KR20090042732A

KR20090042732A - 정보 기록 매체 기판용 유리, 자기 디스크용 유리 기판 및 자기 디스크

Info

Publication number: KR20090042732A
Application number: KR1020080104589A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 나카시마; 게이 마에다; 노리아키 시모다이라; 아츠요시 다케나카
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2009-04-30
Also published as: US20100330396A1; JP2009280478A; DE102008053173A1; US8119268B2; SG152186A1; JP5206261B2; US7838136B2; US20090110963A1

Abstract

내후성이 높은 정보 기록 매체 기판용 유리의 제공.

하기 산화물 기준의 몰％ 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 66％, Al₂O₃ 을 11.5 ∼ 17％, Li₂O 를 8 ∼ 16％, Na₂O 를 2 ∼ 8％, K₂O 를 2.5 ∼ 8％, MgO 를 0 ∼ 6％, TiO₂ 를 0 ∼ 4％, ZrO₂ 를 0 ∼ 3％ 함유하고, Al₂O₃＋MgO＋TiO₂ 가 12％ 이상, Li₂O＋Na₂O＋K₂O 가 16 ∼ 23％ 이며, B₂O₃ 을 함유하는 경우 그 함유량이 1％ 미만인 정보 기록 매체 기판용 유리. 120℃, 0.2㎫ 의 수증기 분위기하에서 20 시간 유지했을 때 그 유리 표면에 석출되어 있는 Li 량, Na 량, K 량을 각각 C_Li, C_Na, C_K로 하여 C_Na 가 0.7n㏖/㎠ 이하, C_Li＋C_Na＋C_K 가 3.5n㏖/㎠ 이하인 상기 정보 기록 매체 기판용 유리.

유리 기판, 자기 디스크

Description

정보 기록 매체 기판용 유리, 자기 디스크용 유리 기판 및 자기 디스크 {GLASS FOR INFORMATION RECORDING MEDIUM SUBSTRATE, GLASS SUBSTRATE FOR MAGNETIC DISK AND MAGNETIC DISK}

본 발명은 자기 디스크 (하드 디스크) 등 정보 기록 매체의 기판에 이용되는 유리, 자기 디스크용 유리 기판 및 자기 디스크에 관한 것이다.

정보 기록 매체용 기판, 특히 자기 디스크용 기판으로서 유리 기판이 널리 이용되고 있고, 몰％ 로 나타낸 조성이 SiO₂:65.4％, Al₂O₃:8.6％, Li₂O : 12.5％, Na₂O : 10.5％, ZrO₂ : 3.0％ 를 함유하는 시판 유리가 알려져 있다. 이 시판 유리는 화학 강화 처리되어 사용되고 있다.

한편, 특허 문헌 1 에는 화학 강화 처리를 실시하지 않는 자기 디스크용 기판 유리가 제안되어 있다.

자기 디스크용 유리 기판으로는, 그 재고 중에 표면 성상이 현저히 변화하여 상기 기판 상에 형성되는 하지막, 자성막, 보호막 등의 막이 잘 벗겨지기 않게 되는 것, 즉 내후성이 요구된다. Li, Na, K 등의 알칼리 금속 성분은 유리의 용 융 촉진제로서 널리 사용되는데, 이들 성분은 공기 중의 수분에 의해 유리에서 선택적으로 추출되고, 최종적으로는 공기 중의 탄산 가스나 아황산 가스와 같은 성분과 반응하여, 알칼리 탄산염이나 알칼리 황산염으로서 유리 표면에 부착되기 (백색 그을림) 때문에, 그 반응이 잘 일어나지 않아야 한다.

또한, 알칼리 금속 성분이 자성막에 확산되면 기록한 정보가 사라지는 등의 현상이 일어나기 쉬워지기 때문에, 기록 매체로서의 신뢰성을 현저히 떨어뜨린다는 문제가 있고, 이 중에서도 Na 는 가장 자성막에 확산되기 쉬운 것으로 일컬어지고 있다. 이것은 Na 는 Li 와 비교하여 전기장 강도 (이온 반경에 대한 전하 강도) 가 작고, K 와 비교하여 이온 반경이 작기 때문에, 상대적으로 이동하기 쉬운 이온이기 때문인 것으로 생각된다.

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2002-358626호 (표 1 ∼ 14)

본 발명자는 내후성 시험에 있어서 Na 의 석출이 많은 유리가 이와 같은 문제를 일으키는 것으로 생각되어, 이와 같은 과제의 해결을 목적으로 하여 본 발명을 이루었다.

본 발명은 하기 산화물 기준의 몰％ 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 66％, Al₂O₃ 을 11.5 ∼ 17％, Li₂O 를 8 ∼ 16％, Na₂O 를 2 ∼ 8％, K₂O 를 2.5 ∼ 8％, MgO 를 0 ∼ 6％, TiO₂ 를 0 ∼ 4％, ZrO₂ 를 0 ∼ 3％ 함유하고, Al₂O₃＋MgO＋TiO₂가 12％ 이상, Li₂O＋Na₂O＋K₂O 가 16 ∼ 23％ 이며, B₂O₃ 을 함유하는 경우 그 함유량이 1％ 미만인 정보 기록 매체 기판용 유리를 제공한다.

또한, 예를 들어 MgO 를 0 ∼ 6％ 함유한다는 것은, MgO 는 필수는 아니지만 6％ 까지의 범위에서 함유해도 된다는 의미이다.

또한, CaO, SrO 및 BaO 로 이루어지는 군에서 선택되는 알칼리 토금속 산화물을 1 종 이상 함유하는 경우, 그들 알칼리 토금속 산화물 함유량의 합계가 1％ 이하인 상기 정보 기록 매체 기판용 유리를 제공한다.

또한, B₂O₃ 을 함유하지 않는 상기 정보 기록 매체 기판용 유리를 제공한다.

또한, 상기 정보 기록 매체 기판용 유리로 이루어지는 자기 디스크용 유리 기판을 제공한다.

또한, 상기 자기 디스크용 유리 기판 상에 자기 기록층이 형성되어 있는 자기 디스크를 제공한다.

본 발명자는 상기 시판 화학 강화 유리에 대하여 후술하는 내후성 시험을 실시한 결과, Na 석출량 C_Na 는 0.84n㏖/㎠, Li, Na, K 의 석출량 합계 C_Li＋C_Na＋C_K 는 3.5n㏖/㎠ (후술하는 예 32), 화학 강화를 하지 않은 것에서는 C_Na 는 3.2n㏖/㎠, C_Li＋C_Na＋C_K는 18.3n㏖/㎠ 로 (후술하는 예 33), 화학 강화를 하지 않은 것의 내후성은 결코 높지는 않으며 화학 강화 처리에 의해 내후성이 개선된 것을 알 수 있었다. 즉, 이 유리는 화학 강화 처리에 의해 비로소 자기 디스크용 유리 기판으로서 사용할 수 있는 유리인 것으로 생각되며, 그 이유는 화학 강화 처리에 수반하여 유리 표면에 이온 반경이 큰 알칼리 성분이 증가하여, 이동도를 떨어뜨리고 있기 때문인 것으로 생각된다. 그러나, 화학 강화 처리에는, 공정이 증가하기 때문에 비용 증가로 연결되거나, 화학 강화 처리에 의해 기판 표면에 오염이 부착되기 쉬워지는 등의 문제가 있다. 또한, 이 화학 강화 유리의 Na 석출량은 결코 적지 않기 때문에, 자성막에 대한 확산이 많아져 신뢰성을 저하시킨다는 염려가 있다.

한편, 특허 문헌 1 에 예시되어 있는 조성은 알칼리 금속 성분에 추가로 B₂O₃ 을 1 몰％ 이상 함유하는 것이 대부분이다. B₂O₃ 은 유리의 무름 저하, 저비중화, 유리의 용융성 촉진 등을 목적으로 첨가되어 있는데, 알칼리 금속 성분과 공존하면 증기압이 매우 낮은 알칼리보레이트 화합물을 형성하기 때문에, 유리 융액으로부터 동성분의 휘산이 격렬히 일어난다. 이로써 맥리(脈理) 등의 불균질이 발생하여 유리 품질 저하를 일으킴과 동시에, 휘산물이 유리 용융 가마에 사용되고 있는 벽돌 물질에 응축되어 벽돌 강도를 현저히 저하시키고, 휘산물의 회수 처리에 막대한 비용이 든다는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 1 에는 B₂O₃ 을 함유하지 않은 조성도 4 예시되어 있는데, 어느 유리도 Na 함유량이 많기 때문에 C_Na 는 0.7n㏖/㎠ 이상인 것으로 생각된다. 실제로, 후술하는 예 34 는 특허 문헌 1 의 예 63 의 유리인데, C_Na 는 0.74n㏖/㎠이다. 이 때문에 자성막에 대한 Na 확산이 많아져 신뢰성을 저하시킨다는 염려가 있다.

본 발명에 의하면, 화학 강화 처리를 하지 않고 내후성 시험 후의 Na 석출량, 알칼리 석출 총량이 작은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써 상기 기판 상에 형성되는 하지막, 자성막, 보호막 등의 막이 잘 벗겨지지 않게 된다.

또한, 자성막에 대한 Na 확산을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 정보 기록 매체를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

또한, 화학 강화 처리를 실시하지 않고 정보 기록 매체용 유리 기판을 제조할 수 있기 때문에 공정을 줄일 수 있고, 또 화학 강화 처리 후의 기판 표면에 대 한 오염 부착의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 내산성이 높은 것을 얻을 수 있게 되기 때문에, 저 pH 에 있어서의 연마 공정이나 세정 공정에서 면 거침이 발생하지 않아 고품질의 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다.

또한, 영률, 비탄성률이 높은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써, 드라이브 회전 중에 꺾임이나 휨이 잘 발생하지 않게 되어 고기록 밀도의 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.

또한, 밀도가 작은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써 드라이브 회전시에 모터 부하를 저감시킬 수 있기 때문에 저소비 전력을 달성할 수 있다.

또한, 평균 선팽창 계수가 큰 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써, 금속제의 드라이브 이외의 부재와의 열팽창 매칭이 높아져 온도 변동시의 발생 응력이 작아, 기판 균열 등이 잘 발생하지 않게 된다.

또한, 강도가 높은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써 미디어, 드라이브 제조시의 균열 발생 확률이나, 드라이브에 충격을 주었을 때의 기판 균열 발생 확률이 낮아진다.

또한, 실투 온도가 고온 점성에 비해 낮은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써 플로트법, 퓨전법, 다운드로법 등의 연속 성형이 가능해져 대량 생산이 가능해진다.

또한, 유리 전이점이 높은 정보 기록 매체 기판용 유리를 얻을 수 있다. 이로써, 기판 상에 자성막을 형성한 후에 실시하는 열처리 온도를 높일 수 있어 기록 밀도가 높은 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.

본 발명의 정보 기록 매체 기판용 유리 (이하, 본 발명의 유리라고 한다) 의 밀도 (d) 는 2.50g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 2.50g/㎤ 초과에서는 드라이브 회전시에 모터 부하가 걸려 소비 전력이 커지거나, 또는 드라이브 회전이 불안정해질 우려가 있다. 바람직하게는 2.49g/㎤ 이하이다.

본 발명의 유리는 영률 (E) 이 80GPa 이상 또한 비탄성률 (E/d) 이 32MNm/㎏ 이상인 것이 바람직하다. E 가 80GPa 미만이거나 탄성률 32MNm/㎏ 미만이면 드라이브 회전 중에 꺾임이나 휨이 발생하기 쉬워 고기록 밀도의 정보 기록 매체를 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다. E 가 81GPa 이상 또한 E/d 가 32.5MNm/㎏ 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 발명 유리의 유리 전이점 (Tg) 은 520℃ 이상인 것이 바람직하다. 520℃ 미만에서는 자성층 형성 열처리 온도를 충분히 높일 수 없어 자성층의 보자력 증가가 곤란해질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 525℃ 이상이다.

본 발명의 유리는 그 액상 온도를 T_L, 점도가 10⁴dPa·s 가 되는 온도를 T₄ 로 하여, (T_L-T₄) 는 50℃ 미만인 것이 바람직하다. (T_L-T₄) 가 50℃ 이상에서는 플로트 성형이 곤란해질 우려가 있고, 보다 바람직하게는 40℃ 미만, 특히 바람직하게는 30℃ 미만이다.

본 발명 유리의 50 ∼ 350℃ 에 있어서의 평균 선팽창 계수 (α) 는 85×10^-7/℃ 이상인 것이 바람직하다. 85×10^-7/℃ 미만에서는 금속제의 드라이브 등 다른 부재의 열팽창 계수와의 차가 커져 온도 변동시의 응력 발생에 의한 기판의 균열 등이 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 88×10^-7/℃ 이상이다. α 는 전형적으로는 100×10^-7/℃ 이하이다.

후술하는 방법에 따라 측정되는 크랙 발생률 (p) 은 본 발명의 유리에 있어서는 50％ 이하인 것이 바람직하다. 50％ 초과에서는 유리 강도가 불충분해져 미디어나 드라이브를 제조할 때의 균열 발생 확률이나, 드라이브에 충격을 주었을 때의 기판 균열 발생 확률이 높아질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 40％ 이하, 특히 바람직하게는 30％ 이하이다.

또한, p 가 작은 것은 유리 표면에 흠집이 잘 발생하지 않기 때문에 응력 집중이 잘 발생하지 않아, 약한 응력이므로 취성적 파괴가 일어나지 않게 되거나, 또는 감소한다.

본 발명의 유리는 120℃, 0.2㎫ 의 수증기 분위기하에서 20 시간 유지시켰을 때 그 유리 표면에 석출되어 있는 Li 량, Na 량, K 량을 각각 C_Li, C_Na, C_K 로 하여 C_Na 가 0.7n㏖/㎠ 이하, C_R=C_Li＋C_Na＋C_K 가 3.5n㏖/㎠ 이하인 것이 바람직하다.

C_Na 가 0.7n㏖/㎠ 초과에서는 기판 상에 형성된 자성막에 대한 Na 확산이 많 아져 정보 기록 매체의 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 보다 바람직하게는 0.5n㏖/㎠ 이하, 특히 바람직하게는 0.4n㏖/㎠ 이하이다.

C_R 이 3.5n㏖/㎠ 초과에서는 기판 상에 형성되는 하지막, 자성막, 보호막 등의 막이 벗겨지기 쉬워진다. 보다 바람직하게는 3.2n㏖/㎠ 이하, 특히 바람직하게는 3.0n㏖/㎠ 이하이다.

본 발명의 유리는 25℃, 0.1N 질산에 24 시간 침지시킨 후의 유리 표면에는 박리 균열이 발생하지 않는 내산성이 우수한 것인 것, 또는 하기 질산 에칭량이 6㎚ 이하인 내산성이 우수한 것이 바람직하다. 그러한 것이 아니면, 정보 기록 매체, 특히 자기 디스크용 기판 유리를 제조할 때의 표면 연마나 최종 세정 공정에 있어서 pH=1 ∼ 2 의 강산성액을 사용하는 경우에 유리 표면의 거침이나 박리 균열을 일으킬 우려가 있고, 보다 바람직하게는 1.5㎚ 이하, 특히 바람직하게는 1.2㎚ 이하이다.

질산 에칭량 : 두께가 1 ∼ 2㎜, 크기가 4㎝×4㎝ 인 유리판의 양면을 산화세륨으로 경면 연마한 것을 측정 샘플로 하고, 이것을 25℃, 0.01N 질산에 3 시간 침지시켜, 질산에 용출된 Si 량을 ICP 발광법으로 분석하여 측정한다. 얻어진 S 량, 유리 중의 SiO₂ 함유량, 및 유리의 밀도로부터 유리가 에칭된 양을 산출한다.

다음으로, 본 발명 유리의 조성에 대하여 몰％ 표시를 이용하여 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 골격을 형성하는 성분으로서 필수이다. 61％ 미만에서는 내산성 또는 내후성이 저하되거나, d 가 커지거나, 유리에 흠집이 발생하기 쉬워지 거나, 또는 T_L 이 상승하여 유리가 불안정해진다. 또한, 본 발명의 유리와 같은 알칼리 금속 산화물 성분이 많은 유리에 있어서는 SiO₂ 가 적으면 산에 의해 알칼리 금속 성분이 표면에서 선택적으로 용출되어 저팽창화된 층이 생성되기 쉽고, 그 결과, 산 침지 후에 유리 표면이 균열되어 박리되는 현상이 잘 나타나는, 즉, 상기 내산성이 낮아질 우려가 있다. 또한, 산성의 콜로이달 실리카 슬러리를 이용하여 유리판을 연마하는 경우, SiO₂ 가 61％ 미만에서는 그 표면 조도 Ra 를 작게 하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 바람직하게는 61.5％ 이상이다. 내산성을 보다 높이고자 하는 경우, SiO₂ 는 바람직하게는 62％ 이상, 보다 바람직하게는 62.5％ 이상, 특히 바람직하게는 63.5％ 이상이다. 66％ 초과에서는 하기 T₂ 및 T₄ 가 상승하여 유리의 용해, 성형이 곤란해지거나, E 또는 E/d 가 저하되거나, 또는 α 가 작아진다. 바람직하게는 65％ 이하이다.

Al₂O₃ 은 내후성을 높이는 효과를 가져 필수이다. 11.5％ 이하에서는 상기 효과가 작거나, E 또는 E/d 가 저하되거나, 또는 Tg 가 낮아진다. 바람직하게는 12％ 이상이다. 17％ 초과에서는 하기 T₂ 및 T₄ 가 상승하여 유리의 용해, 성형이 곤란해지거나, α 가 작아지거나, 또는 T_L 이 지나치게 높아진다. 바람직하게는 16％ 이하이다. 내산성을 보다 높이고자 한 경우, Al₂O₃ 은 바람직하게는 15％ 이하, 보다 바람직하게는 14％ 이하이다.

내산성을 특별히 높이고자 한 경우, SiO₂ 를 63.5％ 이상, Al₂O₃ 을 14％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Li₂O 는 E, E/d 또는 α 를 크게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키는 효과를 가져 필수이다. 8％ 미만에서는 상기 효과가 작다. 바람직하게는 9％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상이다. 16％ 초과에서는 내산성 또는 내후성이 저하되거나, 또는 Tg 가 낮아진다. 바람직하게는 15％ 이하, 보다 바람직하게는 14％ 이하, 전형적으로는 13％ 이하이다.

Na₂O 는 α 를 크게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키는 효과가 있기 때문에 필수이다. 2％ 미만에서는 상기 효과가 작다. 바람직하게는 3％ 이상이다. 8％ 초과에서는 내산성 또는 내후성이 저하되거나, 또는 Tg 가 낮아진다. 바람직하게는 7.5％ 이하, 보다 바람직하게는 7％ 이하이다.

K₂O 는 α 를 크게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키는 효과가 있기 때문에 필수이다. 2.5％ 미만에서는 상기 효과가 작다. 또한, K₂O 를 2.5％ 미만으로 하고 Na₂O 를 증가시켜 α 를 유지하고자 하는 경우 내후성이 저하된다. 바람직하게는 3％ 이상이다. 8％ 초과에서는 내산성 또는 내후성이 저하되거나, 또는 E 또는 E/d 가 저하된다. 바람직하게는 6％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이하이다.

Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 (R₂O) 가 16％ 미만에서는, α 가 작아 지거나, 또는 유리의 용해성이 저하된다. 바람직하게는 17％ 이상, 보다 바람직하게는 18％ 이상, 특히 바람직하게는 19％ 이상이다. R₂O 가 23％ 초과에서는 내산성 또는 내후성이 저하된다. 바람직하게는 22％ 이하, 보다 바람직하게는 21％ 이하이다.

MgO 는 필수는 아니지만, 내후성을 유지한 채 E, E/d 또는 α 를 크게 하거나, 유리에 흠집이 잘 생기지 않게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키는 효과가 있기 때문에 6％ 까지 함유해도 된다. 6％ 초과에서는 T_L 이 지나치게 높아진다. 바람직하게는 5％ 이하, 보다 바람직하게는 4％ 이하이다. MgO 를 함유하는 경우 그 함유량은 전형적으로는 1％ 이상이다.

TiO₂ 는 필수는 아니지만, E, E/d 또는 Tg 를 높게 하거나, 또는 내후성을 높게 하는 효과가 있어 4％ 까지 함유해도 된다. 4％ 초과에서는 T_L 이 지나치게 높아질 우려가 있거나, 또는 분상 현상이 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 바람직하게는 3％ 이하, 보다 바람직하게는 2％ 이하이다. 또한, TiO₂ 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.3％ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.6％ 이상, 전형적으로는 0.8％ 이상이다.

Al₂O₃, MgO 및 TiO₂ 의 함유량의 합계가 12％ 미만에서는, 내후성을 유지시킨 채 E 또는 E/d 를 높게 하는 것이 곤란해질 우려가 있다.

ZrO₂ 는 필수는 아니지만, 내후성을 유지한 채 E 또는 E/d 를 크게 하거나, Tg 를 높게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키는 효과가 있기 때문에 3％ 까지 함유해도 된다. 3％ 초과에서는 d 가 커지거나, 유리에 흠집이 생기기 쉬워지거나, 또는 T_L 이 지나치게 높아질 우려가 있다. 바람직하게는 2％ 이하, 전형적으로는 1％ 이하이다.

본 발명의 유리는 본질적으로 상기 성분으로 이루어지는데, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 그 이외의 성분을 함유해도 된다. 그 경우, 당해 다른 성분의 함유량의 합계는 바람직하게는 5％ 이하, 전형적으로는 2％ 이하이다.

예를 들어, CaO, SrO 또는 BaO 는 내후성을 유지한 채 α 를 크게 하거나, 또는 유리의 용해성을 향상시키기 위해서 합계로 1％ 까지 함유해도 된다. 1％ 초과에서는 d 가 커지거나, 또는 유리에 흠집이 생기기 쉬워진다. 바람직하게는 합계로 0.75％ 이하, 전형적으로는 0.5％ 이하이다.

또한, SO₃, Cl, As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂등의 청징제를 합계로 2％ 까지 함유해도 된다.

또한, Fe₂O₃, Co₃O₄, NiO 등의 착색제를 합계로 2％ 까지 함유해도 된다.

또한, B₂O₃ 은 알칼리 금속 산화물 성분과 공존하면 매우 휘산되기 쉬워지기 때문에 함유하지 않는 것이 바람직하고, 함유하는 경우라도 그 함유량은 1％ 미만, 바람직하게는 0.5％ 미만이다.

본 발명의 유리로 이루어지는 정보 기록 매체용 유리 기판은 통상적으로는 원형의 유리판이다.

정보 기록 매체가 자기 디스크인 경우, 당해 정보 기록 매체용 유리 기판은 본 발명의 자기 디스크용 유리 기판이다.

자기 디스크용 유리 기판은 노트북 PC 등에 사용되는 2.5 인치 기판 (유리 기판 외경 : 65㎜) 이나 포터블 MP3 플레이어 등에 사용되는 1.8 인치 기판 (유리 기판 외경 : 48㎜) 등에 널리 사용되어 그 시장은 해마다 확대되고 있는 한편, 저가격으로 공급될 것이 요구되고 있다. 이와 같은 유리 기판에 사용되는 유리는 대량 생산에 적절한 것이 바람직하다.

판유리의 대량 생산은 플로트법, 퓨전법, 다운드로법 등의 연속 성형법에 따라 널리 이루어지고 있고, 본 발명의 유리는 전술한 바와 같이 예를 들어 플로트 성형이 가능한 유리이기 때문에 대량 생산에 바람직하다.

본 발명의 유리 및 유리 기판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 각종 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 통상적으로 사용되는 각 성분의 원료를 목표 조성이 되도록 조합하고, 이것을 유리 용융 가마로 가열 용융한다. 버블링, 교반, 청징제의 첨가 등에 의해 유리를 균질화하여, 주지의 플로트법, 프레스법, 퓨전법 또 다운드로법 등의 방법에 따라 소정 두께의 판유리로 성형하고, 서랭 후 필요에 따라 연삭, 연마 등의 가공을 실시한 후, 소정 치수·형상의 유리 기판이 된다. 성형법으로는 특히, 대량 생산에 적절한 플로트법이 바람직하다. 또한, 플로트법 이외의 연속 성형법, 즉, 퓨전법, 다운드로법에도 바람직하다.

[실시예]

각 성분의 원료를 표의 SiO₂ 부터 ZrO₂ 까지의 란에 몰％ 표시로 나타낸 조성이 되도록 조합하고, 백금 도가니를 이용하여 1550 ∼ 1600℃ 의 온도에서 3 ∼ 5 시간 용해하였다. 용해에 있어서는 백금 스터러를 용융 유리 중에 삽입하고, 2 시간 교반하여 유리를 균질화하였다. 이어서 용융 유리를 흘려 판상으로 성형하고, 매분 1℃ 의 냉각 속도로 실온까지 서랭하였다. 또한, 표의 Al＋Mg＋Ti 는 Al₂O₃, MgO 및 TiO₂ 의 각 함유량 (단위 : 몰％) 의 합계, R₂O 는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 각 함유량 (단위 : 몰％) 의 합계를 나타내고 있다.

예 1 ∼ 31 의 유리는 실시예, 예 32 ∼ 41 의 유리는 비교예이다. 또한, 예 32 의 유리는 상기 시판 화학 강화 유리와 같은 것으로서, 예 33 의 유리를 화학 강화한 것이다.

이렇게 하여 얻어진 유리판에 대하여, 밀도 d (단위 : g/㎤), 상기 평균 선팽창 계수 α (단위 : ×10^-7/℃), 영률 E (단위 : GPa), 비탄성률 E/d (단위 : MNm/㎏), 유리 전이점 Tg (단위 : ℃), 액상 온도 T_L (단위 : ℃), 점도가 10²dPa·s 가 되는 온도 T₂ (단위 : ℃), 점도가 10⁴dPa·s 가 되는 온도 T₄ (단위 : ℃), 상기 C_Na (단위 : n㏖/㎠), 상기 C_R (단위 : n㏖/㎠), 크랙 발생률 p (단위 : ％), 상기 내산성 및 상기 질산 에칭량을 이하에 나타내는 방법에 따라 측정하였다. 결과를 표에 나타내는데, 표 중의 「-」는 측정하지 않은 것을 나타낸다.

d : 기포가 없는 유리 20 ∼ 50g 을 이용하여 아르키메데스법으로 측정하였다.

α : 시차열 팽창계를 이용하여, 석영 유리를 참조 시료로 하여 실온으로부터 5℃／분의 비율로 승온했을 때의 유리의 신장률을 유리가 연화되어 더이상 신장이 관측되지 않는 온도 즉 굴복점까지 측정하고, 얻어진 열팽창 곡선으로부터 50 ∼ 350℃ 에 있어서의 평균 선팽창 계수를 산출하였다.

E : 두께가 5 ∼ 10㎜, 크기가 가로 세로 3㎝ 인 유리판에 대하여, 초음파 펄스법에 따라 측정하였다.

Tg : 시차열 팽창계를 이용하여, 석영 유리를 참조 시료로 하여 실온으로부터 5℃／분의 비율로 승온했을 때의 유리의 신장률을 굴복점까지 측정하고, 얻어진 열팽창 곡선에 있어서의 휨점에 상당하는 온도를 유리 전이점으로 하였다.

T_L : 유리를 유발로 2㎜ 정도의 유리 입자로 분쇄하여, 이 유리 입자를 백금 보트에 나열해 두고, 온도 경사로 중에서 24 시간 열처리하였다. 결정이 석출되고 있는 유리 입자 온도의 최고값을 액상 온도로 하였다. 또한, 예를 들어 「≤1080」 이란 「1080℃ 이하」의 의미이다.

T₂, T₄ : 회전 점도계에 의해 측정하였다.

C_Na, C_R : 두께가 1 ∼ 2㎜, 크기가 4㎝×4㎝ 인 유리판의 양면을 산화세륨으로 경면 연마하고, 탄산칼슘 및 중성 세제를 이용하여 세정한 후, 고도 가속 수명 시험 장치 (에스펙크사 제조 불포화형 프레셔 쿠커 EHS-411M) 에 넣어 120℃, 0.2㎫ 의 수증기 분위기에 20 시간 정치시켰다. 세정이 끝난 척이 부착된 폴리 봉투에 시험 후 시료와 초순수 20㎖ 를 넣고 초음파 세척기로 10 분간 표면 석출물을 용해하고, ICP-MS 를 사용하여 각 알칼리 성분의 용출물을 정량하였다. 용출량은 몰 환산하여, 시료 표면적으로 규격화하였다.

p : 23℃, 상대 습도 70％ 로 제어한 실내에 있어서, 두께가 1 ∼ 2㎜, 크기가 4㎝×4㎝ 인 경면 연마한 유리판의 표면에 하중 500g 로 비커스 압자를 박고, 그 4 개의 정점으로부터 발생하는 크랙 갯수를 측정하였다. 이 측정을 10 회 반복하고, 100×(발생한 크랙 총 갯수)/40 을 크랙 발생률로 하였다.

내산성 : 25℃, 0.1N 질산에 24 시간 침지시킨 후의 유리 표면을 미분 간섭 현미경으로 관찰하여, 박리 균열이 확인된 것을 ×, 확인되지 않은 것을 ○ 로 하였다. 결과를 내산성 1 의 란에 나타낸다.

질산 에칭량 : 전술한 방법에 따라 측정하였다 (단위 : ㎚). 결과를 내산성 2 의 란에 나타낸다.

또한, 실시예인 예 8, 27, 30, 31 및 비교예인 예 34, 35 의 유리로 이루어지는 유리판에 대하여 산성의 콜로이달 실리카 슬러리를 이용하여 연마하고 그 표면 조도 Ra (단위 : ㎚) 를 측정하였다. 즉, 크기가 4㎝×4㎝ 인 유리판을 준비하여 산화세륨을 이용하여 양면을 경면 연마하고, 그 후, pH=2 로 조정한 평균 입경 30㎚ 의 콜로이달 실리카 슬러리를 이용하여, 스웨이드 타입의 우레탄 패드가 부착된 소형 연마기로 압력 10kPa 의 하에서 10 분간 연마하였다. 연마 후 즉시 유리판을 꺼내어 알칼리성 세제 및 순수로 세정한 후, 원자간력 현미경 (AFM) 을 이용하여 표면 조도 Ra 를 측정하였다. 결과를 표의 Ra 의 란에 나타내는데, 자기 디스크용 유리 기판으로는 Ra 는 0.15㎚ 이하인 것이 바람직하다.

이 측정 결과로부터, SiO₂ 가 61％ 이상인 예 8, 27, 30, 31 에 있어서는 Ra 는 0.11 ∼ 0.13㎚ 인데, SiO₂ 가 60.7％, 60.0％ 인 예 35, 34 에 있어서는 0.19㎚, 0.29㎚ 이며, SiO₂ 가 61％ 를 하회하여 작아짐에 따라 Ra 가 증대하기 시작하는 것을 알 수 있다.

또한, 자기 디스크용 유리 기판의 양산에 있어서는, 연마 후 유리판은 즉시 꺼내지지 않고 콜로이달 실리카 슬러리 중에 방치되는 경우가 있다. 그래서 이와 같은 경우를 모의하기 위해, 연마 후 즉시 꺼낸 상기 유리판을 pH=2 로 조정한 콜로이달 실리카 슬러리에 10 분간 침지시키고, 전술한 것과 동일한 세정을 실시한 후 그 표면 조도를 측정하였다. 결과를 표의 Ra' 의 란에 나타낸다 (단위 : ㎚).

이 측정 결과로부터, SiO₂ 가 61％ 이상인 예 8, 27, 30, 31 에 있어서는 Ra' 는 0.12 ∼ 0.15㎚ 로서, 이들 예에 있어서는 콜로이달 실리카 슬러리에 대한 침지에 의한 표면 조도의 증가가 없거나 또는 작은 것을 알 수 있다. 이에 반해 SiO₂ 가 60.7％, 60.0％ 인 예 35, 34 에 있어서는 Ra' 는 1.0㎚ 이상으로서 표면 조도의 증가가 큰 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 유리는 자기 디스크용 유리 기판의 양산에 바람직한 것임을 알 수 있다.

자기 디스크 기판 등의 정보 기록 매체 기판, 자기 디스크 등의 정보 기록 매체의 제조에 이용할 수 있다.

Claims

하기 산화물 기준의 몰％ 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 66％, Al₂O₃ 을 11.5 ∼ 17％, Li₂O 를 8 ∼ 16％, Na₂O 를 2 ∼ 8％, K₂O 를 2.5 ∼ 8％, MgO 를 0 ∼ 6％, TiO₂ 를 0 ∼ 4％, ZrO₂ 를 0 ∼ 3％ 함유하고, Al₂O₃＋MgO＋TiO₂ 가 12％ 이상, Li₂O＋Na₂O＋K₂O 가 16 ∼ 23％ 이며, B₂O₃ 을 함유하는 경우 그 함유량이 1％ 미만인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항에 있어서,

SiO₂ 가 63.5％ 이상, Al₂O₃ 이 14％ 이하인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

CaO, SrO 및 BaO 로 이루어지는 군에서 선택되는 알칼리 토금속 산화물을 1 종 이상 함유하는 경우, 그들 알칼리 토금속 산화물 함유량의 합계가 1％ 이하인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

B₂O₃ 을 함유하지 않는 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

120℃, 0.2㎫ 의 수증기 분위기하에서 20 시간 유지시켰을 때 그 유리 표면에 석출되어 있는 Li 량, Na 량, K 량을 각각 C_Li, C_Na, C_K 로 하여 C_Na가 0.7n㏖/㎠ 이하, C_Li＋C_Na＋C_K 가 3.5n㏖/㎠ 이하인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

밀도가 2.50g/㎤ 이하인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

영률이 80GPa 이상 또한 비탄성률이 32MNm/㎏ 이상인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

50 ∼ 350℃ 에 있어서의 평균 선팽창 계수가 85×10^-7/℃ 이상인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

액상 온도를 T_L, 점도가 10⁴dPa·s 가 되는 온도를 T₄ 로 하여, (T_L-T₄)＜50℃ 인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

유리 전이점이 520℃ 이상인 정보 기록 매체 기판용 유리.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 정보 기록 매체 기판용 유리 로 이루어지는 자기 디스크용 유리 기판.
제 11 항에 기재된 자기 디스크용 유리 기판 상에 자기 기록층이 형성되어 있는 자기 디스크.