JPS61163142A - アルカリ溶出防止膜付設ガラス材料およびその製造法 - Google Patents

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】 ［発明の分野］ 本発明は、ガラス材料およびその製造法に関するもので
ある。

［発明の技術的背景］ 近年におけるレーザー技術の飛躍的な発展に伴なって種
々の光電機器および光学部品が開発されている。また情
報を処理、記録保存するための種々多様な半導体素子お
よび記録媒体が研究されている。ガラスは光に対して屈
折率、透過率、吸収率および反射率など固有の特性を示
し、また硬度、表面平滑性および成形性などの諸特性を
有することから、これらの機器の様々な部分に使用され
ている。

たとえば、高エネルギー密度のレーザービームを集光さ
せたり、あるいは偏光、分散させるためのレンズ、プリ
ズム、ミラー、干渉フィルターなど各種の光学ガラスが
開発され、使用されている。また、ガラスは発光ダイオ
ード、光変調器。

光増幅器などの光電機器の保護被覆用にあるいは基板と
して用いられている。情報の伝達、処理、記録または再
生を行なう手段として、集積回路等の半導体素子、磁気
ディスク、光磁気ディスクなども開発され、これらの機
能を有する層の保護被覆材料または基板材料としてガラ
スが使用されている。さらに、ガラスは得られた情報を
表示するための液晶表示器などに使用される透明電極の
基板材料としても用いられている。

上記機器は実質的にガラスのみから構成されるものもあ
るが、それ以外の機器は基本的にガラス基板とこの上に
設けられた機能層とからなる構成、もしくは基板１機能
層およびガラス保護層がこの順に設けられてなる構成を
有する０機能層の材料としては、用途と要求される性能
により非常に広範な材料を用いることができるが、その
具体的な例としては、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ等の金属、Ａｓ
、Ｓｂ等の半金属、Ｇｅ、Ｓｉ′＊の半導体、並びにこ
れらの合金およびこれらの化合物が挙げられる。更に具
体的には、磁気記録媒体の場合にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｆ等
の強磁性金属およびＧｄ。

Ｔｂ等の希土類元素が用いられる。

ガラス材料は上述のように種々の特性を有し、各種の機
器に使用されているが、通常使用される５ｉ０２系ガラ
スはＮａ”、Ｋ＋等のアルカリ金属イオンおよびＭｇ３
、（ａ２４等のアルカリ土類金属イオン（以下、これら
を総称してアルカリイオンという）を含有している。こ
れらアルカリイオンは温湿度の影響によりガラス表面に
拡散、溶出しやすく、ガラスに接して設けられた機能層
に様々な悪影響を及ぼしたり、あるいはガラスの光に対
する諸特性を劣化させる傾向にある。

すなわち、アルカリイオンの溶出は時間の経過とともに
上記機能層の変質をもたらすために情報の伝送、記録な
ど諸機能の低下を引き起こしたり、あるいはガラス表面
がアルカリイオンの溶出によって白ｉ％（いわゆる白ヤ
ケ）を生じるためにガラスの光透過性、光吸収性など諸
特性が低下するという問題があった。

［発明の要旨］ 本発明は、アルカリイオンの溶出を防止して諸特性の向
上したガラス材料およびその製造法を提供することを主
な目的とするものである。

すなわち本発明は、ガラス材料の表面に、カルボキシル
基および／または無水マレイン酸基を有するポリマーを
含有してなるアルカリ溶出防止膜が設けられていること
を特徴とするアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料を提供
するものである。

また本発明は、ガラス材料の表面に、カルボキシル基お
よび／または無水マレイン酸基を有するポリマーを含む
塗布液を塗布したのち、乾燥することを特徴とするアル
カリ溶出防止膜付設ガラス材料の製造法を提供するもの
である。

なお１本発明においてアルカリ溶出防止膜の付、　設と
は、該防止膜がガラス材料の表面の少なくとも一部に設
けられていることを意味する。

本発明によれば、ガラス材料表面がカルボキシル基およ
び／または無水マレイン酸基を有するポリで−とエポキ
シ化合物との混合物によって被覆されているために、ガ
ラス材料中に含まれるアルカリイオンの溶出による諸特
性の劣化を顕著に防止することができる。

ガラス材料から溶出するアルカリ金属イオンおよび／ま
たはアルカリ土類金属イオンはその表面に設けられたア
ルカリ溶出防止膜中に拡散され、防止膜のカルボキシル
基および無水マレイン酸基によって捕捉されるために、
ガラス材料表面が白濁することがない、また、ガラス材
料が上記各種機器の基板として用いられる場合には、ア
ルカリイオンが基板上の機能層にまで拡散するのを防ぐ
ことができるから、機能層が変質劣化することがない。

［発明の構成］ 本発明のアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料は、たとえ
ばガラス材料がレンズ等の光学ガラスである場合には第
１図に示すように、ガラスｌａの表面全体にアルカリ溶
出防止膜１ｂが設けられた構成をとる。また、磁気記録
媒体、光磁気記録媒体等の記録媒体におけるように本発
明のガラス材料が各種機器の基板として用いられる場合
には、第２図に示すように、アルカリ溶出防止膜付設ガ
ラス材料２１（ガラス基板２１ａ、アルカリ溶出防止膜
２１ｂ）上には機能層２２が積層されて使用される。あ
るいは集積回路等の半導体素子におけるように各種機器
の保護層として用いられる場合には、第３図に示すよう
に、機能層３２の設けられた基板３１上にアルカリ溶出
防止膜付設ガラス材料３３（ガラス保護層３３ａ、アル
カリ溶出防止膜３３ｂ）が積層されて使用される。

ただし、上記構成は本発明のアルカリ溶出防止膜付設ガ
ラス材料の代表的な三態様であって本発明は上記態様に
限定されるものではない、ガラス材料は所望とする使用
態様に応じてその表面全体がアルカリ溶出防止膜で被覆
されていてもよいし、あるいは表面の一部のみが被覆さ
れていてもよい。

従って１本発明においてアルカリ溶出防止膜は、レンズ
、プリズム、ミラー、干渉フィルター等の各種の光学ガ
ラスに付設することができる。

また、ソーダ石灰ガラス等の板状ガラスをアルカリ溶出
防止膜で被覆することにより、各種機器の基板または保
護被覆材料として用いることができるものである。

以上に述べたような好ましい特性を有する本発明のアル
カリ溶出防止膜付設ガラス材料は、たとえば１次のよう
な方法により製造することができる。

本発明を適用することができるガラス材料は、光学ガラ
スおよび前述の各種機器の基板または保護被覆として用
いられる板状ガラスである。具体的には、ソーダ石灰ガ
ラス（Ｎａ２０−ＣａＯ−５ｉ　Ｏ２系）、ホウケイ酸
ガラス（Ｎａ２０−Ｂ２０３−　Ａ　ｌ　２０３−　Ｓ
　ｉ　０２系）、ソルダーガラス（Ｐ　ｂｏ−Ｂ２０３
−５　ｉｏ２系、ＰｂＯ−Ｂ２０３−ＺｎＯ−３ｉ０２
系）など各種組成のガラス材料に適用することができる
。ガラス材料にはカリ強化処理など各種の表面処理が施
されていてもよい。

本発明の特徴的な要件であるアルカリ土類金属膜は、カ
ルボキシル基および／または無水マレイン酸基を有する
ポリマーを含有するものである。

カルボキシル基および／または無水マレイン酸基を有す
るポリマーとしては、アクリル酸、エチルアクリル酸、
２−メトキシアクリル酸、２−ブトキシアクリル酸、２
−フ耐ノキシアクリル酎、クロルアクリル酸、ヒドロキ
シアクリル酸、シアンアクリル酸、ジメチルアミノアク
リル酸、２゜２−ジメチルヒドロキシアクリル酸、ジエ
チレングリコールモノアクリル酸、トリメチロールプロ
パン七ノアクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、ンルビ
ン酸、桂皮酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、
メサコン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメ
リン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、およ
び無水マレイン酸等のホモポリマーまたはコポリマーな
どを挙げることができる。

これらの官能基はポリマーを構成するモノマー中に１個
以上含まれているのが好ましい、また、ポリで−の分子
量は、ポリマーの種類によって異なるが一般にはｌＸ１
０３〜３Ｘ　ｌ　Ｏ”の範囲であり、好ましくは３Ｘ１
０３〜３Ｘ１０５の範囲である。また、上記のポリマー
は単独でも、あるいは二種以上の混合物でも用いること
ができる。

上記ポリマーのうちでアルカリイオンの捕捉性値の点か
ら、特に好ましくはスチレン・無水マレイン酸共重合体
である。

さらに、本発明のアルカリ溶出防止膜には高温高湿中で
の密着低下、シワ等の吸湿変形を防止するために、エポ
キシ化合物が含有されていることが特に好ましい。

エポキシ化合物の例としては、ビスフェノールＡのグリ
シジルエーテル等のビスフェノール系エポキシ化合物；
エチレングリコールグリシジルエーテル５プロピレング
リコールグリシジルエーテル等のグリコール系エポキシ
化合物；γ−グリシドキシプロビルメチルジェトキシシ
ラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル
トリメトキシシラン等のエポキシシラン化合物；および
これらの混合物を挙げることができる。

Ｌ記のカルボキシル基および／または無水マレインＩ％
ｉ基含有ポリマーとエポキシ化合物との混合比は２０：
ｌ−１：５（重量比）の範囲であるのが好ましく、特に
好ましくは１０：１〜ｌ：３の範囲である。

アルカリ溶出防止膜の形成においては、まず上記のカル
ボキシル基および／または無水マレイン酸基含有ポリマ
ー（およびエポキシ化合物）を溶剤に溶解して塗布液を
調製する。

塗布液の溶剤の例としては、メタノール、エタノール、
プロパツール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール
、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ
アセテート、ジメチルホルムアミド、シンナーを挙げる
ことができ、使用する化合物の種類に応じて選択される
。

塗布液中には、更に可塑剤、滑剤など各種の添加物を目
的に応じて添加することが可能である。

この塗布液をスプレー法、スピンナー法、ディップ法、
ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法
、スクリーン印刷法などの塗布方法によりガラス材料の
表面に塗布して塗膜を形成したのち乾燥することにより
、ガラス材料上にアルカリ溶出防止膜が形成される。ア
ルカリ溶出防止膜の膜厚は通常０．０５乃至５０ｐｍで
あり、好ましくは０．１乃至１０終ｍである。

アルカリ溶出防止膜は、ガラス材料が光学ガラスなどガ
ラス製品である場合にはガラス表面全体に設けられてい
るのが好ましい、また、ガラス材料が各種機器の基板ま
たは保護層として使用されるものである場合には、板状
ガラスの片側につみ設けられていてもよい。

ガラス材料がレンズ、プリズム等の光学ガラスである場
合には、以上に述べた方法により本発明のアルカリ溶出
防止膜が付設された光学部品を製造することができる。

また、ミラーは上記ガラスのアルカリ溶出防止膜が設け
られた側にＡｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の薄膜を蒸着法で
設けることにより、干渉フィルターはＭｇＦ２、ＧｅＳ
等のｆＮ模またはカルコゲン膜を設けることにより製造
することができる。

磁気記録媒体は、上述の方法により製造されたカラス基
板のアルカリ溶出防止膜が付設された側にフェライト、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等からなる強磁性層をスパッタ法など
により設けることにより、光磁気記録媒体は、ＭｎＣｏ
、ＧｄＦｅ、ＧｄＴｂ、ＧｄＴｂＦ、ＧｄＣｏ等からな
る磁性層を設けることにより製造される。液晶表示器の
透明電極層は、上記ガラス基板のアルカリ溶出防止膜が
付設された側にＩｎ２Ｏ３、Ｓ　ｎ　２０３等からなる
導電層を設けることにより製造することができる（第２
図参照）。

また、半導体素子等において本発明のガラス材料が保護
層として用いられる場合には、シリコン等の基板上に導
電層等の機能層を設けたのち、この機能層上にガラス保
護層をアルカリ溶出防止膜が付設された側を機能層に接
するようにして設けることにより製造することができる
（第３図参照）。あるいは、目的に応じてガラスのアル
カリ溶出防止膜が付設された側が機能層とは反対側（素
子表面側）となるように設けられてもよい。

次に本発明の実施例および比較例を光磁気記録媒体を例
に挙げて記載する。ただし、これらの各側は本発明を制
限するものでない。

［実施例］ 円盤状のソーダ石灰ガラス基板（カリ強化処理されたも
の、強化深さ：３０ｆｉＬｍ、外径：３００ｍｍ、内径
：３５ｍｍ、厚さ：１．３ｍｍ）をアルカリ性溶液およ
びイソプロピルアルコールで洗浄し、フレオン乾燥させ
た。

次に、下記組成を有する塗布液を調製した。

ｌ皇１ スチレンΦ無水マレイン酸共重合体　　　２ｇ（共重合
モル比：　５２／４８．分子量：４Ｘ１０’）γ−グリ
シドキシプロビルトリメトキシシラン（ＫＢ？ｌ−４０
３、信越シリコン■製）　　　　　２ｇメチルエチルケ
トン　　　　　　　　　５０ｍＬ；Ｌメチルセロソルブ
アセテート　　　　　５０ｍＪ１この塗布液を上記ガラ
ス基板上に回転数５０Ｏｒｐｍのスピンナーを用いて３
０秒間塗布したのち１２０℃の温度で５分間乾燥して、
乾燥膜厚が０．３μｍのアルカリ溶出防止膜を形成した
。

次に、ガラス基板のアルカリ溶出防止膜表面にマグネト
ロン電極を用いたスパッタ法により、層厚が２０００人
のＧｄＦｅＣｏアルモルファス磁気記録層を形成した。

次いで下記組成の保護層用塗布液を調整した。

」ｌ置皿１１１ スチレン・ブタジェン共重合体　　　　１０ｇ（ブライ
オライド５−５８、グツドイヤ社製）トルエン　　　　
　　　　　　　　　１００ｍ文この塗布液を用いて上記
と同様にして磁気記録層上に塗布した後１００℃の温度
で５分間乾燥して、乾燥膜厚が１．２μｍの保護層を形
成した。

このようにして、順にガラス基板、アルカリ溶出防止膜
、記録層および保護層からなる光磁気記録媒体を製造し
た。

［比較例］ 実施例において、アルカリ溶出防止膜を設けないこと以
外は実施例の方法と同様の操作を行なうことにより、順
にガラス基板、記録層および保護層からなる光磁気記録
媒体を製造した。

［光磁気記録媒体の評価］ 得られた各光磁気記録媒体について、保存性試験により
評価した。

光磁気記録媒体をそれぞれ温度６０℃、湿度９０％ＲＨ
の恒温恒湿槽中で１５日間放置したのち、記録層表面の
状態を目視により、および光学ｍｅ鏡により観察した。

その結果、アルカリ溶出防止膜が設けられていないガラ
ス基板を用いた光磁気記録媒体（比較例）はその記録層
表面が全体に腐食変質して、無数のピンホールが発生し
ていたのに対し１本発明のアルカリ溶出防止膜付設ガラ
ス基板を用いた光磁気記録媒体（実施例）は記録層の表
面状態が良好であり、保存性が優れていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様であるアルカリ溶出防止
膜付設光学ガラスの構成例を示す断面図である。 第２図は１本発明の別の実施態様であるアルカリ溶出防
止膜付設ガラス基板を有する記録媒体の構成例を示す断
面図である。 第３図は、本発明の別の実施態様であるアルカリ溶出防
止膜付設ガラス保護層を有する半導体素子の構成例を示
す断面図である。 １ａ：レンズ、ｌｂ：アルカリ溶出防止膜２１：アルカ
リ溶出防止膜付設ガラス材料２１ａニガラス基板、 ２１ｂ：アルカリ溶出防止膜、 ２２：＠能層 ３１：基板、３２：機能層、 ３３：アルカリ溶出防止膜付設ガラス材料３３ａニガラ
ス保護層、 ３３ｂ：アルカリ溶出防止膜 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス材料の表面に、カルボキシル基および／また
   は無水マレイン酸基を有するポリマーを含有してなるア
   ルカリ溶出防止膜が設けられていることを特徴とするア
   ルカリ溶出防止膜付設ガラス材料。 ２、上記アルカリ溶出防止膜が更にエポキシ化合物を含
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料。 ３、上記ガラス材料が光学ガラスであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載のアルカリ
   溶出防止膜付設ガラス材料。 ４、上記ガラス材料が、磁気記録媒体の基板として用い
   られるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガラス
   材料。 ５、上記ガラス材料が、光磁気記録媒体の基板として用
   いられるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項もしくは第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガラ
   ス材料。 ６、上記ガラス材料が、透明電極の基板として用いられ
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項も
   しくは第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料
   。 ７、上記ガラス材料が、半導体素子の保護層として用い
   られるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガラス
   材料。 ８、上記カルボキシル基および／または無水マレイン酸
   基を有するポリマーが、スチレン・無水マレイン酸共重
   合体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項もし
   くは第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料。 ９、上記エポキシ化合物が、ビスフェノール系エポキシ
   化合物、グリコール系エポキシ化合物およびエポキシシ
   ラン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化
   合物であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のアルカリ溶出防止膜付設ガラス材料。 １０、上記カルボキシル基および／または無水マレイン
   酸基を有するポリマーとエポキシ化合物との重量混合比
   が、２０：１乃至１：５の範囲にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のアルカリ溶出防止膜付設ガ
   ラス材料。 １１、上記カルボキシル基および／または無水マレイン
   酸基を有するポリマーとエポキシ化合物との重量混合比
   が、１０：１乃至１：３の範囲にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項記載のアルカリ溶出防止膜付設
   ガラス材料。 １２、ガラス材料の表面に、カルボキシル基および／ま
   たは無水マレイン酸基を有するポリマーを含む塗布液を
   塗布したのち、乾燥することを特徴とするアルカリ溶出
   防止膜付設ガラス材料の製造法。 １３、上記塗布液が更にエポキシ化合物を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項記載のアルカリ溶出防
   止膜付設ガラス材料の製造法。