JPH01201043A

JPH01201043A - 高強度ガラス

Info

Publication number: JPH01201043A
Application number: JP2550988A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Morisane; 敏倫森実
Original assignee: ETA G K KK
Current assignee: ETA G K KK
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-14
Also published as: JPH0440301B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気、電子部品、磁気記録、光記録、光磁気装
置及び再生装置、特に磁気、光、光磁気装置の貯蔵素子
となるメモリーデスク、ソフト及び（固定）ハードディ
スク、光ディスク、光磁気ディスク磁気ディスク基板等
高強度の高密度記録用ディスク基板並びに樹脂成形体特
にディスク基板及び眼鏡用樹脂レンズその他樹脂製品の
成形用型材質に関する。

（従来の技術）最近のエレクトロニクス技術、特にコンピューターに代
表される情報関連技術の進展に伴って、より本格的な情
報化社会への対応が既に始まっている。半導体レーザー
を用いて文書、データ、写真、ＴＶ画像等の情報を迅速
に記録再生できる光デイスクメモリーは、従来の磁気メ
モリーと比較して、記録密度が５０乃至５００倍あり、
大量の情報を蓄積するデバイスとして、実用化されてい
る。

光デイスクメモリーはＣＤ（コンパクトディスク）やＶ
Ｄ（ビデオディスク）からＣＤ−ＲＯＭ、追記型ディス
クへと発展し、消去再生書き込み可能な光磁気型ディス
クの登場もま近いものとみられている。

光メモリーの特徴としては下記のごとくである。

・非接触で記録再生が可能である。

・ランダムアクセスが可能である。

・複製盤が安価である。

・高密度、高容量化が可能である。

以上の様な特徴を活かしながら、光ディスクは■Ｄ、Ｃ
Ｄ等の民生用から、映像ファイリング、文書ファイリン
グのようなＯＡ機器、情報処理機器へと用途が拡大し、
今後は計Ｘ機用途への拡大のための更に高い信顛性、高
速性が課題となっている。これらのディスク基板の材料
には現在のところ安価かつ加工性に優れたプラスチック
が圧倒的に使用されており、また一部の追記型大型コー
ドデータ用光ディスクには化学強化ガラスがテスト使用
されているのみである。

Ｅ記化学強化ガラスは結晶化ガラス、イオン交換（Ｎａ
＋をに＋に置換）によって表面薄層のみが化学強化され
たガラス基板等がある。

表面薄層が化学強化されたガラスは、第１図に示すとお
り、ガラス基板１の表面層（強化層）２を化学的に強化
し、その表面層２のＦに膜質（又は合わせ材質）３を有
している。この場合、表面層２は基板１に対して圧縮（
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）膜質３は表面層２に対して引
っ張り（ｔｅｎｓｉｏｎ）となることが必要である。

（発明が解決しようとする問題点）プラスチック基板は、熱による変形、複屈折性、吸湿に
よる反り等の欠点のため、高密度、高容量化には不適切
である。又、化学強化された基板については、表面層２
に置換イオンが深く入り過ぎた場合は、剥離現象又は収
縮方向に割れ現象が生ずる欠点がある。膜質３とガラス
基板ｌが複合体を形成するためには、ガラス基板１と膜
質３との膨張係数を一致させることが必要である。しか
しながら膜質３が無機材質、有機材質を問わずそれから
のイオン移動等の反応現象により表面層２が浸食されそ
の強度が低下し、合わせ面を通して何等かの形で引っ張
り応力が入った場合、爆発的な破壊現象が起こりうる。

このように化学強化ガラスを素材とするガラス基板は非
常に危険を伴うものであり、単体で使用する以外は不可
能な場合が多い。

このように基板材としてのプラスチック及びガラスはそ
れぞれ一長一短があり、用途に応した使い方がなされて
いくであろう、しかし今後高性能化が要求されるディス
ク材料としては対応しきれない。光、磁気ディスクの基
板としては、耐熱性、ａ械的強度、高加工精度、非複屈
折性等の性質をもつガラスセラミック基板でなければな
らない。

今後の技術動向にそった基板の要求特性を考慮すると、
光ディスクでは光スポツト位置の制御が電子光学的に行
われるが、この制御には物理的な範囲の制約があるので
、ディスク基板自体の機械的特性も充分良好でなければ
ならない。周辺方向にうねりがあったり丸材に配向性が
あると、回転時のＦ￥擦低抵抗よって発生する熱により
面振れが生し、又、反りが大きいとレンズ面に接触し、
偏芯が大きいと動作が不安定になる。従って基板の平１
０度、同心度が特に重要な因子となるばかりかディスク
基板は記録媒体の保護も兼ねているので、温度、湿度、
機械的強度などの環境条件に対しても強いことが望まれ
る。

記録媒体によっては成膜時に高温にさらされる場合があ
るので、耐熱性であることが皐まれ光学的特性について
はレーザー出力と媒体感度の関係から高い透過率が望ま
れる。また複屈折が大きいと光検出器のレベル変動が生
じたりレーザーへの戻り光量が増してノイズが発生しゃ
すくなる。特に光磁気型ディスクの場合は、光の偏波面
の回転を利用して信号を検出するので基板への複屈折の
存在は大きな障害となる。また基板の傾きゃ厚さの変化
は光学的収差の原因となる。

本発明は上記従来技術の欠点を解消した高強度ガラスを
提供し、・空気中の酸素や水分を通さないため、記録膜の劣化が
防げる・複屈折がほとんど無い・吸湿による反りが起こらない・表面平滑性がよく傷がつきにくい・剛性が大きく、回転中変形がない・加工精度が高く、偏芯面振れが起こりにくい特性を有
する理想的素材を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は重量に基づき、Ｓ　ｉ　Ｏ−５８，０〜８５゜
０％、Ａ　ｌｔ　Ｏｓ　０．　５〜１５％、Ｒ８０（た
だしＲはアルカリ金り２．０〜２５．０％、ＢａＯ０．
２〜２０．０％、ＣａＯ０，２〜２０．　０％、Ｚ　ｒ
　Ｏｚ　　０．　１〜６．　０％、ＳＯ，Ｏ，１〜３．
０％及びハロゲンイオン０．１〜９．０％から成り、か
つＢａＯ及びＣａＯの一部が５ＳＯ３の一部とともに再
加熱によって主として硫酸バリウム及び硫酸カルシウム
の微結晶を均一に分散して形成していることを特徴とす
るガラスである。

本発明のガラスセラミックの組成としては、特公昭５Ｂ
−１７１１３によって示されるように、ガラス中に主と
して硫酸カルシウム及び硫酸バリウムの結晶析出が生じ
る。本発明においてはさらにＺｒ０ｔを添加したうえガ
ラス素地を熱処理するごとにより、微細な上記結晶が分
散し、それがコンプレンジョン因子となり、ガラス中に
均質に分散される。ハロゲンイオンの存在下で、その供
給原料から作業中特に好ましくは熱処理により、一定の
状態で析出（５〜６容積％）し得ることを見出し、この
知見に基づいて本発明をなすに至った。従来用いられる
ガラス組成において適当な再加熱処理によって結晶粒子
を析出させる場合、ガラス素地中での粒子の析出成長速
度の制御が困難で、その製造にかなりの熟練を要し、得
られた透明、半透明ガラスはその中に分散している粒子
の数や粒子径が不均一になりがちであった。これを加工
する際には部分的な熱膨張係数の相違から亀裂を生じて
、製品の破を員をもたらすと言う欠点があった。

本発明は、このような従来の透明、半透明結晶化ガラス
のもつ欠点を改善し、節単な品１Ｔ管理のもとに製造さ
れる高強度ガラスを開発するために種々研究を重ねた結
果、特公昭５８−１７１３３に示す硫酸カルシウム及び
硫酸バリウムの粒子核又は結晶粒子の析出を組成成分を
再検討するとともに再加熱を行うことによりガラス素地
中に生ずる析出状態をコントロールすることができた。

本発明においては、５ｉＱｔとＡｌｇａ、とＲ２０（た
だしＲは前記と同じ）及びＺｒＯｘを基本成分とするガ
ラスに対し、Ｃａｂ、Ｂａｄ、ＳＯ３及びハロゲンイオ
ンを含有させることが必要である。そしてＣａＯ及びＢ
ａＯと従来ガラス製造上雰囲気調整や清澄剤として小量
使用されていたＳＯ，とを結晶析出剤の供給源とし、さ
らにハロゲンイオン特に塩素を結晶の成長を促進するた
めの鉱化剤として併用する。フッ化物などの粒子はガラ
ス中に析出することはない、硫酸カルシウムや硫酸バリ
ウムの微結晶粒子を再熱処理により析出させることによ
り透光性及び半透明の高強度ガラスを得ることができる
。準安定域のガラスを再加熱することにより最大０．　
３μの粒径に成長を制御されたＢ　ａ　Ｓ　Ｏａ　、Ｃ
ａ　Ｓ　Ｏａが析出し冷却過程において占有容積の差に
より圧縮応力が発生しそれがガラス中に残留するため強
度が強化する。

本発明の基本成分中のＳｉＯ□は、全重量に基づき５８
．０〜８５．０％の範囲にあることが必要である。

この量が８５％よりも多くなると、溶融困難になり、作
業性が低下する。この量が５８．０％未満では化学的耐
久性が劣化する。

次にＡｌ２Ｏ３０□０．は、ガラス素地中への結晶析出
を制御ないし促進させるとともに、化学的耐久性の向上
及び溶融ガラスの粘性調整などの目的に使用されるがこ
の量が０．５％未満ではこれらの効果が不十分であるし
、また１０００％を超えると必要以上にガラスの粘性が
増大し、取り扱いが困難になるので好ましくない。Ｚｒ
０ｚは、溶融ガラス中の主としてＢａＳＯ４及びＣａ　
Ｓ　Ｏａの析出を制御すると同時に再加熱前のガラスの
強度を増強し、化学的安定性を向上する重要な成分であ
る。ＺｒＯ□が６．０％を超えるとガラスの溶融が困難
となる。

さらに、アルカリ金属酸化物すなわちＲ□０は、ガラス
の粘性及び熱膨張係数の調節、溶融温度の低下を目的と
して２．０〜２５．０％の範囲で用いられる。この量が
２．０％未ン、烏では、ガラスが難溶性になり、また２
５．０％を超えると粘性が低下しすぎるばかりか、化学
的耐久性の劣化、粒子結晶析出の妨害原因になるので好
ましくない。

本発明に於いて、熱処理により半透明及び透明状態をも
たらすために含有させるＣａＯ及びＢａＯはそれぞれ０
．２〜２０．０％の範囲にする必要があり、これらの量
が０．２％未満では、硫酸カルシウム及び硫酸バリウム
の微結晶の析出が不十分となる。これらの量が２０．０
％を超えるとガラスの失透に対する安定性や化学的耐久
性に悪影響を及ぼすようになるので好ましくない。

他方Ｓ０．の量は０．１〜３．０％の範囲内で選ばれる
。この量がＯ，１％未満では、熱処理による結晶の析出
が不充分になり、この量が３．０％を超えると、溶融装
置の腐食やガラスの汚染等の原因となる。ハロゲンイオ
ンの量は０．１〜９゜０％の範囲内で選ばれるが、塩素
については０゜１〜６．０％の範囲内が好ましい、この
量が０゜１％未満では熱処理中の上記結晶析出促進効果
は不十分であるし、９．０％を超えると製造設備の腐食
を起こすので不適当である。特にＺｒ０ｉはＢａＯ，Ｃ
ａＯとＳＯｌの組み合わせ及び助長剤としてＣ２、Ｆと
の適当な組み合わせにより再熱処理により透光性結晶析
出条件が緩和され広い組成範囲をとれる０本発明のガラ
スには前記の基本成分に加えてさらに、Ｂｔ　Ｏｓ　、
Ａｓ１ａ　、Ｓｂｚ　Ｏｓ　、Ｔｉ１ｔ　、ＺｕＯＳＭ
ｇＯ，５ｒ０．Ｐｂ０．の中から選ばれた少なくとも一
種の任意成分を含有させることができる。これらはガラ
スの溶融性、清澄性などを改善するために加えられるが
、重量に基づき、Ｂ２Ｏ，については５．０％以下、Ａ
Ｓ！　０３　、Ｓｂｘ　Ｏｓについては１．０％以下、
Ｔ　ｉ　Ｏｚについては、６．０％以下の範囲で含有さ
せても、主としてＣａ　Ｓ　Ｏａ及びＢａＳＯ４の熱処
理による結晶粒子の析出には変化を生じない。

特に結晶化処理に於ける熱処理は雰囲気中がより有効で
、水素ガス又はフォーミングガス（ＨＸ十Ｎ８）中での
処理がイオン拡散がよく、より高強度の透光性のガラス
セラミックが得られる。これはガラス中の助成剤として
のＣ１，Ｆが水素ガスの内部拡散により、ＨＦ、及びＨ
Ｃｌとなりガラス外へ出る為で、ガラスマトリックスの
強化につながるためであろう０分析値としてはいずれも
痕跡しか検出されない。

本発明のガラスの製造は、常温で各成分の供給原料を混
合し、溶融炉に投入し、１３５０〜１５００°Ｃで数時
間ないしｌＯ数時間加熱溶融したのち、徐冷することに
よって容易に良好なガラス素地をｊ；Ｌる。高強度化処
理は再熱処理、すなわち５６０〜５８０°Ｃ３０分、６
３０〜６５０°Ｃ３０分、７００〜７２０°Ｃ６０〜９
０分保持した後、除冷を行う。

本発明者は、その製造に際し、ガラス素地中で、主とし
てＣａＳＯ４及びＢ　ａ　Ｓ　Ｏａの結晶析出が非常に
ゆっくりとした速度で成長し、また本ガラス素地は上記
処理の他化学強化処理（イオン交換）も可能である。

また、本発明のガラスは、均質で安定な状態を有するの
で、加工に際して、それ自体亀裂を生しることがなく、
他のガラス素地及び膜質との接合においても熱膨張係数
の部分的差異に基づく破損をまねくことはない。

（実施例）次に実施例により本発明の詳細な説明する０表１は８つ
の試料の組成を示す。尚、各実施例中における％はいず
れも重量に基づくものである。

配合した原料は、間ロルッポに投入し、約１４５０°Ｃ
で１０時間加熱溶解した後、３時間かけ徐冷し、再加熱
処理して得られた。

再加熱処理条件は、５６０°Ｃ３０分、６３０°Ｃ３０
分、７０５°Ｃ６０分各保持し、徐冷した。

結晶解析により、主としてＢａＳＯ４及びＣａＳＯ４が
検出され、ガラスは透光性であった。

試料番号２のガラスにつきその物理特性を表２に示す。

表１（そのｌ）表１（その２）表２（効果）本発明はＪ−記の構成であるから、本発明のガラスは曲
げ強度、固さ等の機械的特性が優れ、そのため肉１７を
より薄くすることが可能となるばかりか記録密度を上げ
ることができる。又、高表面平滑度（面粗さ１５〜２０
Ａ）高平坦度（２μｍ以下）が得られるため理想的な高
密度記録用ガラス基板を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の強化ガラスを示した図である。１はガラス基板、２はガラス基板の表面層、３は１１菜
？ｔ０特許出願人　　　株式会社　エフ・ジー・ケー第１図（自発）手続補正書　　　　（１）１！「２゜昭１Ｄ６３年　３月１７ＥＩ　　　、補、石昭和６３年特許願第２５５０９号　　　　　（３）［２
、発明の名称　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　抗睡高強度ガラス　　　　　　　　（４）［３・　
補正をする者　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
係数−事件′″００関係　　′Ｉ寺許出願人　　　　　
　　　　　（５）■住所　東京都渋谷区代々木２丁目１
１番１２号　　　　（６）ｌ木材ビル　６階　　　　　
　　　　　　　　　　　１而ｔ；５、　補正の対象　　
明細書「発明の詳細な説明」の欄。月細書第２０頁表２の熱伝導率の測定値６０Ｘ１０”Ｊ
を「２．６０Ｘ１０−”ＪＥする。司　　第２１頁間表の機械的特性の「クヌ更度」を「ヌ
ープ硬度」に補正する。司　　第２２頁間表の電気的特性の「非抵許「体積固有
抵抗」に補正する。司　　第２３頁間表の電気的特性の［散逸１を「誘電正
接」に補正する。司　　同頁同表の化学強化応力値の「侵入許「応力層」
に補正する。司　　第２４頁間表の特性の「耐水」を軟性」に補正す
る。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量に基づき、ＳｉＯ＿２５８．０〜８５．０％、
Ａｌ＿２Ｏ＿３０．５〜１５％、Ｒ＿２Ｏ（ただしＲは
アルカリ金属）２．０〜２５．０％、ＢａＯ０．２〜２
０．０％、ＣａＯ０．２〜２０．０％、ＺｒＯ＿２０．
１〜６．０％、ＳＯ＿３０．１〜３．０％及びハロゲン
イオン０．１〜９．０％から成り、かつＢａＯ及びＣａ
Ｏの一部が５ＳＯ＿３の一部とともに再加熱によって主
として硫酸バリウム及び硫酸カルシウムの微結晶を均一
に分散して形成していることを特徴とするガラス。２、（イ）重量に基づき、ＳｉＯ＿２５８．０〜８５．
０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３０．５〜１５．０％、Ｒ＿２Ｏ（
ただしＲはアルカリ金属）２．０〜２５．０％、ＢａＯ
０．２〜２０．０％、ＣａＯ０．２〜２０．０％、Ｚｒ
Ｏ＿２０．１〜６．０％、ＳＯ＿３０．１〜３．０％及
びハロゲンイオン０．１〜９．０％から成る基本成分８
９．０％以上と、（ロ）Ｂ＿２Ｏ＿３、Ｓｂ＿２Ｏ＿３
、Ａｓ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯ＿２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＰｂＯの任意成分の中から選ばれた少なくとも一種
の添加成分１１．０重量％以下を含み、かつＢａＯ及び
ＣａＯの一部がＳＯ＿３の一部とともに再加熱によって
主として硫酸バリウム及び硫酸カルシウムの微結晶を均
一に分散して形成していることを特徴とするガラス。