JPH0440301B2

JPH0440301B2 -

Info

Publication number: JPH0440301B2
Application number: JP2550988A
Authority: JP
Inventors: Toshitomo Morisane
Original assignee: EFU JII KEE KK
Current assignee: EFU JII KEE KK
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1992-07-02
Also published as: JPH01201043A

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）ハードデイスク、光デイスク、光磁気
デイスク磁気デイスク基板等高強度の高密度記録
用デイスク基板並びに樹脂成形体特にデイスク基
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、特にコンピユー
ターに代表される情報関連技術の進展に伴つて、
より本格的な情報社会への対応が既に始まつてい
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（コンパクトデイス
ク）やVD（ビデオデイスク）からCD−ROM、
追記型デイスクへと発展し、消去再生書き込み可
能な光磁気型デイ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、光デイスクは
VD，CD等の民生用から、映像フアイリング、
文書フアイリングのようなOA機器、情報処理機
器へと用途は拡大し、今後は計算機用途への拡大
のための更に高い信頼性、高速性が課題となつて
いる。これらのデイ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ツクが圧倒
的に使用されており、また一部の追記型大型コー
ドデータ用光デイスクには科学強化がテスト使用
されているのみである。上記科学強化ガラスは結晶化ガラス、イオン交
換（Na＋をＫ＋に置換）によつて表面薄層のみ
が科学強化されたガラス基板等がある。表面薄層が科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
を科学的に強化し、その表面層２の上に膜質（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に対して引つ張り（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）プラスチツク基板は、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、科学強化された基
板については、表面層２に置換ウイオンが深く入
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１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つ張り応力が入つた場合、爆
発的な破壊現象が起こりうる。このように科学強
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ツク及びガ
ラスはそれぞれ一長一短があり、用途に応じた使
い方がなされていくであろう。しかし今後高性能
化が要求されるデイスク材料としては対応しきれ
ない。光、磁気デイスクの基板としては、耐熱
性、機械的強度、高加工精度、非複屈折性等の性
質をもつガラスセラミツク基板でなければならな
い。今後の技術動向にそつた基板の要求特性を考慮
すると、光デイ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、デイ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
にうねりがあつたり素材に配向性があると、回転
時の摩擦抵抗によつて発生する熱により面振れが
生じ、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。従つて基板の
平坦度、同心度が特に重要な因子となるばかりか
デイ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。記録媒体によつ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望まれ光学
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は発生しやすくなる。特
に光磁気型デイスクの場合は、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。また基板の傾きや厚さ
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
の劣化を防げる・複屈折がほとんど無い・吸湿による反りが起こらない・表面平滑性が良く傷がつきにくい・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、SiO₂58.0〜85.0％、
Al₂O₃0.5〜15％、R₂Ｏ（ただしＲはアルカリ金
属）2.0〜25.0％、BaO0.2〜20.0％、CaO0.2〜
20.0％、ZrO₂0.1〜6.0％、SO₃0.1〜3.0％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SO₃の一部とともに再加熱によつて
主として硫酸バリウム及び硫酸カリシウムの微結
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ツクの組成としては、特
公昭58−17113によつて示されるように、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
結晶折出が生じる。本発明においてはさらに
ZrO₂を添加したうえでガラス素地を熱処理する
ことにより、微細な上記結晶が分散し、それがコ
ンプレツシヨン因子となり、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
定の状態で折出（５〜６容量％）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つ
た。従来用いられるガラス組成において適当な再
加熱処理によつて結晶粒子を折出させる場合、ガ
ラス素地中での粒子の折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つた。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、製品の破損をもたらすと言う欠点が
あつた。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、簡単な品質管理の
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
晶粒子の折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折出
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、SiO₂とAl₂O₃とR₂Ｏ（ただ
しＲは前記と同じ）及びZrO₂を基本成分とする
ガラスに対し、CaO、BaO、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BaOと従来ガラス製造雰囲気調整や清澄剤
として少量使用されていたSO₃とを結晶折出剤の
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。フツ化物などの粒子はガラス中に折出するこ
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折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BaSO₄、CaSO₄
が折出し冷却過程において専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SiO₂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
科学的耐久性が劣化する。次にAl₂O３は、ガラス素地中への結晶折出を
制御ないし促進させるとともに、科学的耐久性の
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、10.0％を越えると必要以
上にガラスの粘性が増大し、取り扱いが困難にな
るのて好ましくない。ZrO₂は、溶融ガラス中の
主としてBaSO₄及びCaSO₄の折出を制御すると
同時に再加熱前のガラスの強度を増強し、科学的
安定性を向上する重要な成分である。ZrO₂が6.0
％を越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R₂Ｏ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％未満では、ガラスが難溶性に
なり、また25.0％を越えると粘性が低下しすぎる
ばかりか、科学的低級性の劣化、粒子結晶折出の
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折出が不十分となる。
これらの量が20.0％を越えるとガラスの失透に対
する安定性や科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SO₃の量は0.1〜3.0％の範囲内で選ばれる。
この量が0.1％未満では、熱処理による結晶の折
出が不充分になり、この量が3.0％を越えると、
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
結晶折出促進効果は不十分であるし、9.0％を越
えると製造設備の腐食を起こすので不適当であ
る。特にZrO₂はBaO、CaOとSO₃の組み合わせ
及び助長剤としてCl、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折出条件が緩和さ
れ広い組成範囲をとれる。本発明のガラスには前
記の基本成分に加えてさらに、B₂O₃、AsO₃、
Sb₂O₃、TiO₂、ZuO、MgO、SrO、PbO、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、B₂O₃については5.0％以下、AS₂O₃、
Sb₂O₃については1.0％以下、TiO₂については、
6.0％以下の範囲で含有させても、主として
CaSO₄及びBaSO₄の熱処理による結晶粒子の折
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、水素ガス又はフオーミングガス（H₂
＋N₂）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ツクが得られる。こ
れはガラス中の助成剤としてのCl、Ｆが水素ガス
の内部拡散により、HF、及びHClとなりガラス
外へ出る為で、ガラスマトリツクスの強化につな
がるためであろう。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℃で
数時間ないし10数時間加熱溶融したのち、徐冷す
ることによつて容易に良好なガラス素地を得る。
高強化処理は再熱処理、すなわち560〜580℃30
分、630〜650℃30分、700〜720℃60〜90分保持し
た後、徐冷を行う。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BaSO₄の結晶折出が非
常にゆつ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科学強化処理（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、それ自体亀裂を生じ
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き破損
をまねくことはない。（実施例）次に実施例により本発明を詳細に説明する。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、開口ルツボに投入し、約1450
℃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℃30分、630℃30分、
705℃60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つた。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】

【表】（効果）本発明は上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
ため肉厚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15〜20A）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
は膜質。

Claims

【特許請求の範囲】１重量に基づき、SiO₂58.0〜85.0％、Al₂O₃0.5
〜15％、R₂Ｏ（ただしＲはアルカリ金属）2.0〜
25.0％、BaO0.2〜20.0％、CaO0.2〜20.0％、
ZrO₂0.1〜6.0％、SO₃0.1〜3.0％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SO₃の一部とともに再加熱によつて主として硫
酸バリウム及び硫酸カリ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、SiO₂58.0〜85.0％、Al₂
O₃0.5〜15.0％、R₂Ｏ（ただしＲはアルカリ金
属）2.0〜25.0％、BaO0.2〜20.0％、CaO0.2〜
20.0％、ZrO₂0.1〜6.0％、SO₃0.1〜3.0％及びハ
ロゲンイオン0.1〜9.0％から成る基本成分89.0
％以上と、 (ロ) B₂O₃、Sb₂O₃、As₂O₃、TiO₂、ZnO、MgO、
SrO、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SO₃の一部とともに再
加熱によつ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。