(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
ＳｉＯ2              ５８〜７０
Ａｌ2Ｏ3              １３〜２２
Ｌｉ2Ｏ                    ６〜１０
Ｎａ2Ｏ                    ５〜１２
ＺｒＯ2                    ２〜５
の組成を有するガラスの薄板表面を化学強化したことを特徴とする情報処理記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスの薄板を化学強化処理した後の耐水性の優れた情報処理記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に化学強化用ガラスは、組成中に含まれるアルカリ金属よりイオン半径の大きな１価のイオンを含有する溶融塩中に浸漬され、ガラス中のアルカリ金属イオンと溶融塩中の１価のイオンとが交換され化学強化される。
【０００３】
このような化学強化ガラスの用途の一つとして、情報処理記録媒体用の基板、特に磁気ディスク基板として用いられるようになってきた。このような用途には、長期保存及び悪環境すなわち高温高湿下での使用に耐える耐候性が要求される。さらに、使用される形状の薄板化が進み、１ｍｍ以下、さらには０．５ｍｍ以下で使用され始めている。
【０００４】
現在、化学強化用ガラスとしては、ソーダライム組成のフロートガラスが一般に用いられている。しかしながら、前記ガラスは化学強化処理をすると耐候性が著しく悪くなるため、高温多湿の環境での使用に際しては必ずしも十分な耐候性を有しているとは言えなかった。
【０００５】
耐候性の優れた化学強化用ガラスとしては、米国特許４，１５６，７５５号公報にリチウム含有イオン交換強化ガラスが開示されている。すなわち前記公報の７頁２〜１５行には重量％で、５９〜６３％のＳｉＯ2、１０〜１３％のＮａ2Ｏ、４〜５．５％のＬｉ2Ｏ、１５〜２３％のＡｌ2Ｏ3、２〜５％のＺｒＯ2を含有し、Ａｌ2Ｏ3＋ＺｒＯ2が１９〜２５％、Ｎａ2Ｏ／ＺｒＯ2が２．２〜５．５であるガラス組成が開示されている。
【０００６】
また、強化ガラスの製造方法が特開昭６２−１８７１４０号公報に開示されている。すなわち、前記公報の第１項左欄５〜１６行目に、重量％で６４〜７０％のＳｉＯ2、１４〜２０％のＡｌ2Ｏ3、４〜６％のＬｉ2Ｏ、７〜１０％のＮａ2Ｏ、０〜４％のＭｇＯ、０〜１．５％のＺｒＯ2を含有する強化ガラスの製造方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記米国特許４，１５６，７５５号公報及び特開昭６２−１８７１４０号公報の実施例で示された組成は溶解に高温を要し、素地ガラスが均質なガラスを製造するのは容易ではない。
【０００８】
さらに、上記公報に記載された化学強化用ガラスは、イオン交換後の表面圧縮応力が小さく、表面圧縮応力層を深くすることで強度を上げる必要があった。しかしながら、前記化学強化用ガラスの薄板をイオン交換する場合は、表面応力層を板厚の半分以上にすると、中央部で応力が緩和するため、強度が低下するという問題点があった。
【０００９】
他の化学強化用ガラスが特開平５−３２４３１号公報に開示されている。すなわち前記公報の第２項、左側２〜７行目に重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ2、４〜１２％のＮａ2Ｏ、４〜１０％のＬｉ2Ｏ、５〜１５％のＡｌ2Ｏ3、５．５〜１５％のＺｒＯ2を含有し、かつＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ2Ｏ3／ＺｒＯ2の重量比が０．４〜２．５である化学強化用ガラスが記載されている。
【００１０】
前記公報に開示された組成のガラスには多量のＺｒＯ2が含まれており、溶融炉を用いて製造する場合、炉内でＺｒＯ2の結晶が析出し易く、均質なガラスを結晶を析出させることなく溶融成形するのが容易でないという問題があり、この問題はガラスの品質に影響を及ぼす重大な問題点となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、高品質なガラスの製造が可能であり、化学強化処理後の耐水性が良好で、かつ表面応力値が高く、薄板でも十分な強度を有する化学強化用ガラスを用いた情報処理記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は重量％で、
ＳｉＯ2                ５８〜７０
Ａｌ2Ｏ3              １３〜２２
Ｌｉ2Ｏ                ６〜１０
Ｎａ2Ｏ                ５〜１２
ＺｒＯ2                ２〜５
の組成を有するガラスの薄板表面を化学強化したことを特徴とする情報処理記録媒体である。重量％で、
ＳｉＯ2                ６０〜６８
Ａｌ2Ｏ3              １５．５〜２０
Ｌｉ2Ｏ                ６．５〜１０
Ｎａ2Ｏ                ５〜９．５
ＺｒＯ2                ２〜５
の組成を有するようにすることはより好ましい。
【００１３】
以下に、本発明の化学強化ガラスを用いる情報処理記録媒体の組成の限定理由について説明する。ＳｉＯ2はガラスを形成するための主要成分であり、５８％未満であるとイオン交換後の耐水性が悪化し、７０％を越えるとガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。このため、ＳｉＯ2の範囲としては５８〜７０％であり、６０〜６８％が好ましい。Ａｌ2Ｏ3はイオン交換速度を速めるため及びイオン交換後の耐水性を向上するために必要な成分であり、１３％未満ではその効果が不十分であり、２２％を越えるとガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。このため、Ａｌ2Ｏ3の範囲としては１３〜２２％であり、１５．５〜２０％が好ましい。Ｌｉ2Ｏはイオン交換に必要な成分であるとともに、溶解性を高める成分であり、６％未満ではイオン交換後の表面圧縮応力が十分得られず、また溶解性も悪い。１０％を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化するとともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。このため、Ｌｉ2Ｏの範囲としては、６〜１０％であり、６．５〜１０％が好ましい。Ｎａ2Ｏは溶解性を高める成分であり、５％未満ではその効果が不十分であり、１２％を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化する。このためＮａ2Ｏの範囲としては５〜１２％であり、５〜９．５％以下が好ましい。ＺｒＯ2はイオン交換速度を速め、耐水性にも寄与する成分であり、２％未満ではその効果が不十分であり、５％を越えるとガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融、成形が困難となる。このため、ＺｒＯ2の範囲としては２〜５％が好ましい。
【００１４】
本発明の化学強化ガラスを用いた情報処理記録媒体には、以上の成分の他に本発明の特性を損なわない範囲で、Ｆｅ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＮｉＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｏＯ等の着色剤、Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3等の清澄剤を３％以下含有することが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における５種の実施例の組成及びガラスの特性を表１に、また４種の比較例の組成及びガラスの特性を表２に示す。
まず、実施例１について説明する。表１に示した組成となるように通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、ジルコンを用いて調合した。調合したバッチは白金るつぼを用いて１４５０℃で４時間溶融し、鉄板上に流し出した。このガラスを５００℃の炉で３０ｍｉｎ保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷し、試料ガラスとした。
【００１６】
試料ガラスの特性として、溶融温度（ｌｏｇη＝２の温度）、作業温度（ＴW：ｌｏｇη＝４の温度）、液相温度（ＴL）、作業温度と液相温度との差（ＴW−ＴL）及び歪点（ｌｏｇη＝１４．５の温度）の測定結果を表１に示す。
【００１７】
高温域の粘性は白金球引き上げ式自動粘度測定装置にて、また歪点はビーム曲げ式粘度測定装置により測定した。
【００１８】
液相温度は次のようにして測定した。試料ガラスを粉砕し、１６８０μｍのフルイを通過し、１１９０μｍのフルイ上にとどまったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。
白金ボート上に１列に開けた１ｍｍ径の多数の穴にこのガラス粒を一粒づつ並べ、８５０〜１１５０℃の勾配炉内に４時間保持した後、炉から取り出し、ガラス粒上に発生した失透を観察し、発生した最高温度をもって液相温度とした。
【００１９】
イオン交換後の特性として、表面応力、表面応力層深さ、耐水性の測定結果を表１に示す。
イオン交換は、試薬１級の硝酸ナトリウム４０％と試薬１級の硝酸カリウム６０％の混合溶融塩中にガラスを浸漬し、３８０℃で３時間保持して行った。
表面応力、表面応力層深さはイオン交換処理したガラスの薄片を作製し、偏光顕微鏡を用いて測定した。
耐水性は、上記試料ガラスを５０×１００×板厚２ｍｍに切り出し、鏡面研磨した板をイオン交換し、この板を２０ｍｌの精製水と共にビニール袋に入れ、６０℃で１２０時間保持した後、精製水中に溶出したガラス成分量を測定し、単位面積当たりの溶出量として求めた。
【００２０】
実施例２〜５も実施例１と同様の方法で試料ガラスを作製し、実施例１と同様にしてガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定した。
いずれの実施例においても溶融温度は１５３０℃以下、液相温度は作業温度より低く、溶解性及び成形性に優れている。また、応力値は４６ｋｇ／ｍｍ2以上であった。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は１．４μｇ／ｃｍ2以下と優れている。
【００２１】
【表１】
0003657453.tif 000002
【００２２】
比較例
実施例１と同様の方法で試料ガラスを作製し、ガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定した。
【００２３】
比較例１に用いたガラス組成は、米国特許４，１５６，７５５号公報の実施例１８に記載された組成であり、溶融点は１６１５℃と高く、高品質のガラスを製造するのが容易ではない。また、応力値も３３ｋｇ／ｍｍ2と本実施例に比べて小さいことが分かる。
【００２４】
比較例２は特開昭６２−１８７１４０号公報の実施例１に記載された組成であり、溶融点は１５９０℃以上と高く、高品質のガラスを製造するのが容易ではない。また、応力値も３６ｋｇ／ｍｍ2以下と本実施例に比べて小さいことが分かる。
【００２５】
比較例３は特開平５−３２４３１号公報の実施例４に記載された組成であり、作業温度に比べ液相温度が高く、ガラスの成形が困難である。
【００２６】
比較例４は前記市販のソーダライムガラスであり、実施例１と同様の方法で試料ガラスを作製し、ガラスの特性及びイオン交換後の特性を測定した。ただし、イオン交換は試薬１級の硝酸ナトリウムの溶融塩中にガラスを浸漬し４７０℃で３時間保持して行った。イオン交換後の耐水性テストにおける重量減は２０μｇ／ｃｍ2であり、本発明の実施例の１０倍以上の溶出があり、耐水性が悪い。
【００２７】
【表２】
0003657453.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラスの薄板表面を化学強化処理した後の耐水性が良好で、かつ表面応力値が高く、薄板でも十分な強度を有することが要求される情報処理記録媒体を、溶解性及び成形性の良いガラス素地から得ることができる。