JPWO2008062847A1 - 情報記録媒体基板用ガラス - Google Patents

Abstract

ガラス転移点が高い情報記録媒体基板用ガラスの提供。下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１２％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１．５％、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合計で１〜２０％、ＴｉＯ２を０〜８％含有し、ＢａＯを含有する場合その含有量は２％以下であり、Ｌｉ２Ｏを含有する場合その含有量は１％以下であり、ＺｒＯ２を含有する場合その含有量は０．５％以下である情報記録媒体基板用ガラス。ガラス転移点が６００℃以上である前記情報記録媒体基板用ガラス。

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板などの情報記録媒体用ガラス基板および情報記録媒体用ガラス基板に好適な情報記録媒体基板用ガラスに関する。

情報記録媒体用基板、特に磁気ディスク（ハードディスク）用基板としてガラス基板が広く用いられており、磁気ディスク用ガラス基板としては化学強化されたものと化学強化されていないものが存在する。
化学強化されていない磁気ディスク用ガラス基板としては、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ−Ｎａ_２Ｏ−Ｋ_２Ｏ−ＴｉＯ_２系ガラスからなるものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１６１５９７号公報（表１〜１２）

特許文献１のガラスはガラス転移点（Ｔｇ）が最高でも５６７℃であり、このガラスを磁気ディスク用ガラス基板に用いた場合、ガラス基板上に磁性層を形成する際の温度を高くすることができず、その結果磁性層の保磁力を大きくすることができないおそれがあるものであった。
本発明はこのような問題を解決できる、情報記録媒体基板用ガラスおよびこれを用いた情報記録媒体用ガラス基板の提供を目的とする。

本発明は、下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜１２％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１．５％、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏを合計で１〜２０％、ＴｉＯ_２を０〜８％含有し、ＢａＯを含有する場合その含有量は２％以下であり、Ｌｉ_２Ｏを含有する場合その含有量は１％以下であり、ＺｒＯ_２を含有する場合その含有量は０．５％以下である情報記録媒体基板用ガラスを提供する。
また、前記情報記録媒体基板用ガラスからなる情報記録媒体用ガラス基板を提供する。

本発明によれば、Ｔｇが６００℃以上である情報記録媒体基板用ガラスを得ることができる。
また、強度が高い、密度が小さい、またはフロート成形が可能な情報記録媒体基板用ガラスまたは情報記録媒体用ガラス基板を得ることができる。
また、耐候性が高い情報記録媒体用ガラス基板を得ることができるので、在庫中にガラス基板の表面性状が著しく変化し、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という問題が起こりにくくなる。
また、化学強化処理を行うことなく情報記録媒体用ガラス基板を製造できるので、工程を減らすことができ、また化学強化処理後の基板表面への汚れ付着の問題を解決できる。

本発明の情報記録媒体基板用ガラス（以下、本発明のガラスという。）のＴｇは６００℃以上であることが好ましい。６００℃未満では磁性層形成熱処理温度を充分高くすることができず、磁性層の保磁力増加が困難になるおそれがある。より好ましくは６１０℃以上、特に好ましくは６２０℃以上である。

本発明のガラスの５０〜３５０℃における平均線膨張係数（α）は７０×１０^−７／℃以上であることが好ましい。７０×１０^−７／℃未満では、基板に取り付けるハブの金属の熱膨張係数（典型的には７０×１０^−７〜１００×１０^−７／℃）との差が大きくなり、基板の割れが起こりやすくなる。より好ましくは７５×１０^−７／℃以上、特に好ましくは８０×１０^−７／℃以上である。また、αは典型的には９５×１０^−７／℃以下である。

本発明のガラスは、その液相温度をＴ_Ｌとし、粘度が１０^４Ｐ（ポアズ）となる温度をＴ_４とした場合、（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）は５０℃未満であることが好ましい。（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）が５０℃以上ではフロート成形が困難になるおそれがあり、より好ましくは４０℃未満、特に好ましくは３０℃未満である。
本発明のガラスの粘度が１０^２Ｐとなる温度Ｔ_２は１７００℃以下であることが好ましい。Ｔ_２が１７００℃超ではガラスの溶解または清澄が困難になるおそれがある。

磁気ディスク用ガラス基板はノートブックパソコン等に用いられる２．５インチ基板（ガラス基板外径：６５ｍｍ）やポータブルＭＰ３プレーヤなどに用いられる１．８インチ基板（ガラス基板外径：４８ｍｍ）などに広く使用され、その市場は年々拡大しており、一方で低価格での供給が求められている。このようなガラス基板に使用されるガラスは、大量生産に適したものであることが好ましい。
板ガラスの大量生産はフロート法、フュージョン法、ダウンドロー法などの連続成形法により広く行われており、本発明のガラスは先に述べたように、たとえばフロート成形が可能なガラスとできるので大量生産に好適である。

本発明のガラスの密度は２．５０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、より好ましくは２．４８ｇ／ｃｍ^３以下、特に好ましくは２．４７ｇ／ｃｍ^３以下である。

本発明の情報記録媒体用ガラス基板（以下、本発明のガラス基板という。）は本発明のガラスからなる、通常は円形のガラス板である。なお、情報記録媒体としては磁気ディスクが例示される。

本発明のガラス基板は、それを１２０℃、２気圧の水蒸気雰囲気に２０時間保持したとき、その表面に存在する、大きさが１０μｍ以上の付着物の数Ｎ_Ｌが１個／ｃｍ^２以下である、または、大きさが１μｍ以上１０μｍ未満の付着物の数Ｎ_Ｓが１０^５個／ｃｍ^２以下であることが好ましい。Ｎ_Ｌが１個／ｃｍ^２超またはＮ_Ｓが１０^５個／ｃｍ^２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、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。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。Ｎ_Ｌはより好ましくは０．８個／ｃｍ^２以下、特に好ましくは０．５個／ｃｍ^２以下である。Ｎ_Ｓはより好ましくは０．８×１０^５個／ｃｍ^２以下、特に好ましくは０．６×１０^５個／ｃｍ^２以下である。

本発明のガラスのクラック発生率は７０％以下であることが好ましい。７０％超ではガラス強度が不十分となる可能性がある。より好ましくは６０％以下、特に好ましくは５０％以下である。
前記クラック発生率は次のようにして求められる。すなわち、２３℃、相対湿度７０％に制御した室内において、厚さが１〜２ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍの鏡面研磨したガラス板の表面に荷重５００ｇでビッカース圧子を打ち込み、その４つの頂点から発生するクラック本数を測定する。この測定を１０回繰り返し、１００×（発生したクラック総本数）／４０をクラック発生率とする。
クラック発生率が小さいものはガラス表面にキズがつきにくいので応力集中が発生しにくく、弱い応力で脆性的破壊が起こることがなくなる、または減少する。

本発明の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、フュージョン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。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法、ダウンドロー法も好適である。

次に、本発明のガラスの組成についてモル％表示を用いて説明する。
ＳｉＯ_２はガラスの骨格を形成する成分であり、必須である。５５％未満では、ガラスにキズが付きやすくなる、またＴ_Ｌが上昇しガラスが不安定になる。好ましくは５８％以上、より好ましくは６０％以上、特に好ましくは６２％以上、典型的には６４％以上、より典型的には６５％以上である。７５％超では、高温粘性が上昇しガラスの溶解が困難となる。好ましくは７２％以下、より好ましくは７１％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３はＴｇを高くし、耐候性を高める効果を有し、必須である。１％未満では前記効果が小さい。好ましくは１．５％以上、より好ましくは２％以上、特に好ましくは２．５％以上である。１２％超では高温粘性が上昇しガラスの溶解が困難となり、またＴ_Ｌが高くなりすぎる。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７％以下、典型的には６．５％以下である。

ＭｇＯは、耐候性を維持したままαを大きくする、ガラスを傷つきにくくする、またガラスの溶解性を向上させる効果があり必須成分である。２％未満では前記効果が小さい。好ましくは５％以上、より好ましくは７％以上、最も好ましくは８％以上である。１５％超ではＴＬが高くなりすぎる。好ましくは１４％以下、より好ましくは１３％以下である。

ＣａＯは必須ではないが、耐候性を維持したままαを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させるために１．５％まで含有してもよい。１．５％超ではガラスが傷つきやすくなるおそれがある。好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％未満、典型的には０．３％以下である。

Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏはαを大きくする、またガラスの溶解性を向上させる効果を有する成分であり、少なくともいずれかを含有しなければならない。Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１％未満では前記効果が小さい。好ましくは２％超、より好ましくは５％以上、特に好ましくは７％以上、典型的には１０％以上である。２０％超では耐候性が低下し、ガラス転移点が低下する。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％以下、典型的には１３．５％以下である。典型的にはＮａ_２Ｏが２〜８％、Ｋ_２Ｏが３〜１０％である。
ＳｉＯ_２が６０％超、Ａｌ_２Ｏ_３が１０％以下、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが２％超１７％以下であることが好ましい。

ＴｉＯ_２は必須成分ではないが、Ｔｇを高くする、耐候性を高くする、またはガラスの溶解性を向上させる効果があり、８％まで含有してもよい。８％超ではＴ_Ｌが高くなりすぎるおそれがある、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下、特に好ましくは５％以下である。また、ＴｉＯ_２を含有する場合、その含有量は１％以上であることが好ましい。より好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２％以上、最も好ましくは３％以上である。
ＭｇＯおよびＴｉＯ_２の含有量の合計ＭｇＯ＋ＴｉＯ_２は１０％以上であることが好ましい。１０％未満ではガラスが傷つきやすくなるおそれがある、または高温粘性が上昇しガラスの溶解が困難になるおそれがある。ＭｇＯ＋ＴｉＯ_２は典型的には１３％以上である。
典型的には、ＳｉＯ_２は６２〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３は２〜８％、ＭｇＯは７〜１４％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏは１０〜１４％、ＴｉＯ_２は０〜６％である。

本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。その場合、当該他の成分の含有量の合計は好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下、典型的には２％以下である。
たとえばＳＯ_３、Ｃｌ、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２等の清澄剤を合計で２％まで含有してもよいが、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２は含有しないことが好ましい。
また、ガラスの溶解性や安定性を向上させるためにＢ_２Ｏ_３を合計で３％まで含有してもよい。
ただし、次のような観点からはＢ_２Ｏ_３は実質的に含有しないことが好ましい。すなわち、Ｂ_２Ｏ_３はアルカリ金属酸化物成分と共存すると蒸気圧の低いアルカリボレート化合物を形成しやすくなってガラス融液から同成分が非常に揮散しやすくなる。これにより脈理などの不均質が発生しガラス品質低下を引き起こすと同時に、揮散物がガラス溶融窯に使用されているれんが物質に凝縮し、れんが強度を著しく低下させる、揮散物の回収処理に莫大な費用がかかる、等の問題が発生するため、このような問題の発生を抑制したい場合にはＢ_２Ｏ_３を実質的に含有しないことが好ましい。

ＳｒＯまたはＢａＯを、耐候性を維持したままαを大きくする、またガラスの溶解性を向上させるために合計で４％以下の範囲で含有してもよい場合がある。４％超ではガラスが傷つきやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下である。ただし、ＢａＯを含有する場合その含有量は２モル％以下としなければならない。
なお、ガラスをより傷つきにくくしたい場合などにはＳｒＯは含有しないか、含有する場合でも０．１％未満であることが好ましい。また、このような場合にはＢａＯは含有しないか、含有する場合でも０．１％未満であることが好ましい。
αを大きくする、またはガラスの溶解性を向上させるためにＬｉ_２Ｏを１％まで含有してもよい。１％超ではＴｇが低くなる、耐候性が低下する、またはガラスが傷つきやすくなる。典型的には０．６％以下であるが、実質的に含有しないことが多くの場合好ましい。
Ｔｇを高くするためにＺｒＯ_２を０．５％まで含有してもよい。０．５％超ではガラスが傷つきやすくなる。

ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを含有する場合、ＭｇＯ含有量と（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの各含有量合計）とのモル比：（ＭｇＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は０．６以上であることが好ましい。０．６未満ではガラスが傷つきやすくなる。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量の合計をＲ’_２Ｏとし、アルカリ土類金属酸化物の含有量の合計をＲＯとして、Ｒ’_２Ｏと（Ｒ’_２Ｏ＋ＲＯ）とのモル比、すなわち、（Ｒ’_２Ｏ）／（Ｒ’_２Ｏ＋ＲＯ）は０．２５〜０．７５であることが好ましい。この範囲外では、耐候性が低下する、αが小さくなる、またはガラスが傷つきやすくなるおそれがある。より好ましくは０．３〜０．７である。
Ｋ_２Ｏを含有する場合、Ｋ_２Ｏ含有量とＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量の合計とのモル比、すなわち、Ｋ_２Ｏ／（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）は０．２以上であることが好ましい。０．２未満ではＴｇが低くなる、または耐候性が低下するおそれがある。より好ましくは０．３以上、特に好ましくは０．４以上である。
Ｔｉよりも原子番号が大きな原子（Ｖなど）の酸化物はガラスを傷つきやすくするおそれがあるので、これらを含有する場合にはそれらの含有量の合計は０．５％以下であることが好ましい。より好ましくは０．３％以下、特に好ましくは０．２％以下、最も好ましくは０．１％以下である。

各成分の原料を「表」中のＳｉＯ_２からＺｒＯ_２までの欄にモル％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１５５０〜１６００℃の温度で３〜５時間溶解した。溶解にあたっては、白金スターラを溶融ガラス中に挿入し、２時間撹拌してガラスを均質化した。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」中のＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量（単位：モル％）の合計、Ｒ’_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量（単位：モル％）の合計を示している。
例１〜１１のガラスは実施例であり、例１２〜２５のガラスは比較例である。

こうして得られたガラス板について、クラック発生率（単位：％）、ガラス転移点Ｔｇ（単位：℃）、熱膨張係数α（単位：×１０^−７／℃）、液相温度Ｔ_Ｌ（単位：℃）、粘度が１０^４Ｐとなる温度Ｔ_４（単位：℃）、粘度が１０^２Ｐとなる温度Ｔ_２（単位：℃）、前記Ｎ_Ｌ（単位：個／ｃｍ^２）、前記Ｎ_Ｓ（単位：１０^５個／ｃｍ^２）、および密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）を測定した。結果を「表」中に、Ｔｇ、α、Ｔ_Ｌ、Ｔ_４、Ｔ_２、Ｎ_Ｌ、Ｎ_Ｓの測定方法を以下にそれぞれ示す。なお、「表」中の「−」で示す項目は測定しなかった。
Ｔｇ：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における屈曲点に相当する温度をガラス転移点とした。

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、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。

Ｔ_Ｌ：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。
Ｔ_４、Ｔ_２：回転粘度計により測定した。

Ｎ_Ｌ、Ｎ_Ｓ：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た。

磁気ディスク基板等の情報記録媒体基板、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造に利用できる。

なお、２００６年１１月２２日に出願された日本特許出願２００６−３１５１２２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (14)

1. 下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜１２％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１．５％、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏを合計で１〜２０％、ＴｉＯ_２を０〜８％含有し、ＢａＯを含有する場合その含有量は２％以下であり、Ｌｉ_２Ｏを含有する場合その含有量は１％以下であり、ＺｒＯ_２を含有する場合その含有量は０．５％以下である情報記録媒体基板用ガラス。
2. ＳｉＯ_２が６０％超、Ａｌ_２Ｏ_３が１０％以下、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが２％超１７％以下である請求項１に記載の情報記録媒体基板用ガラス。
3. ＳｉＯ_２が６２〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３が２〜８％、ＭｇＯが７〜１４％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１０〜１４％、ＴｉＯ_２が０〜６％である請求項１に記載の情報記録媒体基板用ガラス。
4. ＭｇＯ＋ＴｉＯ_２が１０％以上である請求項１、２または３に記載の情報記録媒体基板用ガラス。
5. ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを含有し、ＭｇＯ含有量とＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの各含有量の合計とのモル比が０．６以上である請求項１〜４のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
6. ＣａＯを含有する場合その含有量が０．５％未満である請求項１〜５のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
7. Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量の合計をＲ’_２Ｏ、アルカリ土類金属酸化物の含有量合計をＲＯとして、Ｒ’_２Ｏと（Ｒ’_２Ｏ＋ＲＯ）とのモル比が０．２５〜０．７５である請求項１〜６のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
8. Ｋ_２Ｏを含有し、Ｋ_２Ｏ含有量とＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量の合計とのモル比が０．２以上である請求項１〜７のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
9. Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含有しない請求項１〜８のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
10. ガラス転移点が６００℃以上である請求項１〜９のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
11. 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１〜１０のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
12. 液相温度をＴ_Ｌとし、粘度が１０^４Ｐとなる温度をＴ_４として、（Ｔ_Ｌ−Ｔ_４）＜５０℃である請求項１〜１１のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
13. 密度が２．５０ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１〜１２のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラス。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の情報記録媒体基板用ガラスからなる情報記録媒体用ガラス基板。