JPH0848537A - 化学強化用ガラス - Google Patents
化学強化用ガラスInfo
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- JPH0848537A JPH0848537A JP6184856A JP18485694A JPH0848537A JP H0848537 A JPH0848537 A JP H0848537A JP 6184856 A JP6184856 A JP 6184856A JP 18485694 A JP18485694 A JP 18485694A JP H0848537 A JPH0848537 A JP H0848537A
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- JP
- Japan
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- glass
- ion exchange
- chemical strengthening
- water resistance
- zro
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】情報記録媒体用のガラス基板として必要な化学
強化処理後の耐水性が優れた特性を有するガラスを提供
すること。 【構成】重量%で、SiO258〜70%、Al2O31
3〜22%、Li2O6〜10%、Na2O5〜12%、
ZrO22〜5%の組成を有する化学強化用ガラス。
強化処理後の耐水性が優れた特性を有するガラスを提供
すること。 【構成】重量%で、SiO258〜70%、Al2O31
3〜22%、Li2O6〜10%、Na2O5〜12%、
ZrO22〜5%の組成を有する化学強化用ガラス。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、化学強化用ガラス、特
に化学強化処理後の耐水性の優れた化学強化用ガラスに
関する。
に化学強化処理後の耐水性の優れた化学強化用ガラスに
関する。
【0001】一般に化学強化用ガラスは、組成中に含ま
れるアルカリ金属よりイオン半径の大きな1価のイオン
を含有する溶融塩中に浸漬され、ガラス中のアルカリ金
属イオンと溶融塩中の1価のイオンとが交換され化学強
化される。このような化学強化ガラスの用途の一つとし
て、情報記録媒体用の基板、特に磁気ディスク基板とし
て用いられるようになってきた。このような用途には、
長期保存及び悪環境すなわち高温高湿下での使用に耐え
る耐候性が要求される。さらに、使用される形状の薄板
化が進み、1mm以下、さらには0.5mm以下で使用
され始めている。現在、化学強化用ガラスとしては、ソ
ーダライム組成のフロートガラスが一般に用いられてい
る。しかしながら、前記ガラスは化学強化処理をすると
耐候性が著しく悪くなるため、高温多湿の環境での使用
に際しては必ずしも十分な耐候性を有しているとは言え
なかった。耐候性の優れた化学強化用ガラスとしては、
米国特許4,156,755号公報にリチウム含有イオ
ン交換強化ガラスが開示されている。すなわち前記公報
の7頁2〜15行には重量%で、59〜63%のSiO
2、10〜13%のNa2O、4〜5.5%のLi2O、
15〜23%のAl2O3、2〜5%のZrO2を含有
し、Al2O3+ZrO2が19〜25%、Na2O/Zr
O2が2.2〜5.5であるガラス組成が開示されてい
る。また、強化ガラスの製造方法が特開昭62−187
140号公報に開示されている。すなわち、前記公報の
第1項左欄5〜16行目に、重量%で64〜70%のS
iO2、14〜20%のAl2O3、4〜6%のLi2O、
7〜10%のNa2O、0〜4%のMgO、0〜1.5
%のZrO2を含有する強化ガラスの製造方法が開示さ
れている。上記米国特許4,156,755号公報及び
特開昭62−187140号公報の実施例で示された組
成は溶解に高温を要し、素地ガラスが均質なガラスを製
造するのは容易ではない。さらに、上記公報に記載され
た化学強化用ガラスは、イオン交換後の表面圧縮応力が
小さく、表面圧縮応力層を深くすることで強度を上げる
必要があった。しかしながら、前記化学強化用ガラスの
薄板をイオン交換する場合は、表面応力層を板厚の半分
以上にすると、中央部で応力が緩和するため、強度が低
下するという問題点があった。
れるアルカリ金属よりイオン半径の大きな1価のイオン
を含有する溶融塩中に浸漬され、ガラス中のアルカリ金
属イオンと溶融塩中の1価のイオンとが交換され化学強
化される。このような化学強化ガラスの用途の一つとし
て、情報記録媒体用の基板、特に磁気ディスク基板とし
て用いられるようになってきた。このような用途には、
長期保存及び悪環境すなわち高温高湿下での使用に耐え
る耐候性が要求される。さらに、使用される形状の薄板
化が進み、1mm以下、さらには0.5mm以下で使用
され始めている。現在、化学強化用ガラスとしては、ソ
ーダライム組成のフロートガラスが一般に用いられてい
る。しかしながら、前記ガラスは化学強化処理をすると
耐候性が著しく悪くなるため、高温多湿の環境での使用
に際しては必ずしも十分な耐候性を有しているとは言え
なかった。耐候性の優れた化学強化用ガラスとしては、
米国特許4,156,755号公報にリチウム含有イオ
ン交換強化ガラスが開示されている。すなわち前記公報
の7頁2〜15行には重量%で、59〜63%のSiO
2、10〜13%のNa2O、4〜5.5%のLi2O、
15〜23%のAl2O3、2〜5%のZrO2を含有
し、Al2O3+ZrO2が19〜25%、Na2O/Zr
O2が2.2〜5.5であるガラス組成が開示されてい
る。また、強化ガラスの製造方法が特開昭62−187
140号公報に開示されている。すなわち、前記公報の
第1項左欄5〜16行目に、重量%で64〜70%のS
iO2、14〜20%のAl2O3、4〜6%のLi2O、
7〜10%のNa2O、0〜4%のMgO、0〜1.5
%のZrO2を含有する強化ガラスの製造方法が開示さ
れている。上記米国特許4,156,755号公報及び
特開昭62−187140号公報の実施例で示された組
成は溶解に高温を要し、素地ガラスが均質なガラスを製
造するのは容易ではない。さらに、上記公報に記載され
た化学強化用ガラスは、イオン交換後の表面圧縮応力が
小さく、表面圧縮応力層を深くすることで強度を上げる
必要があった。しかしながら、前記化学強化用ガラスの
薄板をイオン交換する場合は、表面応力層を板厚の半分
以上にすると、中央部で応力が緩和するため、強度が低
下するという問題点があった。
【0002】他の化学強化用ガラスが特開平5−324
31号公報に開示されている。すなわち前記公報の第2
項、左側2〜7行目に重量%で、62〜75%のSiO
2、4〜12%のNa2O、4〜10%のLi2O、5〜
15%のAl2O3、5.5〜15%のZrO2を含有
し、かつNa2O/ZrO2の重量比が0.5〜2.0で
あり、さらにAl2O3/ZrO2の重量比が0.4〜
2.5である化学強化用ガラスが記載されている。前記
公報に開示された組成のガラスには多量のZrO2が含
まれており、溶融炉を用いて製造する場合、炉内でZr
O2の結晶が析出し易く、均質なガラスを結晶を析出さ
せることなく溶融成形するのが容易でないという問題が
あり、この問題はガラスの品質に影響を及ぼす重大な問
題点となっていた。
31号公報に開示されている。すなわち前記公報の第2
項、左側2〜7行目に重量%で、62〜75%のSiO
2、4〜12%のNa2O、4〜10%のLi2O、5〜
15%のAl2O3、5.5〜15%のZrO2を含有
し、かつNa2O/ZrO2の重量比が0.5〜2.0で
あり、さらにAl2O3/ZrO2の重量比が0.4〜
2.5である化学強化用ガラスが記載されている。前記
公報に開示された組成のガラスには多量のZrO2が含
まれており、溶融炉を用いて製造する場合、炉内でZr
O2の結晶が析出し易く、均質なガラスを結晶を析出さ
せることなく溶融成形するのが容易でないという問題が
あり、この問題はガラスの品質に影響を及ぼす重大な問
題点となっていた。
【0003】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであって、高品質なガラスの製造が可能で
あり、化学強化処理後の耐水性が良好で、かつ表面応力
値が高く、薄板でも十分な強度を有する化学強化用ガラ
スを提供することを目的とする。
なされたものであって、高品質なガラスの製造が可能で
あり、化学強化処理後の耐水性が良好で、かつ表面応力
値が高く、薄板でも十分な強度を有する化学強化用ガラ
スを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】本発明は重量%で、 SiO2 58〜70 Al2O3 13〜22 Li2O 6〜10 Na2O 5〜12 ZrO2 2〜5 の組成を有することを特徴とする化学強化用ガラスであ
る。重量%で、 SiO2 60〜68 Al2O3 15.5〜20 Li2O 6.5〜10 Na2O 5〜9.5 ZrO2 2〜5 の組成を有するようにすることはより好ましい。
る。重量%で、 SiO2 60〜68 Al2O3 15.5〜20 Li2O 6.5〜10 Na2O 5〜9.5 ZrO2 2〜5 の組成を有するようにすることはより好ましい。
【0004】以下に、本発明の化学強化用ガラスの組成
の限定理由について説明する。SiO2はガラスを形成
するための主要成分であり、58%未満であるとイオン
交換後の耐水性が悪化し、70%を越えるとガラス融液
の粘性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。この
ため、SiO2の範囲としては58〜70%であり、6
0〜68%が好ましい。Al2O3はイオン交換速度を速
めるため及びイオン交換後の耐水性を向上するために必
要な成分であり、13%未満ではその効果が不十分であ
り、22%を越えるとガラス融液の粘性が高くなりす
ぎ、溶融、成形が困難となる。このため、Al2O3の範
囲としては13〜22%であり、15.5〜20%が好
ましい。Li2Oはイオン交換に必要な成分であるとと
もに、溶解性を高める成分であり、6%未満ではイオン
交換後の表面圧縮応力が十分得られず、また溶解性も悪
い。10%を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化する
とともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。この
ため、Li2Oの範囲としては、6〜10%であり、
6.5%〜10%が好ましい。Na2Oは溶解性を高め
る成分であり、5%未満ではその効果が不十分であり、
12%を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化する。こ
のためNa2Oの範囲としては5〜12%であり、5〜
9.5%以下が好ましい。ZrO2はイオン交換速度を
速め、耐水性にも寄与する成分であり、2%未満ではそ
の効果が不十分であり、5%を越えるとガラス融液の粘
性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。このた
め、ZrO2の範囲としては2〜5%が好ましい。本発
明の化学強化ガラスには、以上の成分の他に本発明の特
性を損なわない範囲で、Fe2O3,TiO2,NiO,
Cr2O3,CoO等の着色剤、As2O3,Sb2O3等の
清澄剤を3%以下含有することが出来る。
の限定理由について説明する。SiO2はガラスを形成
するための主要成分であり、58%未満であるとイオン
交換後の耐水性が悪化し、70%を越えるとガラス融液
の粘性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。この
ため、SiO2の範囲としては58〜70%であり、6
0〜68%が好ましい。Al2O3はイオン交換速度を速
めるため及びイオン交換後の耐水性を向上するために必
要な成分であり、13%未満ではその効果が不十分であ
り、22%を越えるとガラス融液の粘性が高くなりす
ぎ、溶融、成形が困難となる。このため、Al2O3の範
囲としては13〜22%であり、15.5〜20%が好
ましい。Li2Oはイオン交換に必要な成分であるとと
もに、溶解性を高める成分であり、6%未満ではイオン
交換後の表面圧縮応力が十分得られず、また溶解性も悪
い。10%を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化する
とともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。この
ため、Li2Oの範囲としては、6〜10%であり、
6.5%〜10%が好ましい。Na2Oは溶解性を高め
る成分であり、5%未満ではその効果が不十分であり、
12%を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化する。こ
のためNa2Oの範囲としては5〜12%であり、5〜
9.5%以下が好ましい。ZrO2はイオン交換速度を
速め、耐水性にも寄与する成分であり、2%未満ではそ
の効果が不十分であり、5%を越えるとガラス融液の粘
性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。このた
め、ZrO2の範囲としては2〜5%が好ましい。本発
明の化学強化ガラスには、以上の成分の他に本発明の特
性を損なわない範囲で、Fe2O3,TiO2,NiO,
Cr2O3,CoO等の着色剤、As2O3,Sb2O3等の
清澄剤を3%以下含有することが出来る。
【0005】本発明における5種の実施例の組成及びガ
ラスの特性を表1に、また4種の比較例の組成及びガラ
スの特性を表2に示す。まず、実施例1について説明す
る。表1に示した組成となるように通常のガラス原料で
あるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、ジルコンを用いて調合した。調合したバッチは白金
るつぼを用いて1450℃で4時間溶融し、鉄板上に流
し出した。このガラスを500℃の炉で30min保持
した後、炉の電源を切り、室温まで放冷し、試料ガラス
とした。試料ガラスの特性として、溶融温度(logη
=2の温度)、作業温度(TW:logη=4の温
度)、液相温度(TL)、作業温度と液相温度との差
(TW−TL)及び歪点(logη=14.5の温度)の
測定結果を表1に示す。高温域の粘性は白金球引き上げ
式自動粘度測定装置にて、また歪点はビーム曲げ式粘度
測定装置により測定した。液相温度は次のようにして測
定した。試料ガラスを粉砕し、1680μmのフルイを
通過し、1190μmのフルイ上にとどまったガラス粒
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。白金ボート上に1列に開けた1mm径の多数
の穴にこのガラス粒を一粒づつ並べ、850〜1150
℃の勾配炉内に4時間保持した後、炉から取り出し、ガ
ラス粒上に発生した失透を観察し、発生した最高温度を
もって液相温度とした。イオン交換後の特性として、表
面応力、表面応力層深さ、耐水性の測定結果を表1に示
す。イオン交換は、試薬1級の硝酸ナトリウム40%と
試薬1級の硝酸カリウム60%の混合溶融塩中にガラス
を浸漬し、380℃で3時間保持して行った。表面応
力、表面応力層深さはイオン交換処理したガラスの薄片
を作製し、偏光顕微鏡を用いて測定した。耐水性は、上
記試料ガラスを50×100×板厚2mmに切り出し、
鏡面研磨した板をイオン交換し、この板を20mlの精
製水と共にビニール袋に入れ、60℃で120時間保持
した後、精製水中に溶出したガラス成分量を測定し、単
位面積当たりの溶出量として求めた。実施例2〜5も実
施例1と同様の方法で試料ガラスを作製し、実施例1と
同様にしてガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定
した。いずれの実施例においても溶融温度は1530℃
以下、液相温度は作業温度より低く、溶解性及び成形性
に優れている。また、応力値は46kg/mm2以上で
あった。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は
1.4μg/cm2以下と優れている。
ラスの特性を表1に、また4種の比較例の組成及びガラ
スの特性を表2に示す。まず、実施例1について説明す
る。表1に示した組成となるように通常のガラス原料で
あるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、ジルコンを用いて調合した。調合したバッチは白金
るつぼを用いて1450℃で4時間溶融し、鉄板上に流
し出した。このガラスを500℃の炉で30min保持
した後、炉の電源を切り、室温まで放冷し、試料ガラス
とした。試料ガラスの特性として、溶融温度(logη
=2の温度)、作業温度(TW:logη=4の温
度)、液相温度(TL)、作業温度と液相温度との差
(TW−TL)及び歪点(logη=14.5の温度)の
測定結果を表1に示す。高温域の粘性は白金球引き上げ
式自動粘度測定装置にて、また歪点はビーム曲げ式粘度
測定装置により測定した。液相温度は次のようにして測
定した。試料ガラスを粉砕し、1680μmのフルイを
通過し、1190μmのフルイ上にとどまったガラス粒
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。白金ボート上に1列に開けた1mm径の多数
の穴にこのガラス粒を一粒づつ並べ、850〜1150
℃の勾配炉内に4時間保持した後、炉から取り出し、ガ
ラス粒上に発生した失透を観察し、発生した最高温度を
もって液相温度とした。イオン交換後の特性として、表
面応力、表面応力層深さ、耐水性の測定結果を表1に示
す。イオン交換は、試薬1級の硝酸ナトリウム40%と
試薬1級の硝酸カリウム60%の混合溶融塩中にガラス
を浸漬し、380℃で3時間保持して行った。表面応
力、表面応力層深さはイオン交換処理したガラスの薄片
を作製し、偏光顕微鏡を用いて測定した。耐水性は、上
記試料ガラスを50×100×板厚2mmに切り出し、
鏡面研磨した板をイオン交換し、この板を20mlの精
製水と共にビニール袋に入れ、60℃で120時間保持
した後、精製水中に溶出したガラス成分量を測定し、単
位面積当たりの溶出量として求めた。実施例2〜5も実
施例1と同様の方法で試料ガラスを作製し、実施例1と
同様にしてガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定
した。いずれの実施例においても溶融温度は1530℃
以下、液相温度は作業温度より低く、溶解性及び成形性
に優れている。また、応力値は46kg/mm2以上で
あった。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は
1.4μg/cm2以下と優れている。
【表1】
【0006】比較例 実施例1と同様の方法で試料ガラスを作製し、ガラスの
特性及びイオン交換後の特性を測定した。比較例1に用
いたガラス組成は、米国特許4,156,755号公報
の実施例18に記載された組成であり、溶融点は161
5℃と高く、高品質のガラスを製造するのが容易ではな
い。また、応力値も33kg/mm2と本実施例に比べ
て小さいことが分かる。比較例2は特開昭62−187
140号公報の実施例1に記載された組成であり、溶融
点は1590℃以上と高く、高品質のガラスを製造する
のが容易ではない。また、応力値も36kg/mm2以
下と本実施例に比べて小さいことが分かる。比較例3は
特開平5−32431号公報の実施例4に記載された組
成であり、作業温度に比べ液相温度が高く、ガラスの成
形が困難である。比較例4は前記市販のソーダライムガ
ラスであり、実施例1と同様の方法で試料ガラスを作製
し、ガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定した。
ただし、イオン交換は試薬1級の硝酸ナトリウムの溶融
塩中にガラスを浸漬し470℃で3時間保持して行っ
た。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は20
μg/cm2であり、本発明の実施例の10倍以上の溶
出があり、耐水性が悪い。
特性及びイオン交換後の特性を測定した。比較例1に用
いたガラス組成は、米国特許4,156,755号公報
の実施例18に記載された組成であり、溶融点は161
5℃と高く、高品質のガラスを製造するのが容易ではな
い。また、応力値も33kg/mm2と本実施例に比べ
て小さいことが分かる。比較例2は特開昭62−187
140号公報の実施例1に記載された組成であり、溶融
点は1590℃以上と高く、高品質のガラスを製造する
のが容易ではない。また、応力値も36kg/mm2以
下と本実施例に比べて小さいことが分かる。比較例3は
特開平5−32431号公報の実施例4に記載された組
成であり、作業温度に比べ液相温度が高く、ガラスの成
形が困難である。比較例4は前記市販のソーダライムガ
ラスであり、実施例1と同様の方法で試料ガラスを作製
し、ガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定した。
ただし、イオン交換は試薬1級の硝酸ナトリウムの溶融
塩中にガラスを浸漬し470℃で3時間保持して行っ
た。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は20
μg/cm2であり、本発明の実施例の10倍以上の溶
出があり、耐水性が悪い。
【表2】
【0007】本発明によれば、情報処理記録媒体のよう
な化学強化処理後の耐水性が良好で、かつ表面応力値が
高く、薄板でも十分な強度を有することが要求される化
学強化用ガラスを、溶解性及び成形性の良いガラス素地
から得ることができる。
な化学強化処理後の耐水性が良好で、かつ表面応力値が
高く、薄板でも十分な強度を有することが要求される化
学強化用ガラスを、溶解性及び成形性の良いガラス素地
から得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】重量%で、 SiO2 58〜70 Al2O3 13〜22 Li2O 6〜10 Na2O 5〜12 ZrO2 2〜5 の組成を有することを特徴とする化学強化用ガラス。
- 【請求項2】重量%で、 SiO2 60〜68 Al2O3 15.5〜20 Li2O 6.5〜10 Na2O 5〜9.5 ZrO2 2〜5 の組成を有することを特徴とする請求項1に記載の化学
強化用ガラス
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6184856A JP2977068B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 化学強化用ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6184856A JP2977068B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 化学強化用ガラス |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02759999A Division JP3657453B2 (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 情報処理記録媒体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0848537A true JPH0848537A (ja) | 1996-02-20 |
JP2977068B2 JP2977068B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=16160510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6184856A Expired - Fee Related JP2977068B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 化学強化用ガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2977068B2 (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10241134A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-09-11 | Hoya Corp | 情報記録媒体用ガラス基板及びこれを用いた磁気記録媒体 |
JPH11232627A (ja) * | 1996-12-26 | 1999-08-27 | Hoya Corp | 情報記録媒体用基板 |
US6187441B1 (en) | 1996-12-26 | 2001-02-13 | Hoya Corporation | Glass substrate for information recording medium and magnetic recording medium having the substrate |
JP2002174810A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Hoya Corp | ディスプレイ用ガラス基板及びその製造方法並びにこれを用いたディスプレイ |
JP2007128054A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-05-24 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 携帯機器表示装置用保護板 |
WO2008050500A1 (fr) * | 2006-09-29 | 2008-05-02 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Plaque protectrice pour dispositif d'affichage d'équipement portable |
JP2011057547A (ja) * | 2010-09-17 | 2011-03-24 | Hoya Corp | ディスプレイ用ガラス基板及びその製造方法並びにこれを用いたディスプレイ |
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