JP4781330B2 - Manufacturing method of glass, glass substrate blanks and glass substrate - Google Patents
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Description
本発明は、高度の品質が要求される情報記録媒体用ガラス基板などに好適に用いられるガラスの製造方法、この方法で得られたガラスを用いてガラス基板ブランクスおよびガラス基板を製造する方法、該ガラス基板を用いた情報記録媒体、並びに前記ガラスの製造方法において用いられるガラス溶解装置に関するものである。 The present invention relates to a method for producing glass that is suitably used for a glass substrate for information recording media that requires high quality, a method for producing a glass substrate blank and a glass substrate using the glass obtained by this method, The present invention relates to an information recording medium using a glass substrate and a glass melting apparatus used in the glass manufacturing method.
一般に、ガラス溶解装置におけるガラス接触部分の材料（以下、炉材と称すことがある。）としては、高温部にはＡＺＳ系（Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＳｉＯ2系）電鋳耐火物が、また比較的低温部にはアルミナ系電鋳耐火物が用いられている。これらの炉材はガラスに対する汚染が少なく又発泡性が少ないという理由で好んで使用されている（例えば、ソーダーライムガラス、ＣＲＴ用ガラス、光学ガラス、電子用ガラスの溶解装置おけるガラス接触部分に使用されている。）
磁気ディスク用ガラス基板などの情報記録媒体用基板の材料であるガラスも上記の理由からガラス接触部分の炉材にＡＺＳ系電鋳耐火物を使用することが望ましいと考えられている。
ところで、従来の磁気ディスク用基板材料はアルミニウム基板が主流であったが、近年、磁気デスク用基板材料は高密度化の要求の高まりとともに、ヤング率が高い、ディスク表面の平坦性が出やすい等の理由でアルミニウム材料からガラス材料へと移行しつつある。また、磁気ディスクの高密度化に伴い記録媒体と書込み読取りヘッドとの距離は著しく小さくなる。現在では、その距離は分子数個分程度の距離にまで近づけられている。磁気ディスク動作時にはヘッドとディスクの距離をこのような微小距離に保ちつつ、ディスクを１秒間に数千回回転させなければならない。このような状態は、大型ジェット旅客機がいずれの障害物にも衝突せずに地面から数十ｃｍ以下の高さを保ちながら飛行するようなもので、情報記録媒体用基板表面には微細な突起といえどもその存在は許されないのが実状である。
In general, as a material of a glass contact portion in a glass melting apparatus (hereinafter sometimes referred to as a furnace material), an AZS (Al 2 O 3 —ZrO 2 —SiO 2 ) electrocast refractory is provided in a high temperature portion. Moreover, an alumina electrocast refractory is used in the relatively low temperature portion. These furnace materials are used favorably because they are less contaminated with glass and have less foaming properties (for example, glass contact parts in melting devices for soda-lime glass, CRT glass, optical glass, and electronic glass). Has been.)
For the above reasons, it is considered desirable to use AZS electrocast refractory as the furnace material at the glass contact portion for the glass which is the material of the information recording medium substrate such as the magnetic disk glass substrate.
By the way, the conventional magnetic disk substrate material is mainly an aluminum substrate. However, in recent years, the magnetic desk substrate material has a higher Young's modulus and the disk surface is more flat, as the demand for higher density increases. For this reason, it is shifting from an aluminum material to a glass material. In addition, the distance between the recording medium and the write / read head is significantly reduced as the density of the magnetic disk increases. At present, the distance is as close as several molecules. When operating the magnetic disk, the disk must be rotated several thousand times per second while keeping the distance between the head and the disk at such a small distance. Such a state is such that a large jet passenger plane flies while maintaining a height of several tens of centimeters or less from the ground without colliding with any obstacle, and fine projections are formed on the surface of the information recording medium substrate. However, the reality is that its existence is not allowed.
しかしながら、このような高記録密度化を妨げる基板表面の欠陥の一つにＺｒＯ2マウンドの問題があった。ＺｒＯ2マウンドは次のようにして生じるものと考えられる。ＺｒＯ2の硬度はガラスよりも遥かに大きい。したがって、ＺｒＯ2粒子を含むガラス基板の表面を研磨すると、表面に存在するＺｒＯ2粒子の減りかたは遅く、ガラスの減りかたは速い。その結果、表面に存在するＺｒＯ2粒子が基板表面に微小な突起として現れることになる。この微小突起がジルコニアマウンドであり、この突起があると記録媒体表面にも突起形状が反映し、ヘッドが磁気ディスク表面の突起に衝突するヘッドクラッシュの原因となる。昨今の高記録密度媒体では、微小なＺｒＯ2マウンドが１個あっても不良品となってしまう。 However, one of the defects on the surface of the substrate that hinders the increase in recording density is a problem of ZrO 2 mound. The ZrO 2 mound is considered to occur as follows. The hardness of ZrO 2 is much higher than that of glass. Therefore, when the surface of the glass substrate containing ZrO 2 particles is polished, the reduction of ZrO 2 particles present on the surface is slow and the reduction of glass is fast. As a result, ZrO 2 particles present on the surface appear as minute protrusions on the substrate surface. These minute protrusions are zirconia mounds, and if these protrusions are present, the protrusion shape is reflected on the surface of the recording medium, which causes a head crash that collides with the protrusion on the surface of the magnetic disk. In recent high recording density media, even if there is one minute ZrO 2 mound, it becomes a defective product.
そのため、情報記録媒体用基板材料としてのガラスを溶解する際、ＺｒＯ2粒子の混入を徹底的に防止しなければならない。一方、上記用途におけるガラス需要は大きく、大量生産しなければ、需要に応じた供給が不可能になるという事情がある。したがって、ＺｒＯ2粒子を含まないガラスを安定して多量に生産するための技術が必要とされてきた。 Therefore, when glass as a substrate material for information recording media is melted, it is necessary to thoroughly prevent the ZrO 2 particles from being mixed. On the other hand, there is a large demand for glass in the above applications, and there is a situation that supply according to the demand becomes impossible unless mass production is performed. Therefore, a technique for stably producing a large amount of glass containing no ZrO 2 particles has been required.
ところが、上記情報記録媒体用基板材料としてのガラスをＡＺＳ系電鋳耐火物のガラス溶解装置で溶解すると、ＺｒＯ2マウンドの問題が発生しやすい。その原因は、ガラス中のＺｒＯ2の量が多くなる、例えば５重量％以上になるとＺｒＯ2が溶解しにくくなるためＺｒＯ2未溶融物が発生しやすくなると考えられていた。そのため、ＺｒＯ2の含有量のみに注意が払われたがゆえに、溶解装置とＺｒＯ2結晶の発生との関連性については何ら注目されていなかった。以上のようなことから、これまでＺｒＯ2の結晶粒を全く含まず、したがってＺｒＯ2マウンドフリーのガラス基板を多量に得ることを実現できなかった。 However, if the glass as the substrate material for the information recording medium is melted with a glass melting apparatus for AZS electrocast refractories, the problem of ZrO 2 mound is likely to occur. The cause was considered that when the amount of ZrO 2 in the glass increases, for example, 5% by weight or more, ZrO 2 becomes difficult to dissolve, and thus an unmelted ZrO 2 is likely to occur. For this reason, attention has been paid only to the content of ZrO 2 , so no attention has been paid to the relationship between the dissolution apparatus and the generation of ZrO 2 crystals. For the above reasons, it has not been possible to obtain a large amount of ZrO 2 mound-free glass substrate so far without containing ZrO 2 crystal grains.
本発明は、このような事情のもとで、ＺｒＯ2マウンドのような高融点物質（ＺｒＯ2，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3など）による表面微小突起の問題がなく、高度の品質が要求される情報記録媒体用ガラス基板に好適に用いられるガラスの製造方法、この方法で得られたガラスを用いてガラス基板ブランクスおよび高品質のガラス基板を生産性よく製造する方法、該ガラス基板を用いた情報記録媒体、並びに前記のＺｒＯ2マウンドの問題などがないガラスの製造方法において用いられるガラス溶解装置を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present invention is free from the problem of surface microprojections caused by a high melting point material such as ZrO 2 mound (ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3, etc.), and requires high quality. A method for producing glass suitably used for a glass substrate for information recording media, a method for producing glass substrate blanks and high-quality glass substrates with high productivity using the glass obtained by this method, and using the glass substrate An object of the present invention is to provide an information recording medium and a glass melting apparatus used in a glass manufacturing method free from the above-described problem of the ZrO 2 mound.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
ＺｒＯ2マウンドの発生原因であるガラス中のＺｒＯ2結晶粒の生成は、ガラス成分のＺｒＯ2原料が難溶性であるためでもなく、また、ガラス組成がＺｒＯ2成分を５重量％以上含有するためでもないことが分かった。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
The generation of ZrO 2 crystal grains in the glass, which is the cause of the generation of the ZrO 2 mound, is not because the ZrO 2 raw material of the glass component is hardly soluble, and because the glass composition contains 5% by weight or more of the ZrO 2 component. But I knew it wasn't.
ＺｒＯ2系マウンド発生のメカニズムは、ガラス成分中のＬｉ元素と、溶解装置における高温のガラスと接触する部分のＡＺＳ系電鋳耐火物に存在するガラス相中のＮａ元素との反応によるものと考えられる。ＡＺＳ系電鋳耐火物はガラス相中に耐火物重量に基づき１〜１０％程度のＮａ2Ｏが構成成分として存在している。したがって、ＡＺＳ系電鋳耐火物のガラス相に含まれているＮａ2ＯのＮａイオンとガラス成分であるＬｉ2ＯのＬｉイオンがイオン交換を起こし、ガラス相中のＮａがＬｉに置き換わったことで軟化を生起してＡＺＳ結晶構造を壊してしまう。その結果、ＡＺＳ系耐火物の形が崩れて破片となり、接触する溶融ガラス内に入り、ガラス相を構成しているＺｒＯ2がガラス内に混入するために、融点の高いＺｒＯ2結晶粒は溶融ガラス中に無数に存在することとなる。 The mechanism of ZrO 2 -based mound generation is thought to be due to the reaction between Li element in the glass component and Na element in the glass phase present in the AZS electrocast refractory in the part that contacts the high-temperature glass in the melting device. It is done. In the AZS electrocast refractory, about 1 to 10% of Na 2 O is present as a constituent component in the glass phase based on the weight of the refractory. Therefore, the Na 2 O Na ion contained in the glass phase of the AZS electrocast refractory and the Li 2 O Li ion which is the glass component caused ion exchange, and the Na in the glass phase was replaced with Li. Causes softening and breaks the AZS crystal structure. As a result, the debris out of shape of the AZS refractory material, enters into the molten glass in contact, in order to ZrO 2 constituting the glass phase is mixed in the glass, higher melting point ZrO 2 grains melt There will be countless numbers in the glass.
一方、ＺｒＯ2を主成分とするジルコニア系耐火物（ＺｒＯ2純度９０重量％以上）はNa成分を殆ど含まないもしくは実質的に含んでいないために、ガラスと耐火物との接触面は滑らかで形も原型をとどめている。その結果、このような耐火物で溶解したガラスには失透や不純物などの欠点は認められなかった。
以上のような事実から、Ｌｉ元素を含むガラスを溶融する場合、使用する電鋳耐火物中に含まれるＮａ2Ｏ不純物濃度は1重量％以下とされ、望ましくは０．５重量％以下である。
On the other hand, zirconia refractory mainly composed of ZrO 2 (ZrO 2 purity of 90 wt% or higher) in order to not contain or substantially contains little Na component, the contact surface between the glass and the refractory is smooth The shape remains the original. As a result, defects such as devitrification and impurities were not recognized in the glass melted with such a refractory.
From the above facts, when melting glass containing Li element, the concentration of Na 2 O impurities contained in the electrocast refractory used is 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less. .
この実験結果から明らかなように、Ｌｉ元素を含むガラスと、Ｎａ元素含有のガラス相を含む電鋳耐火物を使用した溶解装置の組合せが、ガラス材料中にＺｒＯ2系結晶粒を生成する原因であり、Ｌｉ元素を含むガラスを溶解する溶解装置は、その材料として、アルカリを含まない電鋳耐火物を使用することが、高度な品質が要求される、電子用材料、とりわけ磁気ディスク基板材料のような平面平坦性が求められるガラス素材の溶解には、必要不可欠であるとの結論に達した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
As is clear from this experimental result, the combination of a melting device using a glass containing Li element and an electrocast refractory containing a Na element-containing glass phase generates ZrO 2 -based crystal grains in the glass material. In the melting apparatus for melting glass containing Li element, it is necessary to use an electroformed refractory material that does not contain alkali as the material. It was concluded that it is indispensable for melting glass materials that require flatness like this.
The present invention has been completed based on such findings.
すなわち、本発明は、
（１）ガラス原料をガラス溶解装置で溶解し、アルカリ金属元素を含むガラスを製造する方法において、前記溶解装置として、ガラス接触部分の材料がジルコニウムを含み、かつ実質的にアルカリ金属元素を含まない材料で構成されたものを用いることを特徴とするガラスの製造方法、
（２）アルカリ金属元素を含むガラスが、リチウム元素を含むガラスである上記（１）項に記載のガラスの製造方法、
（３）ガラス溶解装置におけるガラス接触部分の材料が、実質的にナトリウム元素を含まない材料で構成されたものである上記（１）または（２）項に記載のガラスの製造方法、
（４）アルカリ金属元素を含むガラスが、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の中から選ばれる少なくとも１種の酸化物を含むガラスである上記（１）、（２）または（３）項に記載のガラスの製造方法、
（５）ガラスが化学強化用ガラスおよび／または結晶化用ガラスである上記（１）ないし（４）項のいずれか１項に記載のガラスの製造方法、
（６）上記（１）ないし（５）項のいずれか１項に記載の方法により製造されたガラスを、溶融状態でプレス成形またはフロート成形することを特徴とするガラス基板ブランクスの製造方法、
（７）上記（６）項に記載の方法により製造されたガラス基板ブランクスに研削、研磨加工を施すことを特徴とするガラス基板の製造方法、
（８）研削、研磨加工を施した後に、化学強化処理を施す上記（７）項に記載のガラス基板の製造方法、
（９）最終研磨加工を施す前にガラスを結晶化させる上記（７）項に記載のガラス基板の製造方法、
（１０）ガラス基板が情報記録媒体用基板である上記（７）、（８）または（９）項に記載のガラス基板の製造方法、
（１１）上記（１０）項に記載の方法で製造された情報記録媒体用基板の主表面に、情報記録層が設けられたことを特徴とする情報記録媒体、および
（１２）ガラス原料を溶解してアルカリ金属を含むガラスを製造するガラス溶解装置において、前記原料を溶解する際にガラスと接触する部分の材料が、ジルコニウムを含み、かつ実質的にアルカリ金属元素を含まない材料で構成されていることを特徴とするガラス溶解装置、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In a method for producing glass containing an alkali metal element by melting a glass raw material with a glass melting apparatus, the glass contact portion material contains zirconium and substantially does not contain an alkali metal element as the melting apparatus. A method for producing glass, characterized by using a material composed of a material;
(2) The method for producing glass according to (1) above, wherein the glass containing an alkali metal element is a glass containing lithium element,
(3) The method for producing glass according to (1) or (2) above, wherein the material of the glass contact portion in the glass melting apparatus is composed of a material that does not substantially contain sodium element,
(4) Item (1), (2) or (3) above, wherein the glass containing an alkali metal element is a glass containing at least one oxide selected from SiO 2 , Al 2 O 3 and ZrO 2. A method for producing the glass according to claim 1,
(5) The method for producing a glass according to any one of (1) to (4) above, wherein the glass is a glass for chemical strengthening and / or a glass for crystallization.
(6) A method for producing glass substrate blanks, characterized in that the glass produced by the method according to any one of (1) to (5) is subjected to press molding or float molding in a molten state,
(7) A method for producing a glass substrate, comprising grinding and polishing the glass substrate blanks produced by the method described in (6) above,
(8) The method for producing a glass substrate according to (7) above, wherein the chemical strengthening treatment is performed after grinding and polishing.
(9) The method for producing a glass substrate according to the above (7), wherein the glass is crystallized before the final polishing process.
(10) The method for producing a glass substrate according to (7), (8) or (9) above, wherein the glass substrate is an information recording medium substrate,
(11) An information recording medium characterized in that an information recording layer is provided on the main surface of an information recording medium substrate produced by the method described in (10) above, and (12) melting a glass raw material In the glass melting apparatus for producing glass containing alkali metal, the material of the portion that comes into contact with the glass when melting the raw material is composed of a material containing zirconium and substantially not containing an alkali metal element. A glass melting device,
Is to provide.
本発明のガラスの製造方法によれば、ＺｒＯ2、またはＺｒＳｉＯ4などのような高融点物質の結晶質が全く存在しない溶解状態として、アルカリ金属元素含有のガラスを生産性よく製造することができる。 According to the glass manufacturing method of the present invention, a glass containing an alkali metal element can be manufactured with high productivity in a dissolved state in which no crystalline substance of a high melting point material such as ZrO 2 or ZrSiO 4 exists. .
また、本発明によれば、炉材に起因するＺｒＯ2やＺｒＳｉＯ4などの高融点物質の結晶質が全く存在しない溶解状態として、アルカリ金属元素含有のガラスを生産性よく製造する溶解装置、高融点物質からなる結晶質を含まないガラス基板ブランクス、および微小結晶質による表面突起をもたない平坦なガラス基板を提供することができる。 Further, according to the present invention, a melting apparatus for producing glass containing an alkali metal element with high productivity as a molten state in which no crystalline substance of a high melting point material such as ZrO 2 or ZrSiO 4 due to the furnace material exists, It is possible to provide a glass substrate blank made of a melting point material that does not contain a crystalline material, and a flat glass substrate that does not have surface protrusions due to a microcrystalline material.
さらに、本発明によれば、微小結晶質による表面突起を持たない平坦な情報記録媒体用ガラス基板を備えた情報記録媒体を提供することができ、高記録密度に対応可能な信頼性の高い情報記録媒体を得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an information recording medium provided with a flat glass substrate for information recording medium that does not have surface protrusions due to microcrystalline, and highly reliable information that can cope with a high recording density. A recording medium can be obtained.
まず、本発明のガラスの製造方法について説明する。
本発明のガラスの製造方法においては、ガラス原料をガラス溶解装置で溶解し、アルカリ金属元素を含むガラスを製造する際に、前記溶解装置として、ガラス接触部分の材料がジルコニウムを含み、かつ実質的にアルカリ金属元素を含まない材料で構成されたものが用いられる。
First, the manufacturing method of the glass of this invention is demonstrated.
In the glass manufacturing method of the present invention, when a glass raw material is melted with a glass melting device to produce a glass containing an alkali metal element, the glass contact portion contains zirconium as the melting device, and substantially Are made of a material that does not contain an alkali metal element.
情報記録媒体用ガラス基板などのガラス基板では、基板強度を向上させる目的で、通常基板の化学強化処理が行われる。この化学強化処理するガラスとしては、ガラス成分としてアルカリ金属元素、特にリチウム元素を含むものが用いられる。 In a glass substrate such as a glass substrate for an information recording medium, a chemical strengthening treatment is usually performed on the substrate in order to improve the substrate strength. As the glass subjected to the chemical strengthening treatment, a glass component containing an alkali metal element, particularly a lithium element is used.
ガラス溶解中における結晶粒の混入は、上記のようにガラス中のアルカリ成分と溶解装置におけるガラス接触部分の炉材のガラス相に含まれるアルカリ成分のイオン交換によって炉材が侵蝕されるために生じる。すなわち、ガラス中のＬｉ2Ｏは溶解時に炉材のガラス相中のナトリウムイオンとのイオン交換する成分でもあるので、炉材にはアルカリ成分を含まないものを使用することが必要である。溶解中のガラスが接触する部分（以下、ガラス接触部分という。）のすべてに、このようなアルカリ金属成分を含まない炉材を使用すれば本発明の目的を達成することができる。とりわけ好ましいガラス接触部分は、加熱用電極を除き、すべてＺｒＯ2系電鋳耐火物よりなる炉材で構成することである。 As described above, mixing of crystal grains during glass melting occurs because the furnace material is corroded by ion exchange between the alkali component in the glass and the alkali component contained in the glass phase of the furnace material at the glass contact portion in the melting apparatus. . That is, since Li 2 O in the glass is also a component that exchanges ions with sodium ions in the glass phase of the furnace material during melting, it is necessary to use a furnace material that does not contain an alkali component. The object of the present invention can be achieved by using such a furnace material that does not contain an alkali metal component for all of the parts (hereinafter referred to as glass contact parts) in contact with the glass being melted. A particularly preferred glass contact portion is composed of a furnace material made of a ZrO 2 -based electrocast refractory, except for the heating electrode.
また、情報記録媒体用基板の材料として結晶化ガラスも優れた性質を有している。情報記録媒体用基板などの平滑な主表面が要求される用途では、結晶相の大きさや密度などの厳密な制御のものに結晶化が行われる。リチウムなどのアルカリ金属を構成成分とする結晶相を析出するには、結晶化ガラスのもとになるガラス（母材ガラス）も当然、そのアルカリ金属を含有する。このガラスの溶解時にも、炉材侵蝕による溶融ガラスの汚染という問題が起る。結晶化工程で上記のような制御を行っても、母材ガラス中に上記汚染による結晶粒の混入があると、その結晶粒が基板表面に異常突起となって現れ、基板表面の平滑性、平坦性を損なうことになる。したがって、アルカリ金属を含む結晶化ガラスの母材ガラスを溶解する際にも、本発明の方法が有効である。 Crystallized glass also has excellent properties as a material for information recording medium substrates. In applications where a smooth main surface is required, such as a substrate for information recording media, crystallization is performed with a strict control of the size and density of the crystal phase. In order to precipitate a crystal phase containing an alkali metal such as lithium as a constituent component, the glass (matrix glass) that is the basis of the crystallized glass naturally also contains the alkali metal. Even when the glass is melted, there arises a problem of contamination of the molten glass due to furnace material erosion. Even if the above-described control is performed in the crystallization process, if there is a mixture of crystal grains due to the contamination in the base glass, the crystal grains appear as abnormal protrusions on the substrate surface, and the smoothness of the substrate surface, Flatness will be impaired. Therefore, the method of the present invention is also effective when melting the base glass of crystallized glass containing alkali metal.
ここで実質的にアルカリ金属成分を含まない炉材とは、溶解されるガラス中のアルカリ金属イオンとのイオン交換によって炉材の侵蝕が生じることのない含有量のアルカリ金属成分を含む炉材と、アルカリ金属成分を含まない炉材とを意味する。前者の場合、溶解温度、ガラス組成、ガラス原料などの条件によってアルカリ金属成分の許容含有量は決まるが、通常、１重量％以下であれば炉材の侵蝕を防ぐことができる。好ましくは０．５重量％以下とする。特にナトリウム元素を含まない炉材が好適である。 Here, the furnace material substantially not containing an alkali metal component is a furnace material containing a content of an alkali metal component that does not cause corrosion of the furnace material by ion exchange with alkali metal ions in the glass to be melted. Means a furnace material that does not contain an alkali metal component. In the former case, the allowable content of the alkali metal component is determined by the conditions such as the melting temperature, glass composition, and glass raw material, but the corrosion of the furnace material can usually be prevented if it is 1% by weight or less. Preferably it is 0.5 wt% or less. A furnace material not containing sodium element is particularly suitable.
上記炉材としては、単斜型ジルコニアと単斜型ジルコニアを結合するガラス相を含む耐火物、ジルコニアを主成分（含有量が最大の成分）とし、ＳｉＯ2を含む電鋳耐火物などを挙げることができる。電鋳耐火物は、耐火物原料を完全に溶融し、溶融物を鋳型に鋳込み、成形、冷却固化することにより得られる。 Examples of the furnace material include a refractory containing a glass phase that combines monoclinic zirconia and monoclinic zirconia, and an electroformed refractory containing zirconia as a main component (a component having the maximum content) and SiO 2. be able to. An electrocast refractory is obtained by completely melting a refractory raw material, casting the melt into a mold, molding, and cooling and solidifying.
本発明のガラスの製造方法は、アルカリ金属元素を含むガラス、特にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の中から選ばれる少なくとも１種の酸化物とアルカリ金属元素を含むガラスの製造に好適である。上記アルカリ金属成分としては、Ｌｉ2Ｏのようなリチウム元素を含む成分の場合、従来の方法と比較して特に顕著な効果を得ることができる。炉材からの混入によってガラス中に微小結晶粒を作りやすいＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2などのガラス中における含有量が少なければ、炉材から混入した物質がガラス中に溶解する可能性も考えられるが、このような成分を含むガラスでは、上記物質の溶解反応が極めて進みにくく、結果的に微小結晶粒を発生させてしまう。したがって、本発明はアルミノシリケートガラスの溶解、製造に適した方法であり、特にＺｒＯ2を含有するアルミノシリケートガラスの製造に好適である。 The method for producing a glass of the present invention is suitable for producing a glass containing an alkali metal element, particularly a glass containing at least one oxide selected from SiO 2 , Al 2 O 3 and ZrO 2 and an alkali metal element. is there. As the alkali metal component, in the case of a component containing a lithium element such as Li 2 O, a particularly remarkable effect can be obtained as compared with the conventional method. If the content of ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2, etc. in the glass, which tends to form fine crystal grains in the glass by mixing from the furnace material, is low, the substance mixed from the furnace material may be dissolved in the glass However, in the glass containing such a component, the dissolution reaction of the substance is extremely difficult to proceed, and as a result, fine crystal grains are generated. Therefore, the present invention is a method suitable for melting and producing an aluminosilicate glass, and particularly suitable for producing an aluminosilicate glass containing ZrO 2 .
具体的には、ＳｉＯ2 ５０〜７０モル％、Ａｌ2Ｏ3 ０〜２０モル％およびＺｒＯ2 ０〜１５モル％を含み、かつアルカリ金属酸化物の合計含有量が０．５〜２５モル％のガラスを挙げることができる。このうち、より好ましいガラスは、アルカリ金属酸化物としてＬｉ2Ｏを含むものであり、Ｌｉ2Ｏを０．５〜２０モル％含むものがさらに好ましい。さらには二価成分であるＣａＯもしくはＭｇＯをＲＯ成分として１０モル％以下含むか、ガラス成分に含まないものがよい。 Specifically, SiO 2 50-70 mol%, Al 2 O 3 0 to 20 mol% and ZrO 2 comprises 0 to 15 mol%, and the total content of alkali metal oxide is 0.5 to 25 mol% Can be mentioned. Among these, a more preferable glass contains Li 2 O as an alkali metal oxide, and more preferably contains 0.5 to 20 mol% of Li 2 O. Further, it is preferable that the divalent component CaO or MgO is contained in an amount of 10 mol% or less as the RO component or not contained in the glass component.
ＳｉＯ2はガラス骨格を形成する主要成分であり、５０モル％未満であると液相温度が下がると共に粘性が下がって成形が困難となり、７０モル％を越えると粘性が上がりすぎて溶解が困難となる。したがってＳｉＯ2の割合は、上記の範囲とすることが好ましい。 SiO 2 is a main component for forming a glass skeleton. If it is less than 50 mol%, the liquidus temperature is lowered and the viscosity is lowered and molding becomes difficult, and if it exceeds 70 mol%, the viscosity is too high to be dissolved. Become. Therefore, the ratio of SiO 2 is preferably in the above range.
Ａｌ2Ｏ3はガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有させるが、２０モル％を越えると溶解性の悪化による未溶解物の生成といった不具合を発生させることがある。したがってＡｌ2Ｏ3の割合は、上記の範囲とすることが好ましい。 Al 2 O 3 is included in order to improve the ion exchange performance on the glass surface. However, if it exceeds 20 mol%, a problem such as generation of an undissolved product due to deterioration in solubility may occur. Therefore, the ratio of Al 2 O 3 is preferably in the above range.
ＺｒＯ2はガラス中で溶解されにくく、微小結晶粒を作りやすい成分であるが、化学的耐久性、基板の強度や硬さ、イオン交換の効率を向上させる成分である。しかしながら、１５モル％を越えると溶融が困難となる。したがってＺｒＯ2の割合は、上記の範囲とすることが好ましい。
アルカリ金属酸化物はガラス表層部でイオン交換処理浴中のアルカリ金属イオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための成分であるが、その合計含有量が０．５モル％未満であると化学強化による強度の増強には不充分となり、２５モル％を越えると化学的耐久性の低下を招くことがある。したがってアルカリ金属酸化物の合計含有量は、上記の範囲とすることが好ましい。
ZrO 2 is a component that is difficult to dissolve in glass and easily forms fine crystal grains, but is a component that improves chemical durability, substrate strength and hardness, and ion exchange efficiency. However, if it exceeds 15 mol%, melting becomes difficult. Therefore, the ratio of ZrO 2 is preferably in the above range.
The alkali metal oxide is a component for chemically strengthening the glass by being ion-exchanged with the alkali metal ion in the ion-exchange treatment bath at the glass surface layer portion, but the total content is less than 0.5 mol%. In some cases, the strength is not sufficiently enhanced by chemical strengthening, and when it exceeds 25 mol%, chemical durability may be lowered. Therefore, the total content of alkali metal oxides is preferably in the above range.
アルカリ金属酸化物において、Ｌｉ2Ｏはガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてＮａイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための成分であるが、０．５モル％未満であるとヤング率を低下させる原因となり、２０モル％を越えると化学的耐久性の低下を招くことがある。したがってＬｉ2Ｏの割合は、上記の範囲とすることが好ましい。
好ましい組成について、以下にさらに例示する。
In the alkali metal oxide, Li 2 O is a component for chemically strengthening the glass by being ion-exchanged mainly with Na ions in the ion-exchange treatment bath in the glass surface layer portion, but it is less than 0.5 mol%. If it exists, it will cause a decrease in Young's modulus, and if it exceeds 20 mol%, chemical durability may be reduced. Therefore, the ratio of Li 2 O is preferably in the above range.
The preferred composition is further exemplified below.
重量％表示で、ＳｉＯ2を６０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3を５〜１８％、Ｌｉ2Ｏを４〜１０％、Ｎａ2Ｏを４〜１５％、ＺｒＯ2を３〜１５％含むガラス。前記組成範囲内にあって、特にＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2の重量比が０．５〜２．０かつＡｌ2Ｏ3／ＺｒＯ2の重量比が０．４〜２．５であるガラス。（ガラス１）
モル％表示で、ＳｉＯ2を３５〜６５％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜１５％未満、Ｌｉ2Ｏを４〜２０％、Ｎａ2Ｏを０〜８％、Ｎａ2ＯとＬｉ2Ｏを合計量で３〜３０％、ＴｉＯ2を０．１〜３０％、ＣａＯを１〜４５％、ＭｇＯを前記ＣａＯとの合計量で５〜４０％含むガラス。（ガラス２）
モル％表示で、ＳｉＯ2を５０〜７０％, Ａｌ2Ｏ3を１〜３０％, Ｌｉ2Ｏを１〜２０％, アルカリ金属総量（Ｌｉ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ+Ｋ2Ｏ）で１〜２５％, ＣａＯ+ＭｇＯ合計量で０〜１０％, ＺｒＯ2を０〜５％, ＴｉＯ2を０〜４％含むガラス。（ガラス３）
なお、ガラス１および２は、化学強化に適したガラスであり、ガラス３は、結晶化ガラスの母材ガラス（熱処理により結晶化される前のガラス）に適したガラスである。
Glass containing 60 to 75% SiO 2 , 5 to 18% Al 2 O 3 , 4 to 10% Li 2 O, 4 to 15% Na 2 O and 3 to 15% ZrO 2 in terms of% by weight. . A glass having a weight ratio of Na 2 O / ZrO 2 in the composition range of 0.5 to 2.0 and Al 2 O 3 / ZrO 2 of 0.4 to 2.5. (Glass 1)
By mol%, a SiO 2 35~65%, Al 2 O 3 less than 0.1% to 15%, 4-20% of Li 2 O, 0 to 8% of Na 2 O, Na 2 O and Li 2 A glass containing 3 to 30% in total amount of O, 0.1 to 30% of TiO 2, 1 to 45% of CaO, and 5 to 40% of MgO in total amount with CaO. (Glass 2)
In terms of mol%, SiO 2 is 50 to 70%, Al 2 O 3 is 1 to 30%, Li 2 O is 1 to 20%, and the total amount of alkali metals (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) is 1 Glass containing ˜25%, CaO + MgO total amount 0-10%, ZrO 2 0-5%, TiO 2 0-4%. (Glass 3)
Glasses 1 and 2 are glasses suitable for chemical strengthening, and glass 3 is a glass suitable for a base glass of crystallized glass (glass before being crystallized by heat treatment).
上記ガラスの溶解においては、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物など原料を所定の量、秤取し、混合して調合原料とし、これを通常１１５０〜１６００℃、好ましくは１２００〜１５００℃の温度に加熱した溶解装置に投入、溶解、清澄後、攪拌して均一化し、溶融ガラスを得る。これを所望の形状に成形して、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2の全量が溶融状態で含まれる、すなわち上記成分がすべて非晶質状態で含まれるガラスが得られる。上記ガラスの溶解で使用される溶解装置は、上述したものである。 In the melting of the glass, raw materials such as oxides, carbonates, nitrates and hydroxides are weighed in a predetermined amount and mixed to prepare a mixed raw material, which is usually 1150 to 1600 ° C, preferably 1200 to 1500 ° C. After being charged into a melting apparatus heated to a temperature of 1, melted and clarified, the mixture is stirred and homogenized to obtain a molten glass. This is formed into a desired shape to obtain a glass in which all of SiO 2 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 are contained in a molten state, that is, the above components are all contained in an amorphous state. The melting apparatus used for melting the glass is as described above.
なお、ガラス中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2の全量が溶融状態で含まれているかどうかは、肉眼、顕微鏡もしくは単光色における乱反射によって確認することができる。 Whether or not the total amount of SiO 2 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 in the glass is contained in a molten state can be confirmed by the naked eye, a microscope, or irregular reflection in a single light color.
次に、本発明のガラス基板ブランクスおよびガラス基板の製造方法について説明する。
本発明のガラス基板ブランクスの製造方法においては、上述の方法により製造されたガラスを溶融状態でプレス成形またはフロート成形してガラス基板ブランクスを製造する。高い生産性のもと高品質の情報記録媒体用ガラス基板を製造する場合には、上述した方法で作製された溶融状態のガラスを、プレス成形可能な温度にあるときにプレス成形して、基板に近似する形状を有する基板ブランクスを作製するのがよい。このブランクスをアニールした後、基板形状に研削、研磨加工を施して主表面が極めて高度に平坦、平滑化されたガラス基板を作製する。そして、必要に応じてガラス基板の強度を向上させるべく、基板を化学強化もしくは熱処理で結晶化してもよい。
Next, the manufacturing method of the glass substrate blanks and glass substrate of this invention is demonstrated.
In the manufacturing method of the glass substrate blank of this invention, the glass manufactured by the above-mentioned method is press-molded or float-molded in a molten state, and a glass substrate blank is manufactured. When manufacturing a high-quality glass substrate for an information recording medium with high productivity, the glass in a molten state produced by the above-described method is press-molded at a temperature at which press-molding is possible, and the substrate It is preferable to produce a substrate blank having a shape approximating to. After the blanks are annealed, the substrate shape is ground and polished to produce a glass substrate whose main surface is extremely flat and smooth. Then, if necessary, the substrate may be crystallized by chemical strengthening or heat treatment in order to improve the strength of the glass substrate.
ガラス基板ブランクスの製造は、上記方法で溶解され、均質化された溶融ガラスを流出パイプで、成形面上に、好ましくは粉末状離型剤が塗布され、所定温度に加熱された下型の成形面上に所定量、供給され、ガラスの温度がプレス成形可能な温度範囲を下回らないうちに、所定温度に加熱された上型と下型、あるいは前記上下型に加えて胴型を用いて、ブランクス形状にプレス成形される。その後、成形品の温度がガラス転移温度付近になった時点で成形品を成形型から取り出す。この成形品をガラスの歪み点付近まで急冷した後、アニール炉中でアニールし、基板ブランクスを得る。なお、プレス成形から成形品の型取り出しまでの間、成形品の反りを直すために成形品を加圧してもよい。また、溶融ガラスの下型上への供給において、ガラスの温度はガラスが連続して流出パイプから流出可能であり、失透しない温度範囲に調整することが肝要である。このようにして得られたガラス基板ブランクスは、溶解されたガラスと同じ組成を有しており、ＺｒＯ2、あるいはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3の結晶粒を含有していない。ここではブランクスの製造方法として、プレス成形法を例にして説明したが、フロート成形法で基板ブランクスを成形してもよいし、あるいはダウンドロー成形法など、従来公知の他の成形法も採用することができる。また、いずれの成形法においても、成形時および成形後の処理でガラスの失透による結晶化が起きないようにすることが望ましい。 The glass substrate blanks are produced by melting the molten glass homogenized by the above-mentioned method with an outflow pipe, forming a lower mold that is preferably coated with a powder release agent on the molding surface and heated to a predetermined temperature. A predetermined amount is supplied on the surface, and before the temperature of the glass falls below the temperature range in which press molding can be performed, using an upper mold and a lower mold heated to a predetermined temperature, or a barrel mold in addition to the upper and lower molds, Press-molded into a blank shape. Thereafter, the molded product is taken out from the mold when the temperature of the molded product becomes near the glass transition temperature. The molded product is rapidly cooled to near the strain point of the glass and then annealed in an annealing furnace to obtain a substrate blank. In addition, you may pressurize a molded product in order to correct the curvature of a molded product from press molding to the mold taking-out of a molded product. Further, in supplying the molten glass onto the lower mold, it is important to adjust the temperature of the glass to a temperature range in which the glass can continuously flow out from the outflow pipe and does not devitrify. The glass substrate blanks thus obtained have the same composition as the melted glass and do not contain ZrO 2 , SiO 2 , or Al 2 O 3 crystal grains. Here, the press forming method has been described as an example of the blanks manufacturing method, but the substrate blanks may be formed by a float forming method, or other conventionally known forming methods such as a down draw forming method may be employed. be able to. In any molding method, it is desirable that crystallization due to glass devitrification does not occur during molding and after the molding.
このようにして得られたガラス基板ブランクスには、研削、研磨加工が施され、ガラス基板に仕上げられる。研削、研磨加工は周知の方法を用いることができるが、本発明のガラス基板ブランクスは、ＺｒＯ2、またはＺｒＳｉＯ4の結晶質を含まない。これらの結晶質はいずれもアモルファス状態のガラスと比べ、高い硬度を有しており、基板ブランクスが上記結晶質を含むと、基板の主表面を研削、研磨によって形成する際、硬度の差によってアモルファス質の研磨スピードが結晶質の研磨スピードよりも著しく速くなるので、結晶質の突起が基板表面に形成されやすくなる。しかし、本発明の基板ブランクスは上記結晶質を含まないので、得られたガラス基板は上記突起が形成されず、高記録密度を有する情報記録媒体用基板として好適である。 The glass substrate blanks thus obtained are ground and polished, and finished into a glass substrate. Although a well-known method can be used for grinding and polishing, the glass substrate blank of the present invention does not contain ZrO 2 or ZrSiO 4 crystalline material. All of these crystalline materials have higher hardness than glass in an amorphous state, and when the substrate blank contains the above crystalline materials, the amorphous surface is formed by the difference in hardness when the main surface of the substrate is formed by grinding and polishing. Since the quality polishing speed is significantly faster than the crystalline polishing speed, crystalline protrusions are more likely to be formed on the substrate surface. However, since the substrate blank of the present invention does not contain the above crystalline material, the obtained glass substrate does not have the projections and is suitable as a substrate for information recording media having a high recording density.
次に、化学強化処理について説明する。研削、研磨加工が施された基板をアルカリ金属イオンを含む溶融塩に浸漬して、ガラス基板中のアルカリ金属イオンと溶融塩中のアルカリ金属イオンとがイオン交換するように処理を施す。この際、溶融塩中に含まれるアルカリ金属イオンは、イオン交換されるガラス中のアルカリ金属イオンのイオン半径よりも大きなものを選択する。例えば、ガラス基板がリチウムイオンを含む場合、溶融塩はナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンを含むものが望ましく、ガラス基板がナトリウムイオンを含む場合、溶融塩はカリウムイオンを含むものが望ましい。本発明におけるガラス基板にはリチウムイオンおよびナトリウムイオンが含まれるので、溶融塩としてはナトリウムイオンおよびカリウムイオンを含むものが好ましい。溶融塩としては、これらアルカリ金属の硝酸塩を用いることが好ましいが、硫酸塩、硫酸水素塩、炭酸塩、炭酸水素塩、ハロゲン化物なども用いることができる。化学強化の効率を向上させる上から基板を構成するガラスは、ガラス成分としてＺｒＯ2を含むことが好ましいが、ＺｒＯ2を含むガラスは溶解の際に炉材から混入するＺｒＯ2が結晶相として残留しやすい。しかし、本発明によればガラスがガラス成分としてＺｒＯ2を含んでいても、炉材からＺｒＯ2が混入することがないので、ＺｒＯ2結晶質を含まないガラス基板を得ることができ、化学強化されたガラス基板を高生産性のもと製造することができる。なお、化学強化されたガラス基板は、必要に応じてアルカリ溶出処理を行ってもよい。 Next, the chemical strengthening process will be described. The substrate that has been subjected to grinding and polishing is immersed in a molten salt containing alkali metal ions, and treatment is performed so that the alkali metal ions in the glass substrate and the alkali metal ions in the molten salt are ion-exchanged. At this time, the alkali metal ion contained in the molten salt is selected to be larger than the ion radius of the alkali metal ion in the glass to be ion-exchanged. For example, when the glass substrate contains lithium ions, the molten salt preferably contains sodium ions and / or potassium ions, and when the glass substrate contains sodium ions, the molten salt preferably contains potassium ions. Since the glass substrate in the present invention contains lithium ions and sodium ions, the molten salt preferably contains sodium ions and potassium ions. As the molten salt, nitrates of these alkali metals are preferably used, but sulfates, hydrogen sulfates, carbonates, hydrogen carbonates, halides, and the like can also be used. The glass constituting the substrate from the top to increase the efficiency of chemical strengthening, but it preferably contains ZrO 2 as a glass component, residual ZrO 2 glass containing ZrO 2 is to be mixed from the furnace material during dissolution as a crystal phase It's easy to do. However, according to the present invention, even if the glass contains ZrO 2 as a glass component, since ZrO 2 is not mixed from the furnace material, a glass substrate containing no ZrO 2 crystal can be obtained, and chemical strengthening can be achieved. The manufactured glass substrate can be manufactured with high productivity. The chemically strengthened glass substrate may be subjected to alkali elution treatment as necessary.
また、本発明においては、最終研磨加工を施す前にガラスを結晶化させて結晶化ガラスにしてから研磨加工を施し、ガラス基板を作製してもよい。 In the present invention, the glass substrate may be produced by crystallizing the glass to obtain crystallized glass before the final polishing process and then performing the polishing process.
このようにして得られたガラス基板は、極めて平坦かつ平滑な主表面を有しており、主表面上にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2の結晶質からなる突起をもたない。したがって、情報記録媒体用基板として好適である。 The glass substrate thus obtained has a very flat and smooth main surface, and has no protrusions made of crystalline SiO 2 , Al 2 O 3 , or ZrO 2 on the main surface. Therefore, it is suitable as a substrate for an information recording medium.
この基板を磁気記録媒体用基板に用いた場合、高記録密度に対応して記録媒体表面と書込み読取りヘッドの距離を接近させても、媒体表面と上記ヘッドが接触、衝突することなく、ヘッドを浮上させることができる。そのため、高い信頼性を有する情報記録媒体を提供することができる。このような基板の主表面に情報記録層（例えば、磁気記録媒体の場合は磁性層）、あるいは必要に応じて記録層を保護する保護層などを設けて多層化し、周知の方法で情報記録媒体を得ることができる。なお、上記情報記録媒体用ガラス基板の主表面の平坦度は、表面粗さ（Ｒａ）で２０ｎｍ以下である。 When this substrate is used as a magnetic recording medium substrate, the head does not come into contact with or collide with the medium surface even if the distance between the recording medium surface and the writing / reading head is made closer to the high recording density. Can surface. Therefore, an information recording medium having high reliability can be provided. An information recording medium (such as a magnetic layer in the case of a magnetic recording medium) is provided on the main surface of such a substrate, or if necessary, a protective layer for protecting the recording layer, and the like, and the information recording medium is formed by a known method. Can be obtained. In addition, the flatness of the main surface of the glass substrate for information recording media is 20 nm or less in terms of surface roughness (Ra).
また、上記基板として、ＺｒＯ2を含むアルミノシリケートガラスを用い、化学強化処理を施したものは、耐候性、機械強度に優れた信頼性の高いものであるとともに、ディスク状の情報記録媒体の高速回転に対する高安定性も備えている。 In addition, the above-mentioned substrate using aluminosilicate glass containing ZrO 2 and subjected to chemical strengthening treatment is highly reliable in terms of weather resistance, mechanical strength, and high speed of a disk-shaped information recording medium. High stability against rotation is also provided.
本発明はまた、ガラス原料を溶解してアルカリ金属を含むガラスを製造する際に用いられるガラス溶解装置として、前記原料を溶解する際にガラスと接触する部分の材料が、ジルコニウムを含み、かつ実質的にアルカリ金属元素を含まない材料で構成されている装置をも提供する。 The present invention also provides a glass melting apparatus used when a glass raw material is melted to produce a glass containing an alkali metal, and the material of the portion that comes into contact with the glass when melting the raw material contains zirconium and is substantially In addition, an apparatus that is made of a material that does not contain an alkali metal element is also provided.
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
実施例
本実施例におけるガラス溶融槽は、電鋳耐火物を組み合わせて製作した容器にガラス原料を投入、加熱して溶融ガラスにするものである。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by this example.
Example The glass melting tank in the present example is one in which a glass raw material is charged into a container manufactured by combining electrocast refractories and heated to form molten glass.
図１は、本実施例におけるガラス溶解槽の平面図（イ）、正面図（ロ）および側面図［左側面図（ハ）、右側面図（ニ）］である。 FIG. 1 is a plan view (b), a front view (b) and a side view [left side view (c), right side view (d)] of a glass melting tank in the present embodiment.
図１で示される溶解槽においては、ガラス原料を溶解する部分を最前段（左側）に備え、ここにガラス原料が投入される。この溶解槽は４方向からなる側面と底面で構成され、槽手前（左側）に原料投入口（ａ）と槽後方（右側）に溶融ガラスの出口（ｂ）を備えている。溶融ガラスと接触する部分すべてにアルカリ金属を含まない電鋳耐火物を使用している。 In the melting tank shown in FIG. 1, a portion for melting the glass raw material is provided in the foremost stage (left side), and the glass raw material is charged here. This melting tank is composed of a side surface and a bottom surface in four directions, and is provided with a raw material charging port (a) in front of the tank (left side) and a molten glass outlet (b) on the rear side (right side) of the tank. Electrocast refractories that do not contain alkali metals are used in all parts that come into contact with molten glass.
溶解槽上部にセリ（図示せず）と呼ばれる煉瓦でできた屋根と加熱燃焼バーナー（図示せず）、ガスの排出口を備えている。図１で示すように溶解槽手前の（ａ）部からガラス原料を間欠もしくは連続式で投入する。加熱方法はガラス液面上部に可燃性ガス（ブタン、プロパンなど）と支燃性ガス（空気、酸素など）を混合したガスをバーナーで燃やして溶融する方法か、または溶融ガラスに直接通電電極（ＳｎＯ2, ＭｏＯ2など）を接触させて加熱する方法、またはその両方を併用することができる。このような加熱方法で溶融したガラスはアルカリ金属を含まない耐火物に接触しながら順に（ａ）→（ｂ）へと流動する。（ｂ）部はガラスの出口であり、溢れたガラスは次の槽、例えば、清澄槽、攪拌などにより溶融ガラスを均質化する作業槽へ順次流れていく。清澄槽も溶解槽と同様、溶融ガラスが接触する部分をアルカリ金属を含まない電鋳耐火物を用いるか、白金製または白金合金製とすればよい。作業槽は白金または白金合金により構成すればよい。なお、上記溶解槽では溶融ガラスの清澄も行うこともできる。 A roof made of brick called seri (not shown), a heating combustion burner (not shown), and a gas outlet are provided at the upper part of the dissolution tank. As shown in FIG. 1, the glass material is charged intermittently or continuously from the part (a) before the melting tank. The heating method is a method in which a gas in which a combustible gas (butane, propane, etc.) and a combustion-supporting gas (air, oxygen, etc.) are mixed at the upper part of the glass surface is burned with a burner and melted. SnO 2 , MoO 2, etc.) may be contacted and heated, or both may be used in combination. Glass melted by such a heating method flows in order from (a) to (b) in contact with a refractory containing no alkali metal. Part (b) is the glass outlet, and the overflowed glass sequentially flows to the next tank, for example, a clarification tank, a work tank for homogenizing the molten glass by stirring and the like. Similarly to the melting tank, the clarification tank may be made of an electroformed refractory that does not contain an alkali metal, or made of platinum or a platinum alloy at the part where the molten glass contacts. The work tank may be made of platinum or a platinum alloy. In the melting tank, the molten glass can be clarified.
図１に示すような溶解槽の場合、ガラス液面は側壁の高さの６０〜８０％程度が一般的であるが、それ以下でも構わない。 In the case of a melting tank as shown in FIG. 1, the glass liquid surface is generally about 60 to 80% of the height of the side wall, but it may be less than that.
なお、本実施例では、溶融ガラスと接触する部分にアルカリ金属を含まない耐火物を使用したが、アルカリ金属の含有量が極めて低レベル（１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下）に制限された市販の耐火物を使用することもできる。このような耐火物として、単斜型ジルコニア９４重量％がガラス相６重量％中に分散した電鋳耐火物などを例示できる。耐火物中のＮａ2Ｏの含有量は０．３重量％以下に抑えられており、主成分の他、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2などを少量含むものもある。 In this example, a refractory containing no alkali metal was used in the portion in contact with the molten glass, but the content of alkali metal was extremely low (1 wt% or less, preferably 0.5 wt% or less). It is also possible to use a commercially available refractory limited to the above. An example of such a refractory is an electroformed refractory in which 94% by weight of monoclinic zirconia is dispersed in 6% by weight of a glass phase. The content of Na 2 O in the refractory is suppressed to 0.3% by weight or less, and there are some containing a small amount of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 and the like in addition to the main component.
このような溶解装置を用い、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＺｒＯ2を含む溶融ガラス１が得られるガラス原料、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯを含む溶融ガラス２が得られるガラス原料、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2を含む溶融ガラス３が得られるガラス原料をそれぞれ溶解した。 Using such a melting apparatus, a glass raw material from which a molten glass 1 containing SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, Na 2 O, ZrO 2 is obtained, SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, Na A glass raw material from which molten glass 2 containing 2 O, TiO 2 , CaO, and MgO can be obtained, SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, ZrO 2 , TiO 2 The glass raw material from which the molten glass 3 containing was obtained was melt | dissolved, respectively.
それぞれのガラス原料を溶解した後も、長時間にわたって溶融ガラスと接触していた耐火物には全く侵食が見られず、溶解槽のメンテナンスは、通常のレベルで十分である。 Even after each glass raw material is melted, no erosion is observed in the refractory that has been in contact with the molten glass for a long time, and the maintenance of the melting tank is sufficient at a normal level.
溶融ガラス１〜３を、以下の２つの成形方法によって情報記録媒体用基板ブランクを作製した。 Information recording medium substrate blanks were produced from the molten glasses 1 to 3 by the following two molding methods.
第１の成形方法は、上記溶解装置に接続された白金合金製の流出パイプから、一定スピードで清澄、均質化された溶融ガラス１〜３を流出し、流出するガラスを次々と金型（下型）で受け、前記下型と、下型に対向する上型によってプレスし、薄板円盤状ガラスに成形するというものである。薄板状ガラスはアニール炉に搬送されアニールされる。溶融ガラス１および２より成形された薄板円盤状ガラスは、外径、内径加工、表面の研削、研磨加工が施された後、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの混合溶融塩に浸漬することによって、化学強化され、ディスク状の情報記録媒体用ガラス基板となる。 In the first forming method, from the platinum alloy outflow pipe connected to the melting device, clarified and homogenized molten glass 1 to 3 are flowed out at a constant speed, and the outflowing glass is successively casted into a mold (lower Mold) and pressed by the lower mold and the upper mold facing the lower mold, and formed into a thin disc-shaped glass. The thin glass is transported to the annealing furnace and annealed. The thin disc-shaped glass formed from the molten glass 1 and 2 is chemically strengthened by being immersed in a mixed molten salt of sodium nitrate and potassium nitrate after being subjected to outer diameter, inner diameter processing, surface grinding, and polishing. Thus, a disk-shaped glass substrate for an information recording medium is obtained.
また、溶融ガラス３より形成された薄板状ガラスは、外径、内径、表面の研削、研磨、熱処理による結晶化の工程を含む一連の工程を経てディスク状の情報記録媒体用結晶化ガラス基板となる。 Further, the thin glass formed from the molten glass 3 is subjected to a series of steps including a crystallization step by outer diameter, inner diameter, surface grinding, polishing, and heat treatment. Become.
上記いずれの薄板状ガラス、基板にも溶解時の汚染による表面の微小突起は全く認められず、すべて情報記録媒体用基板としての要求を満たすものであった。 None of the above thin glass sheets and substrates were found to have microscopic protrusions on the surface due to contamination at the time of dissolution, and all satisfied the requirements for substrates for information recording media.
第２の成形方法は、清澄、均質化された溶融ガラス１〜３をフロート成形して、薄板状ガラスを成形するというものである。フロート成形によって得られた薄板状ガラスはアニールされた後に、円盤状に加工される。その後の工程は、第1の成形方法と同様にして、ディスク状の情報記録媒体用基板を得た。上記いずれの薄板状ガラス、基板にも溶解時の汚染による表面の微小突起は全く認められず、すべて情報記録媒体用基板としての要求を満たすものであった。 The second forming method is to form a glass sheet by float forming the clarified and homogenized molten glass 1 to 3. The thin glass obtained by float forming is annealed and then processed into a disk shape. Subsequent steps were carried out in the same manner as in the first molding method to obtain a disk-shaped information recording medium substrate. None of the above thin glass sheets and substrates were found to have microscopic protrusions on the surface due to contamination at the time of dissolution, and all satisfied the requirements for substrates for information recording media.
これらの基板上に磁気記録層を含む多層膜を形成し、情報記録媒体を作製した。 A multilayer film including a magnetic recording layer was formed on these substrates to produce an information recording medium.
以上のように、溶融ガラスと接触する部分にアルカリ金属を実質的に含まない炉材を使用したので、アルカリ金属成分を含むガラスでも、炉材の混入による溶融ガラスの汚染を防ぐことが可能となり、高融点物質の結晶質を含まないアルカリ金属成分を含むガラス、前記ガラスからなる化学強化された基板、前記ガラスを熱処理して得られる結晶化ガラスからなる基板を高い生産性のものに安定して製造することができる。またこのような基板を用いて磁気ディスクなどの情報記録媒体を製造することにより、情報記録媒体を高い生産性のもとに安定して製造することもできる。
比較例
ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3を主要構成成分とし、その他、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏなどを含む耐火物を用いた溶解槽で、上記ガラス原料の溶解を行った。なお、この耐火物中のＮａ2Ｏ含有量は１．５重量％であった。溶解を連続して行ったところ、溶融ガラスと接触する部分の耐火物に侵蝕が発生した。このようにして溶解されたガラスを清澄、攪拌して、流出パイプから金型上に供給し、情報記録媒体用基板のブランクをプレス成形した。ブランクをアニールして歪みを除去した後、表面に研削、研磨加工を施して基板とした。この基板表面を観察したところ、微小な突起が認められた。この突起を分析したところ、ジルコニアからなることがわかった。この突起はヘッドクラッシュの原因となるため、磁気ディスク用基板として使用することができなかった。
As described above, since the furnace material that does not substantially contain alkali metal is used in the portion that comes into contact with the molten glass, it is possible to prevent contamination of the molten glass due to mixing of the furnace material even with glass that contains an alkali metal component. , A glass containing an alkali metal component not containing a crystalline substance of a high melting point material, a chemically strengthened substrate made of the glass, and a substrate made of crystallized glass obtained by heat-treating the glass with high productivity. Can be manufactured. Also, by manufacturing an information recording medium such as a magnetic disk using such a substrate, the information recording medium can be stably manufactured with high productivity.
Comparative Example The glass raw material was melted in a melting tank using refractories containing ZrO 2 and Al 2 O 3 as main components and containing SiO 2 and Na 2 O. The Na 2 O content in this refractory was 1.5% by weight. When melting was carried out continuously, corrosion occurred in the refractory in the part in contact with the molten glass. The glass melted in this way was clarified and stirred, and supplied from an outflow pipe onto a mold, and a blank for an information recording medium substrate was press-molded. The blank was annealed to remove distortion, and then the surface was ground and polished to obtain a substrate. When the substrate surface was observed, minute protrusions were observed. When this protrusion was analyzed, it was found to be composed of zirconia. Since these protrusions cause a head crash, they could not be used as a magnetic disk substrate.
本発明のガラスの製造方法によれば、ＺｒＯ2、またはＺｒＳｉＯ4などのような高融点物質の結晶質が全く存在しない溶解状態として、アルカリ金属元素含有のガラスを生産性よく製造することができる。 According to the glass manufacturing method of the present invention, a glass containing an alkali metal element can be manufactured with high productivity in a dissolved state in which no crystalline substance of a high melting point material such as ZrO 2 or ZrSiO 4 exists. .
また、本発明によれば、炉材に起因するＺｒＯ2やＺｒＳｉＯ4などの高融点物質の結晶質が全く存在しない溶解状態として、アルカリ金属元素含有のガラスを生産性よく製造する溶解装置、高融点物質からなる結晶質を含まないガラス基板ブランクス、および微小結晶質による表面突起をもたない平坦なガラス基板を提供することができる。 Further, according to the present invention, a melting apparatus for producing glass containing an alkali metal element with high productivity as a molten state in which no crystalline substance of a high melting point material such as ZrO 2 or ZrSiO 4 due to the furnace material exists, It is possible to provide a glass substrate blank made of a melting point material that does not contain a crystalline material, and a flat glass substrate that does not have surface protrusions due to a microcrystalline material.
さらに、本発明によれば、微小結晶質による表面突起を持たない平坦な情報記録媒体用ガラス基板を備えた情報記録媒体を提供することができ、高記録密度に対応可能な信頼性の高い情報記録媒体を得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an information recording medium provided with a flat glass substrate for information recording medium that does not have surface protrusions due to microcrystalline, and highly reliable information that can cope with a high recording density. A recording medium can be obtained.
（ａ）ガラス原料の投入口
（ｂ）溶融ガラスの出口
(A) Glass raw material inlet (b) Molten glass outlet
Claims (8)
製造されたガラスを、溶融状態でダウンドロー成形してガラス基板ブランクスを製造し、
製造されたガラス基板ブランクスに研磨加工を施し、主表面の平坦度が表面粗さ（Ｒａ）で２０ｎｍ以下のガラス基板を得る
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 Due to the material of the glass contact portion, the glass melting device is composed of a glass raw material, which is composed of a material containing ZrO 2 having a purity of 90% by weight or more and substantially free of alkali metal elements. Melting in the absence of ZrO 2 crystalline, producing glass containing lithium ;
The produced glass is down-draw molded in a molten state to produce glass substrate blanks,
A method for producing a glass substrate, comprising polishing the produced glass substrate blank to obtain a glass substrate having a main surface flatness of 20 nm or less in terms of surface roughness (Ra) .
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