ガラスはフロート成形できることが好ましい。
【００１０】
本発明の基板用ガラスは、質量百分率表示で実質的に、
ＳｉＯ2 ４０〜５９％、
Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜１２％、
ＳｒＯ ２〜１５％、
ＢａＯ ０〜２％、
Ｎａ2Ｏ ０〜１０％、
Ｋ2Ｏ ０〜１２％、
ＴｉＯ2 ０〜１０％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％であることが好ましい。
【００１１】
次に、本発明の基板用ガラスの組成について、質量百分率表示で以下に説明する。
ＳｉＯ2はガラスの骨格を形成する必須成分である。４０％未満では、ガラスが不安定になる。また、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがある。好ましくは４１％以上、より好ましくは４５％以上、特に好ましくは４９％以上、最も好ましくは５０％以上である。５９％超では、熱膨張係数が小さくなりすぎる。好ましくは５８．５％以下である。
【００１２】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの耐候性を高くする効果を有し、必須成分である。また、ガラス転移点を高くする効果も有する。５％未満では前記効果が小さい。好ましくは６％以上である。２０％超では溶融ガラスの粘度が高くなりすぎ成形、特にフロート成形が困難になる。また、液相温度も高くなりすぎる。好ましくは１９％以下、より好ましくは１７％以下、特に好ましくは１５％以下である。
【００１３】
Ｂ2Ｏ3は必須成分ではないが、ガラスの耐候性を高くする効果を有し、８％まで含有してもよい。８％超では熱膨張係数が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは７％以下である。Ｂ2Ｏ3を含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００１４】
ＭｇＯは、必須成分ではないが、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは９％以下である。ＭｇＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００１５】
ＣａＯは、必須成分ではないが、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１２％まで含有してもよい。１２％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは１１％以下である。ＣａＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。なお、耐候性をより向上させたい場合、または液相温度をより低下させたい場合にはＣａＯを実質的に含有しないことが好ましい。
【００１６】
ＳｒＯは熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、必須である。２％未満では前記効果が小さい。好ましくは３％以上、より好ましくは６％以上、特に好ましくは９％以上、最も好ましくは１０％以上である。２０％超ではガラスが不安定になる。好ましくは１７％以下、より好ましくは１５％以下、特に好ましくは１４．５％以下、最も好ましくは１４％以下である。
【００１７】
ＢａＯは必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、２％まで含有してもよい。２％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは１．８％以下である。ＢａＯを含有する場合、０．２％以上含有することが好ましい。なお、耐候性をより向上させたい場合にはＢａＯを実質的に含有しないことが好ましい。
【００１８】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量は１５％以上である。１５％未満では、溶融ガラスの粘度が大きくなりすぎガラスの溶融が困難になる、または熱膨張係数が小さくなりすぎる。好ましくは１５．２％以上である。
【００１９】
Ｎａ2Ｏは、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは８％以下である。Ｎａ2Ｏは、２％以上含有する。
【００２０】
Ｋ2Ｏは必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１２％まで含有してもよい。１２％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは６％以下、最も好ましくは３．５％未満である。Ｋ2Ｏを含有する場合、２％以上含有することが好ましい。
【００２１】
ＢａＯ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合量は１４％以下であることが好ましい。１４％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１２％以下である。
【００２２】
ＴｉＯ2は必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、ガラスの耐候性を高くし、またはガラス転移点を高くする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは９％以下である。ＴｉＯ2を含有する場合、１％以上含有することが好ましく、２％以上含有することがより好ましい。なお、分相または着色をより抑制したい場合、または液相温度をより低下させたい場合にはＴｉＯ2を実質的に含有しないことが好ましい。
【００２３】
Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2の合量は１１％以上であることが好ましい。１１％未満では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１５％以上、最も好ましくは１６％以上である。
【００２４】
ＺｒＯ2は必須成分ではないが、ガラスの耐候性を高くし、またガラス転移点を高くする効果を有し、５％まで含有してもよい。５％超ではガラスが不安定になるおそれがある、または液相温度が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは４％以下である。ＺｒＯ2を含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００２５】
本発明のガラスは実質的に上記成分からなるが、この他に以下に例示する成分を、本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。上記成分以外の成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。
ＳＯ3、Ｃｌ、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3等の清澄剤、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の着色剤、を合量で１％まで含有してもよい。
【００２６】
熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくするためにＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏを合計で２％まで含有してもよい。Ｌｉ2Ｏを含有する場合、その含有量は０．１〜１．９％であることがより好ましい。
Ｌｉ2Ｏの含有量が１．９％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１．５％以下、特に好ましくは１％以下である。
ＺｎＯまたはＬｉ2Ｏを合計で２％まで含有する場合、ＢａＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合量は１４％以下であることが好ましい。１４％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１２％以下である。
【００２７】
ガラスの溶解性や安定性を向上させるために、Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5等を、ヤング率を大きくするためにＬａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3等の希土類金属酸化物を、それらの合量で２％まで含有してもよい。
【００２８】
本発明のガラス基板は、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体、ＰＤＰ、ＦＥＤ等のフラットディスプレイ、等の基板として用いられる。
本発明のガラス基板は本発明の基板用ガラスからなり、表面を充分洗浄して付着物が認められない状態にした後、１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持したとき、該ガラス基板表面に存在する大きさが１０μｍ以上の付着物の数ＮLは１個／ｃｍ2以下であり、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数ＮSは１０5個／ｃｍ2以下である。
【００２９】
ＮLが１個／ｃｍ2超またはＮSが１０5個／ｃｍ2超では、ガラス基板在庫中にガラス基板表面に付着物（白ヤケ）が発生し、磁気ディスクにおいてはガラス基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜がはがれやすくなる。また、フラットディスプレイパネルにおいてはガラス基板が曇り、また、端子取り出し部に発生した前記付着物により絶縁破壊が起こりフラットディスプレイパネルの信頼性を低下させる。この付着物は、空気中の水分や炭酸ガスの影響によりガラス基板に生成付着した反応生成物であると考えられ、拭いても除去できないものである。ＮLは好ましくは０．５個／ｃｍ2以下、より好ましくは０．２個／ｃｍ2以下である。ＮSは好ましくは０．８×１０5個／ｃｍ2以下、より好ましくは０．６×１０5個／ｃｍ2以下である。
【００３０】
本発明の基板用ガラスおよびガラス基板の製造方法は特に限定されず、各種方法を適用できる。たとえば、通常使用される各成分の原料を目標組成となるように調合し、これをガラス溶融窯で加熱溶融する。バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、周知のフロート法、プレス法、またダウンドロー法などの方法により所定の厚さの板ガラスに成形し、徐冷後必要に応じて研削、研磨などの加工を行った後、所定の寸法・形状のガラス基板とされる。成形法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。
【００３１】
【実施例】
各成分の原料を表のＳｉＯ2からＺｒＯ2までの欄に質量百分率表示で示した組成となるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６５０℃の温度で３〜５時間溶解した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成形し、徐冷した。なお、表のＲＯ計は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの質量百分率表示の含有量の合計である。
【００３２】
こうして得られたガラス板について、熱膨張係数α（単位：×１０-7／℃）、前記ＮL（単位：個／ｃｍ2）、前記ＮS（単位：１０4個／ｃｍ2）、密度ρ（単位：ｇ／ｃｍ3）、ガラス転移点Ｔg（単位：℃）、液相温度ＴL（単位：℃）、粘度が１０4Ｐとなる温度Ｔ4（単位：℃）、および粘度が１０2Ｐとなる温度Ｔ2（単位：℃）を、以下に示す方法により測定した。結果を表に示す。なお、表中の「−」は測定しなかったことを示す。
【００３３】
α：示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を、ガラスが軟化してもはや伸びが観測されなくなる温度、すなわち屈伏点まで測定し、得られた熱膨張曲線から５０〜３５０℃における平均線膨張係数を算出した。
【００３４】
ＮL、ＮS：厚さが１〜２ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍのガラス板の両面を鏡面研磨し、炭酸カルシウムおよび中性洗剤を用いて洗浄した後、超加速寿命試験器（不飽和型プレッシャークッカーＴＰＣ−４１０、タバイエスペック（株））に入れて１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間静置した。取り出したガラス板の表面２００μｍ角の範囲を微分干渉顕微鏡で観察し、大きさが１０μｍ以上の付着物の個数と大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の個数をカウントし、これら個数と前記観察面積２００μｍ×２００μｍから算出した。
【００３５】
ρ：アルキメデス法により測定した。
Ｔg：前記αの測定と同様にして得られた熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移点とした。
ＴL：ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中で２４時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を液相温度とした。フロート成形を行うためには、ＴLはＴ4以下であることが好ましい。
Ｔ4、Ｔ2：回転粘度計により測定した。
【００３６】
例１〜１５のガラスは実施例である。例１６のガラスはソーダライムシリカガラス、例１７のガラスは磁気ディスクに従来使用されているアルミノシリケートガラス、例１８のガラスはＰＤＰに従来使用されているアルミノシリケートガラス、例１９〜２１のガラスは米国特許第５７８０３７１号明細書に記載されている磁気ディスク用の化学強化ガラスであり、アルミノシリケートガラスである。
例１６〜２１のガラスはいずれも比較例である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような特長を有する情報記録媒体用ガラス基板、フラットディスプレイ用ガラス基板を提供できる。
（１）化学強化処理がなくとも耐候性に優れ、在庫中に付着物（白ヤケ）が発生しにくい。
（２）熱膨張係数が従来使用されているソーダライムシリカガラスと同程度またはそれ以上である。
（３）ガラス転移点が高く、情報記録媒体の記録密度を増加させることができ、またフラットディスプレイ画像をより精細にできる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体の基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）等のフラットディスプレイの基板、等に用いられる基板用ガラスおよびガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録媒体基板、フラットディスプレイパネル基板、等に用いられる基板用ガラスとして、ソーダライムシリカガラスが広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ソーダライムシリカガラスからなる基板は、いわゆる白ヤケ現象によりその在庫中に表面性状が著しく変化するおそれがあった。特に磁気ディスク基板の場合には、前記基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜がはがれやすくなる。
【０００４】
ソーダライムシリカガラスは化学強化処理によって白ヤケ現象が起りにくくなる。しかし化学強化処理には、工程が増加する、化学強化処理後の基板表面によごれが付着しやすい、等の問題がある。
本発明は、化学強化処理等の付加処理を行わなくとも耐候性に優れ、白ヤケ現象が起りにくい基板用ガラスの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下を提供する。
（１）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％、およびＡｌ 2 Ｏ 3 ＋ＴｉＯ 2 ≧１１％である基板用ガラス。
（２）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜７．６％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
（３）質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2 ４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ ４．８〜１２．２％からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
また、前記基板用ガラスからなるガラス基板であって、１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持した該ガラス基板表面に存在する大きさが１０μｍ以上の付着物の数が１個／ｃｍ2以下であり、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数が１０5個／ｃｍ2以下であるガラス基板を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の基板用ガラスは、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体の基板、ＰＤＰ、ＦＥＤ等のフラットディスプレイの基板等に用いられる。
本発明の基板用ガラスの５０〜３５０℃における平均線膨張係数は、ソーダライムシリカガラスと同程度またはそれ以上、すなわち７０×１０-7／℃以上であることが好ましい。より好ましくは７５×１０-7／℃以上である。以下、５０〜３５０℃における平均線膨張係数を熱膨張係数という。
【０００７】
上記の熱膨張係数が好ましい理由は、情報記録媒体基板に対しては、基板に取り付けるハブの金属の熱膨張係数（典型的には１００×１０-7／℃以上）により近い熱膨張係数、少なくとも従来使用されているソーダライムシリカガラスの熱膨張係数以上、が求められているからである。フラットディスプレイパネル基板に対しては、シール等に従来使用されているガラスフリット等の従来の無機材料粉末の熱膨張係数がソーダライムシリカガラス基板の熱膨張係数に整合しており、前記従来の無機材料粉末の熱膨張係数と整合させやすくするためである。
【０００８】
本発明の基板用ガラスのガラス転移点は６００℃以上であることが好ましい。
より好ましくは６１０℃以上、最も好ましくは６２０℃以上である。
上記のガラス転移点が好ましい理由は、情報記録媒体用基板に対しては、記憶密度の増大が容易になるからである。
すなわち、記憶密度増大のためには、磁気記録層である磁性層の保磁力を増加させることが有効であり、そのためには磁性層形成に際して行われる熱処理をより高い温度で行う必要がある。情報記録媒体用基板に用いられるガラスのガラス転移点が６００℃未満では所望の温度で前記熱処理を行えないおそれがある。
【０００９】
また、フラットパネルディスプレイ基板に対しては、ディスプレイ製造時における熱処理によってガラス基板に生じる変形または収縮といった寸法変化を抑制しやすいからである。
すなわち、寸法が著しく変化すると前面基板および背面基板の位置合わせが困難となるが、ディスプレイの高精細化により、近年では寸法変化の許容値がますます厳しくなってきている。フラットパネルディスプレイ基板に用いられるガラスのガラス転移点が６００℃未満では、前記熱処理によってガラス基板に生じる変形または収縮等により寸法変化が大きくなり、前記許容値を満たせなくなるおそれがある。
本発明の基板用ガラスはフロート成形できることが好ましい。
【００１０】
本発明の基板用ガラスは、質量百分率表示で実質的に、
ＳｉＯ2 ４０〜５９％、
Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜１２％、
ＳｒＯ ２〜１５％、
ＢａＯ ０〜２％、
Ｎａ2Ｏ ０〜１０％、
Ｋ2Ｏ ０〜１２％、
ＴｉＯ2 ０〜１０％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％であることが好ましい。
【００１１】
次に、本発明の基板用ガラスの組成について、質量百分率表示で以下に説明する。
ＳｉＯ2はガラスの骨格を形成する必須成分である。４０％未満では、ガラスが不安定になる。また、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがある。好ましくは４１％以上、より好ましくは４５％以上、特に好ましくは４９％以上、最も好ましくは５０％以上である。５９％超では、熱膨張係数が小さくなりすぎる。好ましくは５８．５％以下である。
【００１２】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの耐候性を高くする効果を有し、必須成分である。また、ガラス転移点を高くする効果も有する。５％未満では前記効果が小さい。好ましくは６％以上である。２０％超では溶融ガラスの粘度が高くなりすぎ成形、特にフロート成形が困難になる。また、液相温度も高くなりすぎる。好ましくは１９％以下、より好ましくは１７％以下、特に好ましくは１５％以下である。
【００１３】
Ｂ2Ｏ3は必須成分ではないが、ガラスの耐候性を高くする効果を有し、８％まで含有してもよい。８％超では熱膨張係数が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは７％以下である。Ｂ2Ｏ3を含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００１４】
ＭｇＯは、必須成分ではないが、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは９％以下である。ＭｇＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００１５】
ＣａＯは、必須成分ではないが、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１２％まで含有してもよい。１２％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは１１％以下である。ＣａＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。なお、耐候性をより向上させたい場合、または液相温度をより低下させたい場合にはＣａＯを実質的に含有しないことが好ましい。
【００１６】
ＳｒＯは熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、必須である。２％未満では前記効果が小さい。好ましくは３％以上、より好ましくは６％以上、特に好ましくは９％以上、最も好ましくは１０％以上である。２０％超ではガラスが不安定になる。好ましくは１７％以下、より好ましくは１５％以下、特に好ましくは１４．５％以下、最も好ましくは１４％以下である。
【００１７】
ＢａＯは必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、２％まで含有してもよい。２％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは１．８％以下である。ＢａＯを含有する場合、０．２％以上含有することが好ましい。なお、耐候性をより向上させたい場合にはＢａＯを実質的に含有しないことが好ましい。
【００１８】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量は１５％以上である。１５％未満では、溶融ガラスの粘度が大きくなりすぎガラスの溶融が困難になる、または熱膨張係数が小さくなりすぎる。好ましくは１５．２％以上である。
【００１９】
Ｎａ2Ｏは、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは８％以下である。Ｎａ2Ｏは、２％以上含有する。
【００２０】
Ｋ2Ｏは必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする効果を有し、１２％まで含有してもよい。１２％超ではガラスの耐候性を低下させるおそれがある。好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは６％以下、最も好ましくは３．５％未満である。Ｋ2Ｏを含有する場合、２％以上含有することが好ましい。
【００２１】
ＢａＯ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合量は１４％以下であることが好ましい。１４％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１２％以下である。
【００２２】
ＴｉＯ2は必須成分ではないが、熱膨張係数を大きくし、ガラスの耐候性を高くし、またはガラス転移点を高くする効果を有し、１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが不安定になるおそれがある。好ましくは９％以下である。ＴｉＯ2を含有する場合、１％以上含有することが好ましく、２％以上含有することがより好ましい。なお、分相または着色をより抑制したい場合、または液相温度をより低下させたい場合にはＴｉＯ2を実質的に含有しないことが好ましい。
【００２３】
Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2の合量は１１％以上であることが好ましい。１１％未満では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１５％以上、最も好ましくは１６％以上である。
【００２４】
ＺｒＯ2は必須成分ではないが、ガラスの耐候性を高くし、またガラス転移点を高くする効果を有し、５％まで含有してもよい。５％超ではガラスが不安定になるおそれがある、または液相温度が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは４％以下である。ＺｒＯ2を含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
【００２５】
本発明のガラスは実質的に上記成分からなるが、この他に以下に例示する成分を、本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。上記成分以外の成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。
ＳＯ3、Ｃｌ、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3等の清澄剤、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の着色剤、を合量で１％まで含有してもよい。
【００２６】
熱膨張係数を大きくし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくするためにＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏを合計で２％まで含有してもよい。Ｌｉ2Ｏを含有する場合、その含有量は０．１〜１．９％であることがより好ましい。
Ｌｉ2Ｏの含有量が１．９％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１．５％以下、特に好ましくは１％以下である。
ＺｎＯまたはＬｉ2Ｏを合計で２％まで含有する場合、ＢａＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合量は１４％以下であることが好ましい。１４％超では耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１２％以下である。
【００２７】
ガラスの溶解性や安定性を向上させるために、Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5等を、ヤング率を大きくするためにＬａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3等の希土類金属酸化物を、それらの合量で２％まで含有してもよい。
【００２８】
本発明のガラス基板は、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体、ＰＤＰ、ＦＥＤ等のフラットディスプレイ、等の基板として用いられる。
本発明のガラス基板は本発明の基板用ガラスからなり、表面を充分洗浄して付着物が認められない状態にした後、１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持したとき、該ガラス基板表面に存在する大きさが１０μｍ以上の付着物の数ＮLは１個／ｃｍ2以下であり、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数ＮSは１０5個／ｃｍ2以下である。
【００２９】
ＮLが１個／ｃｍ2超またはＮSが１０5個／ｃｍ2超では、ガラス基板在庫中にガラス基板表面に付着物（白ヤケ）が発生し、磁気ディスクにおいてはガラス基板上に形成される下地膜、磁性膜、保護膜等の膜がはがれやすくなる。また、フラットディスプレイパネルにおいてはガラス基板が曇り、また、端子取り出し部に発生した前記付着物により絶縁破壊が起こりフラットディスプレイパネルの信頼性を低下させる。この付着物は、空気中の水分や炭酸ガスの影響によりガラス基板に生成付着した反応生成物であると考えられ、拭いても除去できないものである。ＮLは好ましくは０．５個／ｃｍ2以下、より好ましくは０．２個／ｃｍ2以下である。ＮSは好ましくは０．８×１０5個／ｃｍ2以下、より好ましくは０．６×１０5個／ｃｍ2以下である。
【００３０】
本発明の基板用ガラスおよびガラス基板の製造方法は特に限定されず、各種方法を適用できる。たとえば、通常使用される各成分の原料を目標組成となるように調合し、これをガラス溶融窯で加熱溶融する。バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、周知のフロート法、プレス法、またダウンドロー法などの方法により所定の厚さの板ガラスに成形し、徐冷後必要に応じて研削、研磨などの加工を行った後、所定の寸法・形状のガラス基板とされる。成形法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。
【００３１】
【実施例】
各成分の原料を表のＳｉＯ2からＺｒＯ2までの欄に質量百分率表示で示した組成となるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６５０℃の温度で３〜５時間溶解した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成形し、徐冷した。なお、表のＲＯ計は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの質量百分率表示の含有量の合計である。
【００３２】
こうして得られたガラス板について、熱膨張係数α（単位：×１０-7／℃）、前記ＮL（単位：個／ｃｍ2）、前記ＮS（単位：１０4個／ｃｍ2）、密度ρ（単位：ｇ／ｃｍ3）、ガラス転移点Ｔg（単位：℃）、液相温度ＴL（単位：℃）、粘度が１０4Ｐとなる温度Ｔ4（単位：℃）、および粘度が１０2Ｐとなる温度Ｔ2（単位：℃）を、以下に示す方法により測定した。結果を表に示す。なお、表中の「−」は測定しなかったことを示す。
【００３３】
α：示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を、ガラスが軟化してもはや伸びが観測されなくなる温度、すなわち屈伏点まで測定し、得られた熱膨張曲線から５０〜３５０℃における平均線膨張係数を算出した。
【００３４】
ＮL、ＮS：厚さが１〜２ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍのガラス板の両面を鏡面研磨し、炭酸カルシウムおよび中性洗剤を用いて洗浄した後、超加速寿命試験器（不飽和型プレッシャークッカーＴＰＣ−４１０、タバイエスペック（株））に入れて１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間静置した。取り出したガラス板の表面２００μｍ角の範囲を微分干渉顕微鏡で観察し、大きさが１０μｍ以上の付着物の個数と大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の個数をカウントし、これら個数と前記観察面積２００μｍ×２００μｍから算出した。
【００３５】
ρ：アルキメデス法により測定した。
Ｔg：前記αの測定と同様にして得られた熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移点とした。
ＴL：ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中で２４時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を液相温度とした。フロート成形を行うためには、ＴLはＴ4以下であることが好ましい。
Ｔ4、Ｔ2：回転粘度計により測定した。
【００３６】
例１〜１５のガラスは実施例である。例１６のガラスはソーダライムシリカガラス、例１７のガラスは磁気ディスクに従来使用されているアルミノシリケートガラス、例１８のガラスはＰＤＰに従来使用されているアルミノシリケートガラス、例１９〜２１のガラスは米国特許第５７８０３７１号明細書に記載されている磁気ディスク用の化学強化ガラスであり、アルミノシリケートガラスである。
例１６〜２１のガラスはいずれも比較例である。
【００３７】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような特長を有する情報記録媒体用ガラス基板、フラットディスプレイ用ガラス基板を提供できる。
（１）化学強化処理がなくとも耐候性に優れ、在庫中に付着物（白ヤケ）が発生しにくい。
（２）熱膨張係数が従来使用されているソーダライムシリカガラスと同程度またはそれ以上である。
（３）ガラス転移点が高く、情報記録媒体の記録密度を増加させることができ、またフラットディスプレイ画像をより精細にできる。
Claims (9)
- 質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％、およびＡｌ 2 Ｏ 3 ＋ＴｉＯ 2 ≧１１％である基板用ガラス。
- 質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜７．６％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
- 質量百分率表示で実質的に、ＳｉＯ2４０〜５９％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ０〜８％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１２％、ＳｒＯ ２〜２０％、ＢａＯ ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ２〜１０％、Ｋ2Ｏ ０〜１２％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ ４．８〜１２．２％からなり、かつ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≧１５％である基板用ガラス。
- Ｌｉ2ＯまたはＺｎＯを含有し、Ｌｉ2Ｏ＋ＺｎＯ≦２％である請求項１〜３のいずれかに記載の基板用ガラス。
- ＢａＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１４％である請求項４に記載の基板用ガラス。
- Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2≧１１％である請求項２〜５のいずれかに記載の基板用ガラス。
- ５０〜３５０℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上である請求項１〜６のいずれかに記載の基板用ガラス。
- ガラス転移点が６００℃以上である請求項１〜７のいずれかに記載の基板用ガラス。
- 請求項１〜８のいずれかに記載の基板用ガラスからなるガラス基板であって、１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持した該ガラス基板表面に存在する大きさが１０μｍ以上の付着物の数が１個／ｃｍ2以下であり、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数が１０5個／ｃｍ2以下であるガラス基板。
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