JPH0470262B2 - - Google Patents
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- JPH0470262B2 JPH0470262B2 JP63062970A JP6297088A JPH0470262B2 JP H0470262 B2 JPH0470262 B2 JP H0470262B2 JP 63062970 A JP63062970 A JP 63062970A JP 6297088 A JP6297088 A JP 6297088A JP H0470262 B2 JPH0470262 B2 JP H0470262B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- strength
- alkali
- substrate
- disks
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
- C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
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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)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気部品、電子部品、磁気記録・光
記録・光磁気記録装置およびそれらの再生装置、
特に上記磁気・光・光磁気装置の貯蔵素子となる
メモリーデイスク、すなわち、磁気デイスク、光
デイスク、光磁気デイスク用基板等に使用する高
密度記録用デイスク基板に用いるデイスク用高強
度ガラスに関する。 〔従来の技術〕 高密度記録用のデイスク基板としては、プラス
チツクおよび無機ガラスが検討されている。しか
しプラスチツクは吸湿性が高いのが最大の弱点で
ある。従つてその欠陥を補うため記録膜の耐湿改
良および基板材料の改良が検討課題となつてい
る。ところが経時変化に見られるように、長期の
信頼性を得るには不安定要素が多い。 従来のソーダ石灰ガラス、ソーダアルミノ珪酸
ガラス、硼珪酸塩ガラス等を化学強化したもの
(例えば特開昭57−129839号)に見られるような、
それ自身単体使用の場合は、自然破壊の確率は低
いが、記録膜との接合によるマイグレーシヨン
(イオン移動・拡散)によつて生じる引張応力因
子によつて爆発的破壊につながる確率が高い。 従つて合わせ条件で使用する場合は、結晶化構
造を持つガラスセラミツクが最適と考えられる。 上記自然破壊および割れ現象の内容について詳
細に述べる。 化学強化ガラスの場合、基板ガラス−化学強化
層−記録膜(無機質・有機質)の組合せは、基板
ガラスに対して化学強化層は圧縮応力強化層に対
して記録膜とかその他の合わせ材料が引張力とな
るような関係が必要条件となる。 正合結合的には合わせ材料としてはガラス基板
よりも融点の低いことが理想の組合わせである
が、合わせ条件の技術は上記のみに限られるもの
ではなく、もちろんわずかではあるが例外もあ
る。 化学強化されたガラスの場合、組成系によつて
は、特に化学強化層が深く入り過ぎた場合、剥離
現象あるいは収縮方向に割れが生じる。又合わせ
る材料との複合体の場合、ベースとなる基板ガラ
スと合わせ材料との熱膨張係数を一致させること
が必要である。 しかしながら合わせ材料が無機質であるか有機
質であるかを問わずマイグレーシヨンなどの現象
が起こり、合わせ面を通して何らかの形で引張応
力が生じた場合、環境条件により多少の差異はあ
るが、爆発的な破壊現象を起こすことがある。 このように化学強化ガラスは、場合によつて非
常に危険を伴うものであり、ガラス単体で使用す
る以外は不可能な場合が多い。 表面圧縮応力に対して未処理のガラス部分は、
急冷強化法、化学強化法であつてつも3m/m以
上の板厚を必要とするのは常法である。 現有の高密度記録用デイスク基板の場合、板厚
2m/m以下の規格が多く、今後更に高密度化さ
れるのに伴つて板厚はますます増えるものと考え
られる。 従つてガラスの表面に一様に圧縮応力が加えら
れている場合には、外部からの張力は圧縮応力を
打消すために使われるので、その分だけガラスは
強化される。これが化学強化現象であるが、マイ
グレーシヨンにより化学強化層(圧縮応力強化
層)がなくなり、引張り応力が直接加わつた場合
について考慮しなければならない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 最近のエレクトロニクス技術、特にコンピユー
タに代表される情報関連技術の進展に伴つて、よ
り本格的な情報化社会への対応がすでに始まつて
いる。 半導体レーザを用いて文書・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50〜500倍あり、大量の情報を蓄積で
きる装置として追記型の光デイスクメモリーが実
用化されている。 上記光デイスクメモリーの特徴として光メモリ
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(CD−Read Only
Memory)、追記型(DRAW;Direct Read
After Write)デイスクと発展し、消去再生書込
み可能な光磁気型(EDRAW);Erasable Direct
Read After Write)デイスクの登場も間近いも
のとみられている。 光デイスクメモリーの特徴としては下記の通り
である。 1 非接触で記録再生が可能である。 2 ランダムアクセスが可能である。 3 複製品が廉価である。 4 高密度・高容量化が可能である。 以上の様な特徴を生かしながら、光デイスクは
CD、VD等の民生用から映像フアイリング、文
書フアイリング等のオフイスオートメーシヨン機
器、情報処理機器へと用途が拡大し、今後は電子
計算機へ用途を拡大するために、より高い信頼
性、高速転送レート、高速検索技術の開発が課題
となつている。 これらの光デイスクの基板の材料としては、現
在のところプラスチツクが圧倒的に多く使用され
ており、一部の追記大型コードデータ用光デイス
クには化学強化ガラス(ソーダ石灰ガラス、ソー
ダアルミノ珪酸ガラス、硼珪酸塩ガラス)がテス
ト使用されている。 しかし従来の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陥があるこ
とが指摘されている。また従来の化学強化ガラス
は、基板自体の見掛け上の強度は向上するが、記
録膜と合わせた場合、マイグレーシヨン等の現象
によつて化学強化層が浸食され、強度が低下す
る。更に基板ガラスに対して記録膜に引張応力が
発生した場合には爆発的に破壊が起こり、周囲の
機器に損傷を及ぼす。 以上のように、光デイスクメモリーの基板材料
としてのプラスチツクおよび化学強化ガラスは、
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が、これから先、高性能化
が要求される基板材料としては対応しきれないも
のではない。 光デイスク、光磁気デイスク等の基板として
は、耐熱性、機械的強度、高加工精度を有し、ま
た複屈折性の少ない性質を持ち、マイグレーシヨ
ンの少ない圧縮応力量が緩やかに拡散している
ZnOを含有していることを特徴とする本発明の高
強度ガラス製の基板が必要となる。 化学強化ガラスは、強化されてはいるものの前
記のように割れることがあり、また高価である等
の欠点が指摘されている。しかし本発明の高強度
ガラスは、記録膜の貼合わせによつても高い機械
的強度を示し、また記録密度が向上することから
単位メモリー当たりのコストはかえつて割安にな
る。 従つて本発明の化学強化されたガラスによる基
板の特徴は下記のように表現することができる。
すなわち 1 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。 2 複屈折がほとんどない。 3 吸湿による反りが起こらない。 4 剛性が高いため、回転中の変形がない。 5 加工精度が高く、偏心面振れが起こりにく
い。 以上のように本発明の高強度ガラスを用いた基
板は、従来の基板の欠点を克服しており、全く理
想的なガラス組成である。 今後の技術動向および要求特性と本発明の高強
度ガラスの特性として、光デイスク、光磁気デイ
スクにおいては、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
も十分良好でなければならない。円周方向にうね
りがあると、または素材に配向性(ガラス成形工
程による)があると、回転時の抵抗摩擦で発生す
る熱によつて面振れを生じ、反りが大きいとレン
ズ面に接触する虞もある。 偏心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デイ
スク基板は記録膜の保護も兼ねているので、基板
材料は、温度、湿度、機械的強度などの環境条件
に対して強いことが望まれる。 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、ガラス基板の透過率が高いほどよ
い。また複屈折が大きいと、光検出器のレベル変
動を生じたり、レーザーへの戻り光量が増してノ
イズが発生しやすくなる。 特に光磁気デイスクの場合は、光の偏波面の回
転を利用して信号を検出するので、デイスク基板
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。 いずれにしても本発明の高強度ガラスを用いた
基板は、アルミニウム製・プラスチツク製の基板
に比べて表面平滑性がよく、それに加えて高強度
であるため肉厚をより薄くすることができて記録
密度の向上が可能である。曲げ強度・固さも重要
なポイントであるが、従来の技術より1レベル高
い精度を実現し、面粗さは15〜20Å、平坦度
(5.25インチデイスクの場合)2μm以下のデータ
を得た。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、化学強化ガラスであるにもかかわら
ず自然破壊を起こさない安全性の高いガラスを提
供するものである。 すなわち本発明高強度ガラスは、重量に基づ
き、SiO260.0〜70.0%、Al2O30.5〜14.0%、R2O
(ただしRはアルカリ金属)10.0〜32.0%、
ZnO1.0〜15.0%、B2O31.1〜14.0%から成り、ガ
ラス表面をアルカリ溶融塩中に侵漬してガラス表
面層のアルカリイオンをより大きいイオン半径を
有するアルカリイオンにイオン変換させた応力層
を有し、線膨張係数が70×10-7/℃以上、圧縮強
度及び抗折強度がいずれも6000Kg/cm2以上である
デイスク用高強度ガラスであることを特徴とす
る。 また(イ)重量に基づき、SiO260.0〜70.0%、Al2
O31.0〜14.0%、R2O(ただしRはアルカリ金属)
10.0〜32.0%、ZnO1.0〜15.0%、B2O31.1〜12.0%
から成る基本成分88%以上と、 (ロ)重量に基づき、PbO、BaO、ZrO2、TiO2、
As2O3、Sb2O3、MgO、SrOの、任意成分の中か
ら選ばれた少なくとも1種の添加成分12%以下を
含む成分からなり、ガラス表面をアルカリ溶融塩
中に侵漬してガラス表面層のアルカリイオンをよ
り大きいイオン半径を有するアルカリイオンにイ
オン交換させた応力層を有し、線膨張係数が70×
10-7/℃以上、圧縮強度及び抗折強度がいずれも
6000Kg/cm2以上であるデイスク用高強度ガラスで
あることを特徴とするもので、マイグレーシヨン
によりガラス表面に圧縮応力を生じ、それが冷却
後のガラス表面に残留することによつてガラスが
強化される強化特性に優れた高強度ガラスを得る
ことができる。 上記本発明のガラスの組成は、特に厚さ3m/
m以下の薄いガラス板の化学強化に最適であり、
表面をほとんど損なうことなく応力層を緩徐に深
部まで拡散し、すなわち層状態ではなくイオン拡
散するため、自然破壊もなく、また化学強化後、
精密研磨仕上げを行つても強化度の変化はない。 化学強化は、ガラスの転移点(マイナス100℃
付近)以下の温度で、ガラス中に含まれるアルカ
リイオンと、これより大きいイオン半径を持つア
ルカリイオンを含むアルカリ溶融塩中にガラスを
浸漬することによりイオン交換を行う。 上記イオン交換の結果、アルカリイオンの占有
容積の差によつてガラス表面に圧縮応力が発生
し、その応力が冷却後ガラスの表面に残留するた
め強化される。 〔実施例〕 本発明高強度ガラスの化学強化に使用する処理
液には次の3種類が適している。 1 KNO3 100%(重量%) 2 KNO360%+NaNO340%(重量%) (特にLi2Oを含有する場合に有効) 3 KNO399.5%+H2SiO30.5%(重量%) 上記処理液によつてガラス中のLi+およびNa+
イオンが処理液中のNa+およびK+イオンと交換
される。同時に2種類のイオン交換がおこなわれ
るため、優れた強化特性を呈する。 組成1(重量%) SiO2 64.0 AlO3 8.5 Na2O 8.0 K2O 7.0 ZnO 2.7 Li2O 1.0 BaO 1.0 B2O3 2.0 TiO2 1.0 ZrO2 4.5 As2O3 0.3 組成2(重量%) SiO2 62.4 Al2O3 2.9 Na2O 9.0 K2O 9.1 CaO 0.1 MgO 2.8 ZnO 11.5 B2O3 1.1 TiO2 0.6 As2O3 0.2 Sb2O3 0.3 上記組成例1および2の各例によつて得られた
化学強化の処理時間と抗折強度およびシヤルピー
強度、応力歪層の厚さの関係を下記表1に示す。
組成例1および2の差はほとんどない。
記録・光磁気記録装置およびそれらの再生装置、
特に上記磁気・光・光磁気装置の貯蔵素子となる
メモリーデイスク、すなわち、磁気デイスク、光
デイスク、光磁気デイスク用基板等に使用する高
密度記録用デイスク基板に用いるデイスク用高強
度ガラスに関する。 〔従来の技術〕 高密度記録用のデイスク基板としては、プラス
チツクおよび無機ガラスが検討されている。しか
しプラスチツクは吸湿性が高いのが最大の弱点で
ある。従つてその欠陥を補うため記録膜の耐湿改
良および基板材料の改良が検討課題となつてい
る。ところが経時変化に見られるように、長期の
信頼性を得るには不安定要素が多い。 従来のソーダ石灰ガラス、ソーダアルミノ珪酸
ガラス、硼珪酸塩ガラス等を化学強化したもの
(例えば特開昭57−129839号)に見られるような、
それ自身単体使用の場合は、自然破壊の確率は低
いが、記録膜との接合によるマイグレーシヨン
(イオン移動・拡散)によつて生じる引張応力因
子によつて爆発的破壊につながる確率が高い。 従つて合わせ条件で使用する場合は、結晶化構
造を持つガラスセラミツクが最適と考えられる。 上記自然破壊および割れ現象の内容について詳
細に述べる。 化学強化ガラスの場合、基板ガラス−化学強化
層−記録膜(無機質・有機質)の組合せは、基板
ガラスに対して化学強化層は圧縮応力強化層に対
して記録膜とかその他の合わせ材料が引張力とな
るような関係が必要条件となる。 正合結合的には合わせ材料としてはガラス基板
よりも融点の低いことが理想の組合わせである
が、合わせ条件の技術は上記のみに限られるもの
ではなく、もちろんわずかではあるが例外もあ
る。 化学強化されたガラスの場合、組成系によつて
は、特に化学強化層が深く入り過ぎた場合、剥離
現象あるいは収縮方向に割れが生じる。又合わせ
る材料との複合体の場合、ベースとなる基板ガラ
スと合わせ材料との熱膨張係数を一致させること
が必要である。 しかしながら合わせ材料が無機質であるか有機
質であるかを問わずマイグレーシヨンなどの現象
が起こり、合わせ面を通して何らかの形で引張応
力が生じた場合、環境条件により多少の差異はあ
るが、爆発的な破壊現象を起こすことがある。 このように化学強化ガラスは、場合によつて非
常に危険を伴うものであり、ガラス単体で使用す
る以外は不可能な場合が多い。 表面圧縮応力に対して未処理のガラス部分は、
急冷強化法、化学強化法であつてつも3m/m以
上の板厚を必要とするのは常法である。 現有の高密度記録用デイスク基板の場合、板厚
2m/m以下の規格が多く、今後更に高密度化さ
れるのに伴つて板厚はますます増えるものと考え
られる。 従つてガラスの表面に一様に圧縮応力が加えら
れている場合には、外部からの張力は圧縮応力を
打消すために使われるので、その分だけガラスは
強化される。これが化学強化現象であるが、マイ
グレーシヨンにより化学強化層(圧縮応力強化
層)がなくなり、引張り応力が直接加わつた場合
について考慮しなければならない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 最近のエレクトロニクス技術、特にコンピユー
タに代表される情報関連技術の進展に伴つて、よ
り本格的な情報化社会への対応がすでに始まつて
いる。 半導体レーザを用いて文書・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50〜500倍あり、大量の情報を蓄積で
きる装置として追記型の光デイスクメモリーが実
用化されている。 上記光デイスクメモリーの特徴として光メモリ
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(CD−Read Only
Memory)、追記型(DRAW;Direct Read
After Write)デイスクと発展し、消去再生書込
み可能な光磁気型(EDRAW);Erasable Direct
Read After Write)デイスクの登場も間近いも
のとみられている。 光デイスクメモリーの特徴としては下記の通り
である。 1 非接触で記録再生が可能である。 2 ランダムアクセスが可能である。 3 複製品が廉価である。 4 高密度・高容量化が可能である。 以上の様な特徴を生かしながら、光デイスクは
CD、VD等の民生用から映像フアイリング、文
書フアイリング等のオフイスオートメーシヨン機
器、情報処理機器へと用途が拡大し、今後は電子
計算機へ用途を拡大するために、より高い信頼
性、高速転送レート、高速検索技術の開発が課題
となつている。 これらの光デイスクの基板の材料としては、現
在のところプラスチツクが圧倒的に多く使用され
ており、一部の追記大型コードデータ用光デイス
クには化学強化ガラス(ソーダ石灰ガラス、ソー
ダアルミノ珪酸ガラス、硼珪酸塩ガラス)がテス
ト使用されている。 しかし従来の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陥があるこ
とが指摘されている。また従来の化学強化ガラス
は、基板自体の見掛け上の強度は向上するが、記
録膜と合わせた場合、マイグレーシヨン等の現象
によつて化学強化層が浸食され、強度が低下す
る。更に基板ガラスに対して記録膜に引張応力が
発生した場合には爆発的に破壊が起こり、周囲の
機器に損傷を及ぼす。 以上のように、光デイスクメモリーの基板材料
としてのプラスチツクおよび化学強化ガラスは、
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が、これから先、高性能化
が要求される基板材料としては対応しきれないも
のではない。 光デイスク、光磁気デイスク等の基板として
は、耐熱性、機械的強度、高加工精度を有し、ま
た複屈折性の少ない性質を持ち、マイグレーシヨ
ンの少ない圧縮応力量が緩やかに拡散している
ZnOを含有していることを特徴とする本発明の高
強度ガラス製の基板が必要となる。 化学強化ガラスは、強化されてはいるものの前
記のように割れることがあり、また高価である等
の欠点が指摘されている。しかし本発明の高強度
ガラスは、記録膜の貼合わせによつても高い機械
的強度を示し、また記録密度が向上することから
単位メモリー当たりのコストはかえつて割安にな
る。 従つて本発明の化学強化されたガラスによる基
板の特徴は下記のように表現することができる。
すなわち 1 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。 2 複屈折がほとんどない。 3 吸湿による反りが起こらない。 4 剛性が高いため、回転中の変形がない。 5 加工精度が高く、偏心面振れが起こりにく
い。 以上のように本発明の高強度ガラスを用いた基
板は、従来の基板の欠点を克服しており、全く理
想的なガラス組成である。 今後の技術動向および要求特性と本発明の高強
度ガラスの特性として、光デイスク、光磁気デイ
スクにおいては、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
も十分良好でなければならない。円周方向にうね
りがあると、または素材に配向性(ガラス成形工
程による)があると、回転時の抵抗摩擦で発生す
る熱によつて面振れを生じ、反りが大きいとレン
ズ面に接触する虞もある。 偏心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デイ
スク基板は記録膜の保護も兼ねているので、基板
材料は、温度、湿度、機械的強度などの環境条件
に対して強いことが望まれる。 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、ガラス基板の透過率が高いほどよ
い。また複屈折が大きいと、光検出器のレベル変
動を生じたり、レーザーへの戻り光量が増してノ
イズが発生しやすくなる。 特に光磁気デイスクの場合は、光の偏波面の回
転を利用して信号を検出するので、デイスク基板
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。 いずれにしても本発明の高強度ガラスを用いた
基板は、アルミニウム製・プラスチツク製の基板
に比べて表面平滑性がよく、それに加えて高強度
であるため肉厚をより薄くすることができて記録
密度の向上が可能である。曲げ強度・固さも重要
なポイントであるが、従来の技術より1レベル高
い精度を実現し、面粗さは15〜20Å、平坦度
(5.25インチデイスクの場合)2μm以下のデータ
を得た。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、化学強化ガラスであるにもかかわら
ず自然破壊を起こさない安全性の高いガラスを提
供するものである。 すなわち本発明高強度ガラスは、重量に基づ
き、SiO260.0〜70.0%、Al2O30.5〜14.0%、R2O
(ただしRはアルカリ金属)10.0〜32.0%、
ZnO1.0〜15.0%、B2O31.1〜14.0%から成り、ガ
ラス表面をアルカリ溶融塩中に侵漬してガラス表
面層のアルカリイオンをより大きいイオン半径を
有するアルカリイオンにイオン変換させた応力層
を有し、線膨張係数が70×10-7/℃以上、圧縮強
度及び抗折強度がいずれも6000Kg/cm2以上である
デイスク用高強度ガラスであることを特徴とす
る。 また(イ)重量に基づき、SiO260.0〜70.0%、Al2
O31.0〜14.0%、R2O(ただしRはアルカリ金属)
10.0〜32.0%、ZnO1.0〜15.0%、B2O31.1〜12.0%
から成る基本成分88%以上と、 (ロ)重量に基づき、PbO、BaO、ZrO2、TiO2、
As2O3、Sb2O3、MgO、SrOの、任意成分の中か
ら選ばれた少なくとも1種の添加成分12%以下を
含む成分からなり、ガラス表面をアルカリ溶融塩
中に侵漬してガラス表面層のアルカリイオンをよ
り大きいイオン半径を有するアルカリイオンにイ
オン交換させた応力層を有し、線膨張係数が70×
10-7/℃以上、圧縮強度及び抗折強度がいずれも
6000Kg/cm2以上であるデイスク用高強度ガラスで
あることを特徴とするもので、マイグレーシヨン
によりガラス表面に圧縮応力を生じ、それが冷却
後のガラス表面に残留することによつてガラスが
強化される強化特性に優れた高強度ガラスを得る
ことができる。 上記本発明のガラスの組成は、特に厚さ3m/
m以下の薄いガラス板の化学強化に最適であり、
表面をほとんど損なうことなく応力層を緩徐に深
部まで拡散し、すなわち層状態ではなくイオン拡
散するため、自然破壊もなく、また化学強化後、
精密研磨仕上げを行つても強化度の変化はない。 化学強化は、ガラスの転移点(マイナス100℃
付近)以下の温度で、ガラス中に含まれるアルカ
リイオンと、これより大きいイオン半径を持つア
ルカリイオンを含むアルカリ溶融塩中にガラスを
浸漬することによりイオン交換を行う。 上記イオン交換の結果、アルカリイオンの占有
容積の差によつてガラス表面に圧縮応力が発生
し、その応力が冷却後ガラスの表面に残留するた
め強化される。 〔実施例〕 本発明高強度ガラスの化学強化に使用する処理
液には次の3種類が適している。 1 KNO3 100%(重量%) 2 KNO360%+NaNO340%(重量%) (特にLi2Oを含有する場合に有効) 3 KNO399.5%+H2SiO30.5%(重量%) 上記処理液によつてガラス中のLi+およびNa+
イオンが処理液中のNa+およびK+イオンと交換
される。同時に2種類のイオン交換がおこなわれ
るため、優れた強化特性を呈する。 組成1(重量%) SiO2 64.0 AlO3 8.5 Na2O 8.0 K2O 7.0 ZnO 2.7 Li2O 1.0 BaO 1.0 B2O3 2.0 TiO2 1.0 ZrO2 4.5 As2O3 0.3 組成2(重量%) SiO2 62.4 Al2O3 2.9 Na2O 9.0 K2O 9.1 CaO 0.1 MgO 2.8 ZnO 11.5 B2O3 1.1 TiO2 0.6 As2O3 0.2 Sb2O3 0.3 上記組成例1および2の各例によつて得られた
化学強化の処理時間と抗折強度およびシヤルピー
強度、応力歪層の厚さの関係を下記表1に示す。
組成例1および2の差はほとんどない。
【表】
上記2例のガラスは粉末状混合物を開口るつぼ
に入れ、1450〜1500℃に加熱溶融し、4〜12時間
この温度に保ち、清澄後4時間かけて徐冷したも
のである。 なお構造上の均質性から、完全に徐歪したの
ち、化学強化処理を施すことが安定した化学強化
法である。従つて構造上の不均質(歪その他)、
成形上の配向性がある場合、曲がり・ねじれ等が
発生する。 表面応力計による検査結果においては、通常の
ソーダ石灰ガラス、ソーダアルミノ珪酸ガラス、
硼珪酸塩ガラスよりも化学強化層が緩徐に拡散し
ており自然破壊につながることはない。 本発明の課題は、前述のように記録膜との接合
によつて生じるマイグレーシヨンなどの反応現象
で引張応力が起き、自然破壊、あるいは複合時点
で破壊を起こさないガラス組成を得ることにある
もので、本発明高強度ガラス(屈折率1.510〜
1.535 アツベ数63.0〜50.0の範囲として)の基本
成分中のSiO2は、全重量に基づき60.0〜70.0%必
要である。この量が60.0%未満では化学的耐久性
が劣化するし、70%より多いと溶融困難となり作
業性が低下する。 次にAl2O3は、化学的耐久性向上および溶融ガ
ラスの粘性調節などのために使用されるが、この
量が0.5%未満ではこれらの効果は不十分である
し、また14.0%より多くなると必要以上にガラス
の粘性が増して取扱いが困難になるので好ましく
ない。 更に、R2O(アルカリ金属酸化物例えばNaO2
6.0〜14.0%、Li2O0〜5.0%、K2O4.0〜13.0%)は
ガラスの粘性、イオン交換成分、熱膨張係数の調
節、溶融温度の低下を目的として、重量に基づき
R2Oとして10.0〜32.0%の範囲で用いられる。こ
の量が10.0%未満ではガラスが難溶性となり、ま
た化学強化は不可能となる。また32%より多くな
ると、ガラスの粘性低下、屈折率の低下、化学的
耐久性の劣化、ガラスの化学強化による強度に悪
影響を来すため好ましくない。 本発明の高強度ガラスは、上記の成分に加えて
ZnO1.0〜15.0%の基本成分が必要である。この成
分は化学的耐久性、屈折率の維持に必要である。
また化学強化ガラスに発生する破壊につながる現
象を防止する。すなわちイオン交換がソーダアル
ミノ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸塩ガ
ラス等に見られるような顕著な強化層を示さず、
イオンの拡散が緩徐に行われるため、化学強化層
は層状に明確に現れない。そのため記録膜その他
の合わせ材料との反応拡散によるマイグレーシヨ
ンがなく、破壊につながることはない。 本発明の高強度ガラスは、以上の基本成分に加
えて更にPbO、BaO、ZrO2、TiO2、Li2O、
MgO、CaO、As2O3、Sb2O3の中から選ばれた少
なくとも1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、泡切れ性、すなわち
清澄などを改善するために加えられるが、重量に
基づきZrO2については4.0%以下、PbOについて
は12.0%以下、BaOについては12.0%以下、TiO2
については1.0%以下、MgOについては4.0%以
下、CaOについては7.0%以下、As2O3およびSb2
O3については各々1.0%以下の範囲で含有させて
も本発明の高強度ガラスには何らの悪影響もな
い。 更に本発明においては、前記の基本成分または
任意成分に加えて、紫外線透過の必要のない場合
(NiO,CoO系着色剤は別)、通常の着色ガラスの
製造の際に慣用されている着色成分を含有させる
ことができる。 このような着色成分としては、例えばSe、
CuO、Cu2O、Cr2O3、Nd2O3、NiO、CoO、
MnO2(MnO)、Fe2O3(FeO)などの金属酸化物
を挙げることができる。これらは単独で用いても
よいし、2種以上併用してもよい。これらの着色
成分は、その合計量が本発明高強度ガラスの全重
量当たり3%以下であれば問題は生じない。 下記表2に前記組成1による本発明高強度ガラ
スの特性値を、表3に、その他の各種組成によつ
て作つた本発明高強度ガラスの特性値を示す。
に入れ、1450〜1500℃に加熱溶融し、4〜12時間
この温度に保ち、清澄後4時間かけて徐冷したも
のである。 なお構造上の均質性から、完全に徐歪したの
ち、化学強化処理を施すことが安定した化学強化
法である。従つて構造上の不均質(歪その他)、
成形上の配向性がある場合、曲がり・ねじれ等が
発生する。 表面応力計による検査結果においては、通常の
ソーダ石灰ガラス、ソーダアルミノ珪酸ガラス、
硼珪酸塩ガラスよりも化学強化層が緩徐に拡散し
ており自然破壊につながることはない。 本発明の課題は、前述のように記録膜との接合
によつて生じるマイグレーシヨンなどの反応現象
で引張応力が起き、自然破壊、あるいは複合時点
で破壊を起こさないガラス組成を得ることにある
もので、本発明高強度ガラス(屈折率1.510〜
1.535 アツベ数63.0〜50.0の範囲として)の基本
成分中のSiO2は、全重量に基づき60.0〜70.0%必
要である。この量が60.0%未満では化学的耐久性
が劣化するし、70%より多いと溶融困難となり作
業性が低下する。 次にAl2O3は、化学的耐久性向上および溶融ガ
ラスの粘性調節などのために使用されるが、この
量が0.5%未満ではこれらの効果は不十分である
し、また14.0%より多くなると必要以上にガラス
の粘性が増して取扱いが困難になるので好ましく
ない。 更に、R2O(アルカリ金属酸化物例えばNaO2
6.0〜14.0%、Li2O0〜5.0%、K2O4.0〜13.0%)は
ガラスの粘性、イオン交換成分、熱膨張係数の調
節、溶融温度の低下を目的として、重量に基づき
R2Oとして10.0〜32.0%の範囲で用いられる。こ
の量が10.0%未満ではガラスが難溶性となり、ま
た化学強化は不可能となる。また32%より多くな
ると、ガラスの粘性低下、屈折率の低下、化学的
耐久性の劣化、ガラスの化学強化による強度に悪
影響を来すため好ましくない。 本発明の高強度ガラスは、上記の成分に加えて
ZnO1.0〜15.0%の基本成分が必要である。この成
分は化学的耐久性、屈折率の維持に必要である。
また化学強化ガラスに発生する破壊につながる現
象を防止する。すなわちイオン交換がソーダアル
ミノ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸塩ガ
ラス等に見られるような顕著な強化層を示さず、
イオンの拡散が緩徐に行われるため、化学強化層
は層状に明確に現れない。そのため記録膜その他
の合わせ材料との反応拡散によるマイグレーシヨ
ンがなく、破壊につながることはない。 本発明の高強度ガラスは、以上の基本成分に加
えて更にPbO、BaO、ZrO2、TiO2、Li2O、
MgO、CaO、As2O3、Sb2O3の中から選ばれた少
なくとも1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、泡切れ性、すなわち
清澄などを改善するために加えられるが、重量に
基づきZrO2については4.0%以下、PbOについて
は12.0%以下、BaOについては12.0%以下、TiO2
については1.0%以下、MgOについては4.0%以
下、CaOについては7.0%以下、As2O3およびSb2
O3については各々1.0%以下の範囲で含有させて
も本発明の高強度ガラスには何らの悪影響もな
い。 更に本発明においては、前記の基本成分または
任意成分に加えて、紫外線透過の必要のない場合
(NiO,CoO系着色剤は別)、通常の着色ガラスの
製造の際に慣用されている着色成分を含有させる
ことができる。 このような着色成分としては、例えばSe、
CuO、Cu2O、Cr2O3、Nd2O3、NiO、CoO、
MnO2(MnO)、Fe2O3(FeO)などの金属酸化物
を挙げることができる。これらは単独で用いても
よいし、2種以上併用してもよい。これらの着色
成分は、その合計量が本発明高強度ガラスの全重
量当たり3%以下であれば問題は生じない。 下記表2に前記組成1による本発明高強度ガラ
スの特性値を、表3に、その他の各種組成によつ
て作つた本発明高強度ガラスの特性値を示す。
【表】
【表】
【表】
本発明高強度ガラスは、前記特許請求の範囲記
載の組成によつて構成したものであるから、化学
強化されたにもかからわず自然破壊を起こすこと
がなくて安全性が高く、板厚をより薄くすること
ができる。従つて光デイスク、光磁気デイスク当
の基板材料に適しており、本発明のガラスで上記
記録用基板を作ると、記録膜の劣化を防げる。複
屈折がほとんどない、吸湿による反りを生じな
い、高剛性のため回転中の変形がない、加工精度
が高くて偏心面ふれが起こりにくい等の効果が得
られる。
載の組成によつて構成したものであるから、化学
強化されたにもかからわず自然破壊を起こすこと
がなくて安全性が高く、板厚をより薄くすること
ができる。従つて光デイスク、光磁気デイスク当
の基板材料に適しており、本発明のガラスで上記
記録用基板を作ると、記録膜の劣化を防げる。複
屈折がほとんどない、吸湿による反りを生じな
い、高剛性のため回転中の変形がない、加工精度
が高くて偏心面ふれが起こりにくい等の効果が得
られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量に基づき、SiO260.0〜70.0%、Al2O30.5
〜14.0%、R2O(ただしRはアルカリ金属)10.0
〜32.0%、ZnO1.0〜15.0%、B2O31.1〜14.0%か
ら成り、ガラス表面をアルカリ溶融塩中に侵漬し
てガラス表面層のアルカリイオンをより大きいイ
オン半径を有するアルカリイオンにイオン変換さ
せた応力層を有し、線膨張係数が70×10-7/℃以
上、圧縮強度及び抗折強度がいずれも6000Kg/cm2
以上であるデイスク用高強度ガラス。 2 (イ) 重量に基づき、SiO2、60.0〜70.0%、
Al2O31.0〜14.0%、R2O(ただしRはアルカリ
金属)10.0〜32.0%、ZnO1.0〜15.0%、B2O3
1.1〜12.0%から成る基本成分88%以上と、 (ロ) 重量に基づき、PbO、BaO、ZrO2、TiO2、
As2O3、Sb2O3、MgO、SrO、CaOの、任意成
分の中から選ばれた少なくとも1種の添加成分
12%以下を含む成分からなり、ガラス表面をア
ルカリ溶融塩中に侵漬してガラス表面層のアル
カリイオンをより大きいイオン半径を有するア
ルカリイオンにイオン交換させた応力層を有
し、線膨張係数が70×10-7/℃以上、圧縮強度
及び抗折強度がいずれも6000Kg/cm2以上である
デイスク用高強度ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297088A JPH01239036A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 高強度ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297088A JPH01239036A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 高強度ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239036A JPH01239036A (ja) | 1989-09-25 |
| JPH0470262B2 true JPH0470262B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=13215711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297088A Granted JPH01239036A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 高強度ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01239036A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001049620A2 (en) | 2000-01-05 | 2001-07-12 | Schott Glass Technologies, Inc. | Alkaline-earth-free boroalkali silicate glass |
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| JP3169056B2 (ja) * | 1991-05-20 | 2001-05-21 | ホーヤ株式会社 | 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法 |
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