特許 7551312 ガラス組成物、ガラス板とその製造方法、及び情報記録媒体用基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】ガラス組成物、ガラス板とその製造方法、及び情報記録媒体用基板

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/087 20060101AFI20240909BHJP

   G11B 5/73 20060101ALI20240909BHJP

   G11B 5/84 20060101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

C03C3/087

G11B5/73

G11B5/84 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020044331

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021143112

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000004008

【氏名又は名称】日本板硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004314

【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100107641

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 耕一

(72)【発明者】

【氏名】坂口 浩一

(72)【発明者】

【氏名】倉知 淳史

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０１３７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０９３１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３５６５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２３２８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５８６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５６３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１０７０７７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １／００－１４／００

Ｇ１１Ｂ ５／７３， ５／８４

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モル％により表示して、
ＳｉＯ₂ ６０～７５％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ５～１５％、
ＭｇＯ ０．５～５％、
ＣａＯ ０．５～１０％、
Ｌｉ₂Ｏ ５～２０％、
Ｎａ₂Ｏ ３．５～８．２％、
Ｋ₂Ｏ ０～５％、
を成分として含有し、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］＋［Ａｌ₂Ｏ₃］）が０．６８～０．７３であり、
（［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）が０．４５以下であり、
［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）が０．５８以上であり、
密度が２．４８ｇ／ｃｍ³以下である、
ガラス組成物。
ただし、［Ｒ₂Ｏ］は、［Ｌｉ₂Ｏ］、［Ｎａ₂Ｏ］及び［Ｋ₂Ｏ］の合計である。

【請求項2】

モル％により表示して、
ＳｉＯ₂ ６４～７１％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ７．９～１１．３％、
ＭｇＯ １．１～２．８％、
ＣａＯ １．８～７．４％、
Ｌｉ₂Ｏ ７．０～１４．３％、
Ｎａ₂Ｏ ３．５～８．２％、
Ｋ₂Ｏ ０～２％、
を成分として含有し、
密度が２．４８ｇ／ｃｍ³以下である、
ガラス組成物。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］が５４．０％以上である、ガラス組成物。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
（［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）が２～１０％である、ガラス組成物。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
ＳｒＯ及びＢａＯがそれぞれ実質的に含まれていない、ガラス組成物。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［Ｒ₂Ｏ］が１２～２０％である、ガラス組成物。
ただし、［Ｒ₂Ｏ］は、［Ｌｉ₂Ｏ］、［Ｎａ₂Ｏ］及び［Ｋ₂Ｏ］の合計である。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［Ｌｉ₂Ｏ］＞［Ｎａ₂Ｏ］が成立する、ガラス組成物。

【請求項8】

請求項２～７のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
（［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）が０．４５以下である、ガラス組成物
。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［Ｒ₂Ｏ］／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）が０．６１～０．８４である、ガラス組成物。
ただし、［Ｒ₂Ｏ］は、［Ｌｉ₂Ｏ］、［Ｎａ₂Ｏ］及び［Ｋ₂Ｏ］の合計である。

【請求項10】

請求項２～９のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］＋［Ａｌ₂Ｏ₃］）が０．６８～０．７３である、ガラス組成物。
ただし、［Ｒ₂Ｏ］は、［Ｌｉ₂Ｏ］、［Ｎａ₂Ｏ］及び［Ｋ₂Ｏ］の合計である。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載のガラス組成物であって、
ヤング率が８０ＧＰａ以上、
比弾性率が３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上である、ガラス組成物。

【請求項12】

請求項２に記載のガラス組成物であって、
成分Ｘのモル％による含有率を［Ｘ］の形式で示したときに、
［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］が５６．０％以上であり、
（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］＋［Ａｌ₂Ｏ₃］）が０．６８～０．７３であり、
（［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）が０．２～０．４９であり、
比弾性率が３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上である、ガラス組成物。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか１項に記載のガラス組成物により構成されたガラス板。

【請求項14】

フロートガラスである、請求項１３に記載のガラス板。

【請求項15】

請求項１３又は１４に記載のガラス板を含む情報記録媒体用基板。

【請求項16】

ガラス原料を溶融する工程と、
溶融したガラス原料をフロート法によりガラス板に成形する工程と、を具備し、
前記ガラス板が請求項１～１２のいずれか１項に記載のガラス組成物により構成されるように前記ガラス原料を調製する、ガラス板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス組成物、特に情報記録媒体の基板に適したガラス組成物に関する。また、本発明は、そのガラス組成物により構成されたガラス板とその製造方法、さらにはそのガラス板を含む情報記録媒体用基板に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気ディスク等の情報記録装置には、記録容量の増大とアクセス時間の短縮が要求され続けている。その達成手段の一つは、情報記録媒体の回転の高速化である。

【0003】

しかし、情報記録媒体の基板は回転により撓むため、回転数が高くなると情報記録媒体の共振が大きくなり、ついには情報記録媒体と磁気ヘッドが衝突し、読み取りエラーや磁気ヘッドクラッシュが発生することが懸念される。したがって、現状の基板では、フライングハイトと呼ばれる磁気ヘッドと情報記録媒体との距離をある程度以下にできず、これが記録容量の増加の足枷となっている。

【0004】

基板の撓み及び共振を小さくするためには、基板の弾性率が高いことが望ましい。ガラスは、その組成にもよるが、基本的に、アルミニウム基板を構成するアルミニウム合金よりもヤング率が高いことが知られている。情報記録媒体の基板を用途として開発されたガラスは、例えば特許文献１～２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－８１５４２号公報

【文献】国際公開第９８／５５９９３号

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び２に開示されているガラスは、密度が高く、そのために情報記録装置のモータの負荷軽減や、落下時の破損防止の観点からは改善の余地があった。特許文献１及び２では、回転時の撓み防止の観点から、ヤング率を密度で除したガラスの比弾性率を高くすることが検討されている。密度が高くてもその高さを補う程度にヤング率も高ければ、ガラスの比弾性率の値は高く維持される。このため、特許文献１及び２に開示されているガラスの密度は２．６７ｇ／ｃｍ³程度以上であって十分に低くはない。

【0007】

以上に鑑み、本発明は、密度が低く、基板として使用したときにその回転に伴う撓みを抑制できる程度に比弾性率が高いガラス組成物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は、アルミノケイ酸塩系ガラスにおける成分の含有率と物性とに関する精力的な研究の結果、上記目的を達成することに成功した。

【0009】

本発明は、
モル％により表示して、
ＳｉＯ₂ ６０～７５％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ５～１５％、
ＭｇＯ ０．５～５％、
ＣａＯ ０．５～１０％、
Ｌｉ₂Ｏ ５～２０％、
Ｎａ₂Ｏ ２～１０％、
Ｋ₂Ｏ ０～５％、
を成分として含有し、
密度が２．４８ｇ／ｃｍ³以下である、
ガラス組成物、を提供する。

【0010】

また、本発明は、本発明によるガラス組成物により構成されたガラス板を提供する。

【0011】

また、本発明は、本発明によるガラス板を含む情報記録媒体用基板を提供する。

【0012】

また、本発明は、
ガラス原料を溶融する工程と、
溶融したガラス原料をフロート法によりガラス板に成形する工程と、を具備し、
前記ガラス板が本発明によるガラス組成物により構成されるように前記ガラス原料を調
製する、ガラス板の製造方法、を提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、密度が低く、比弾性率が高いガラス組成物を提供することが可能になる。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下において、ガラス組成物の成分の含有率を示す％は、特に断らない限り「モル％」である。各成分の含有率、その合計、所定の計算式による比、ガラスの特性値等についての好ましい範囲は、以下で個別に述べる好ましい上限及び下限を任意に組み合わせて得ることができる。以下では、表記を簡略化するために、成分のモル％表示の含有率を［Ｘ］の形式で示すことがある。Ｘはガラス組成物を構成する成分である。したがって、例えば［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］は、ＳｉＯ₂のモル％表示の含有率からＡｌ₂Ｏ₃のモル％表示を差し引いた差分を意味する。［Ｒ₂Ｏ］は、［Ｌｉ₂Ｏ］、［Ｎａ₂Ｏ］及び［Ｋ₂Ｏ］の合計を意味し（［Ｒ₂Ｏ］＝［Ｌｉ₂Ｏ］＋［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｋ₂Ｏ］）、［Ｒ’Ｏ］は、［ＭｇＯ］、［ＣａＯ］、［ＳｒＯ］及び［ＢａＯ］の合計を意味する（［Ｒ’Ｏ］＝［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］＋［ＳｒＯ］＋［ＢａＯ］）。

【0015】

以下において、「実質的に含まれていない」とは、含有率が０．１モル％未満、好ましくは０．０７モル％未満、さらに好ましくは０．０５モル％未満、に制限されていることを意味する。工業的に製造されるガラス組成物には、工業原料等に由来する微量の不純物が含まれていることが多い。「実質的に」は、上記の含有率を限度として不可避的不純物を許容する趣旨である。また、以下の本発明の実施形態についての説明は、本発明を特定の形態に制限する趣旨ではない。

【0016】

ＳｉＯ₂は、ガラスの網目構造を構成する成分である。ＳｉＯ₂の含有率は、７５％以下、７１％以下、７０％以下、特に６９．４０％以下が好ましく、場合によっては６８％以下であってもよい。ＳｉＯ₂の含有率は、６０％以上、６４％以上、６５％以上、特に６６．４１％以上が好ましく、場合によっては６７％以上であってもよい。

【0017】

Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスのヤング率を向上させ、適量の使用により失透を抑制する成分である。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が高過ぎると、ガラスの粘度と失透温度が上昇し、溶融性が低下する。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率は、１５％以下、１１．３％以下、１０％以下、特に９．９８％以下が好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率は、５％以上、７．９％以上、８％以上、特に８．４４％以上が好ましく、場合によっては９％以上であってもよい。

【0018】

［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］は、密度と比弾性率とに影響を与えるパラメータである。この差が大きいと密度が小さくなる傾向にあり、一方小さいと比弾性率が大きくなる傾向にある。この観点から、［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］は、５４．０％以上、５６．０％以上、特に５６．４％以上が好ましく、場合によっては５８％以上であってもよい。［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］は、６５％以下、６２％以下、特に６１．０％以下が好ましく、場合によっては６０％以下であってもよい。

【0019】

ＭｇＯは、ガラスのヤング率を向上させ、密度を低下させ、溶融性を向上させる成分である。しかし、ＭｇＯの含有率が高過ぎるとガラスの失透温度が上昇する。ＭｇＯの含有率は、０．５％以上、１．１％以上、１．５％以上、特に１．６０％以上が好ましく、場合によっては１．７％以上、さらに１．８％以上であってもよい。ＭｇＯの含有率は、５％以下、２．８％以下、２．５％以下、特に２．１２％以下が好ましく、場合によっては２％以下、さらに１．９％以下であってもよい。

【0020】

ＣａＯは、ガラスの高温での粘度を下げ、溶融性を向上させる成分である。しかし、ＣａＯの含有率が高過ぎるとガラスが失透しやすくなる。ＣａＯの含有率は、０．５％以上、１．８％以上、２％以上、特に２．３２％以上が好ましく、場合によっては３％以上、さらに４．４％以上であってもよい。ＣａＯの含有率は、１０％以下、７．４％以下、７％以下、特に６．３７％以下が好ましく、場合によっては６％以下、さらに５％以下であってもよい。

【0021】

（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、ガラスの溶融性を向上させるために、２％以上、３．５％以上、特に３．９２％以上が好ましく、場合によっては４．５％以上、さらに５％以上であってもよい。（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、失透性を低下させるために、１０％以下、９％以下、特に８．４９％以下が好ましく、場合によっては８％以下であってもよい。［Ｒ’Ｏ］も（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）について上述した範囲にあってもよい。

【0022】

［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、良好な失透性を得るために、０．５８以上、０．５９以上、特に０．５９２以上が好ましく、場合によっては０．６５以上であってもよい。［ＣａＯ］／（［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、０．７６以下、特に０．７５０以下が好ましく、場合によっては０．７以下であってもよい。

【0023】

Ｌｉ₂Ｏは、ガラスの溶融性を高め、ガラス網目修飾成分の中ではヤング率を維持することに適した成分である。しかし、Ｌｉ₂Ｏの含有率が高過ぎると、ガラスのヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎて失透性が悪化する。Ｌｉ₂Ｏの含有率は、５％以上、７．０％以上、７．５％以上、７．６％以上、７．７％以上、７．８％以上、特に７．８９％以上であることが好ましく、場合によっては９％以上、さらに１０％以上であってもよい。Ｌｉ₂Ｏの含有率は、２０％以下、１５％以下、１４．３％以下、１４％以下、１３．５％以下、特に１３．４２％以下が好ましく、場合によっては１３％以下、さらに１２％以下であってもよい。

【0024】

Ｎａ₂Ｏは、ガラスの溶融性を高め、失透性を抑制する成分である。しかし、Ｎａ₂Ｏの含有率が高過ぎると、ヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎる。Ｎａ₂Ｏの含有率は、２％以上、３．５％以上、３．７％以上、特に３．７９％以上が好ましく、場合によっては３．９％以上、さらに５％以上であってもよい。Ｎａ₂Ｏの含有率は、１０％以下、９％以下、８．５％以下、８．２％以下、特に７．６７％以下が好ましく、場合によっては７％以下であってもよい。

【0025】

Ｋ₂Ｏは、少量の添加によって、ガラスの溶融性を高め、失透性を抑制する任意成分である。しかし、Ｋ₂Ｏの含有率が高過ぎると、ヤング率が低下し、粘度が低くなり過ぎる。Ｋ₂Ｏの含有率は、０．０５％以上、特に０．１％以上、場合によっては０．１５％以上であってもよい。Ｋ₂Ｏの含有率は、５％以下、２％以下、１％未満、場合によっては ０．２５％未満であってもよい。

【0026】

［Ｒ₂Ｏ］は、ガラスの溶融性及び失透性を良好に保ち、粘度が低くなり過ぎて成形性が低下しないように、１２～２０％に調整することが望ましい。［Ｒ₂Ｏ］は、１３％以上、１３．５％以上、特に１３．７５％以上が好ましく、場合によっては１４％以上、１５％以上であってもよい。［Ｒ₂Ｏ］は、２０％以下、１９．５％以下、特に１９．３５％以下が好ましく、場合によっては１９％以下、１８．５％以下、さらに１８％以下であってもよい。

【0027】

また、［Ｌｉ₂Ｏ］＞［Ｎａ₂Ｏ］が成立する場合は、そうでない場合と比較し、密度がより低く、及び／又はヤング率がより高い傾向がある。さらに、［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）は、失透性を良好に保つために、０．２以上、特に０．２５以上が好ましく、場合によっては０．２９以上、さらに０．３３以上であってもよい。［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）は、密度及びヤング率を望ましい値とするために、０．４９以下、特に０．４８以下が好ましく、場合によっては０．４６以下、０．４５以下、０．４３以下、０．４１以下、０．４未満、さらに０．３７以下であってもよい。ただし、［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）が０．４未満である場合、失透性を良好に保つために［Ｎａ₂Ｏ］は３．５％以上が好ましい。

【0028】

［Ｒ₂Ｏ］／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、良好な失透性を得るために、０．５５以上、０．６１以上、特に０．６３４以上が好ましく、場合によっては０．７以上であってもよい。［Ｒ₂Ｏ］／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、０．９０以下、０．８４以下、特に０．８３１以下が好ましい。

【0029】

（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］＋［Ａｌ₂Ｏ₃］）は、粘度の絶対値及び失透温度に対して成形温度が低くなり過ぎないように、０．６５以上、０．６８以上、特に０．７０２以上が好ましい。Ｒ₂Ｏ］／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＣａＯ］＋［ＭｇＯ］）は、０．７５以下、０．７３以下、特に０．７２４以下が好ましい。この比が好ましい範囲内にある場合は、密度が小さく、及び／又はヤング率がより高い傾向がある。

【0030】

ＴｉＯ₂は、ガラスのヤング率を高める任意成分である。しかし、ＴｉＯ₂は密度を大きくし、失透性にも影響を与えるため、ＴｉＯ₂の含有率は０．２％以下が好ましい。ＺｒＯ₂も同様の任意成分であり、その含有率は０．２％以下が好ましい。これらの含有率の合計に相当する［ＴｉＯ₂］＋［ＺｒＯ₂］も０．２％以下とすることが好ましい。ＴｉＯ₂及びＺｒＯ₂はそれぞれ実質的に含まれていないことがより好ましい。一方、ＴｉＯ₂及び／又はＺｒＯ₂の含有は失透温度ＴＬを低減させる効果を有するため、［ＴｉＯ₂］＋［ＺｒＯ₂］を０．００５％以上としてもよい。

【0031】

ＳｎＯ₂及びＣｅＯ₂は、Ｓｎ又はＣｅの価数変化により清澄作用を持ちうる任意成分である。しかし、これらの含有率が高過ぎると、ガラスの密度が大きくなり、場合によっては失透性が悪化する。ＳｎＯ₂及びＣｅＯ₂の含有率はそれぞれ０．２％以下であることが好ましく、ＳｎＯ₂及びＣｅＯ₂はそれぞれ実質的に含まれていないことがより好ましい。ＳｎＯ₂及びＣｅＯ₂は、その含有率を合計しても実質的に含有しないとみなすことができる程度、例えば含有率の合計（［ＳｎＯ₂］＋［ＣｅＯ₂］）が０．０７％未満に制限されていることがさらに好ましい。

【0032】

ＳｒＯ及びＢａＯも任意成分であるが、ガラスの密度を増加させ、場合によってはヤング率を低下させる。ＳｒＯ及びＢａＯの含有率はそれぞれ０．２％以下であることが好ましく、これらの含有率の合計に相当する［ＳｒＯ］＋［ＢａＯ］が０．２％以下であることがより好ましく、ＳｒＯ及びＢａＯはそれぞれ実質的に含まれていないことがさらに好ましい。

【0033】

Ｎｂ₂Ｏ₅、ランタノイド酸化物、Ｙ₂Ｏ₃及びＴａ₂Ｏ₅は、ガラスのヤング率の向上に効果がある任意成分である。しかし、これらの任意成分は、ガラスの密度を大きくし、失透性を悪化させることがある。Ｎｂ₂Ｏ₅、ランタノイド酸化物、Ｙ₂Ｏ₃及びＴａ₂Ｏ₅はそれぞれ実質的に含まれていないことが好ましい。なお、ランタノイド酸化物は、元素番号５７から７１までの元素の酸化物である。

【0034】

Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃及びＦは、原料の溶融を促進する任意成分である。しかし、これらの成分は、溶融炉の耐火物の侵食を助長し、揮発した後に炉壁にて凝縮し、異物としてガラス融液に混入することがある。Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃及びＦはそれぞれ実質的に含まれていないことが好ましい。

【0035】

清澄のために原料の一部を硫酸塩として添加するとよいことが知られている。この場合は硫酸塩から発生するＳＯ₃がガラスに残存することが多い。ＳＯ₃の含有率は、０．５％以下、０．３％以下、さらには０．２％以下が好ましい。ＳＯ₃は、任意成分であり、実質的に含まれていなくてもよい。

【0036】

清澄作用を奏しうるその他の任意成分としては、Ａｓ₂Ｏ₅、Ｓｂ₂Ｏ₅及びＣｌも例示できる。しかし、これらの成分は環境に対する影響が大きい（この点では上述したＦも同様）。Ａｓ₂Ｏ₅、Ｓｂ₂Ｏ₅及びＣｌは実質的に含まれていないことが好ましい。

【0037】

ガラスの工業原料から不可避的に混入する代表的な不純物は酸化鉄である。酸化鉄は、２価の酸化物（ＦｅＯ）又は３価の酸化物（Ｆｅ₂Ｏ₃）としてガラス組成物中に存在する。酸化鉄の含有率は、３価の酸化物に換算した含有率［Ｔ－Ｆｅ₂Ｏ₃］により表示して、０．５％以下、０．３％以下、特に０．２％以下が好ましい。ガラスの着色を排除するべき場合、Ｆｅ₂Ｏ₃に換算した酸化鉄（Ｔ－Ｆｅ₂Ｏ₃）は実質的に含まれていないことが好ましい。

【0038】

本発明によるガラス組成物は、上記以外の任意成分も含み得るが、上記以外の任意成分は実質的に含まれていないことが好ましい。

【0039】

本発明によるガラス組成物の好ましい一形態Ａは、以下の成分を含有する。
［ＳｉＯ₂］：６４～７１％、
［Ａｌ₂Ｏ₃］：７．９～１１．３％、
［ＭｇＯ］：１．１～２．８％、
［ＣａＯ］：１．８～７．４％、
［Ｌｉ₂Ｏ］：７．０～１４．３％、
［Ｎａ₂Ｏ］：３．５～８．２％、
［Ｋ₂Ｏ］：０～２％、

【0040】

この形態Ａでは、ガラス組成物が以下の条件Ａ１）～Ａ４）を満たすことが好ましい。
Ａ１）［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］≧２％、
Ａ２）［Ｒ₂Ｏ］：１５～１９％、
Ａ３）［Ｌｉ₂Ｏ］＞［Ｎａ₂Ｏ］、
Ａ４）［Ａｌ₂Ｏ₃］≦１０％、

【0041】

この形態Ａでは、ガラス組成物が以下の条件Ａ５）～Ａ８）を満たすことが好ましい。
Ａ５）［ＳｉＯ₂］－［Ａｌ₂Ｏ₃］が５６．０％以上、
Ａ６）（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］）／（［Ｒ₂Ｏ］＋［ＭｇＯ］＋［ＣａＯ］＋［Ａｌ₂Ｏ₃］）が０．６８～０．７３、
Ａ７）（［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）が０．２～０．４９、
Ａ８）比弾性率が３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上。

【0042】

本発明によるガラス組成物の好ましい一形態Ｂは、以下の条件Ｂ１）を満たす。
Ｂ１）［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）≦０．４５

【0043】

条件Ｂ１）は、［Ｎａ₂Ｏ］／（［Ｎａ₂Ｏ］＋［Ｌｉ₂Ｏ］）≦０．４３であってもよい。形態Ｂのガラス組成物は、［ＳｉＯ₂］～［Ｋ₂Ｏ］の各成分の含有率が形態Ａの範囲内にあってもよい。

【0044】

本実施形態のガラス組成物は、低い密度と高い比弾性率とを有し得る。密度が低いガラス組成物により構成されたガラス板は、衝撃等の加速度が与えられた際に、振動の振幅が相対的に小さくなる。振幅が小さくなると、マイクロクラックの進展により生じ得るガラス板の破損を抑制できる。この有利な効果は、比弾性率とは別に、密度自体に着目し、密度を低く制御することにより得ることができる。本実施形態のガラス組成物により構成されたガラス板は、比弾性率が高いために回転時の撓み防止に適しており、かつ密度が低いために耐衝撃性も改善されている。

【0045】

好ましい実施形態において本発明によるガラス組成物が有し得る特性、具体的には弾性率、密度及び温度特性、は以下のとおりである。

【0046】

ヤング率は、８０ＧＰａ以上、８２ＧＰａ以上、さらに８３ＧＰａ以上が好ましい。密度は、２．４８ｇ／ｃｍ³以下、２．４６ｇ／ｃｍ³以下、さらに２．４５ｇ／ｃｍ³以下が好ましい。比弾性率は、３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上、３３．７×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上、３３．８×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上、さらに３３．９×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上が好ましい。なお、比弾性率はヤング率を密度で除して算出される値であり、上記程度に高い比弾性率は回転する基板の撓み防止に有利である。

【0047】

密度と比弾性率とに着目すると、本発明によるガラス組成物の好ましい一形態は、以下の特性を具備し得る。
密度：２．４８ｇ／ｃｍ³以下、かつ比弾性率：３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上、
さらに
密度：２．４６ｇ／ｃｍ³以下、かつ比弾性率：３３．７×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上、
特に、
密度：２．４５ｇ／ｃｍ³以下、かつ比弾性率：３３．７×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上。

【0048】

失透温度ＴＬは、１１５０℃以下、さらには１１００℃以下が好ましい。成形温度Ｔ４は、１０２０℃以上、さらには１０３０℃以上が好ましい。また、成形温度Ｔ４から失透温度ＴＬを差し引いた差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ４－ＴＬ）は、０よりも大きいことが好ましく、５℃以上がより好ましく、１０℃以上がさらに好ましく、１５℃以上がより好ましく、１８℃以上が特に好ましく、２５℃以上であってもよい。ここで、成形温度Ｔ４は、白金球引き上げ法により測定した粘度が１０⁴ｄＰａ・ｓとなる温度である。失透温度ＴＬは、試料ガラスを粉砕し、温度傾斜電気炉中で２時間保持し、炉から取り出したガラス内部に失透が観察された最高温度である。好ましい一形態において、本発明によるガラスは、上記程度に低い失透温度と正のΔＴを有し得る。

【0049】

なお、本実施形態のガラス組成物のガラス転移点Ｔｇは、４６０～５６０℃、さらに４８０～５５０℃であってもよい。

【0050】

好ましい線熱膨張係数は８０～８８×１０^-7／℃である。ここで、線熱膨張係数は、５０～３５０℃の平均線熱膨張係数を意味する。この値は、建築物や車両の窓等に用いられる一般的なソーダライムガラスよりも低い。より低い線熱膨張係数は、残留歪みを低減できる点で有利であり、例えばフロート法で製造する場合にはガラス板の反りの抑制や切断安定性の向上をもたらしうる。

【0051】

好ましい形態において、本発明によるガラス組成物は、フロート法による量産に適し、この場合はフロートガラスと呼ばれるガラス板、として製造されることになる。フロート法は、周知のとおり、溶融炉においてガラス原料を溶融する工程と、フロート槽へと導入した溶融されたガラス原料をフロート槽内の溶融錫上においてガラス板に成形する工程と、を具備している。本発明の一形態では、得られるガラス板を構成するガラス組成物が上述した所望の組成となるようにガラス原料を調製することにより、フロートガラスが製造される。フロートガラスは、フロート槽において一方の主面が溶融錫に接して成形され、その主面へと錫が拡散する。このため、フロートガラスは、ボトム面と呼ばれる一方の主面に錫が拡散した表面層を有し、この表面層はトップ面と呼ばれる他方の主面には存在しない。別の観点から述べると、フロートガラスでは、一方の主面における錫の濃度が他方の主面における錫の濃度よりも高くなっている。

【0052】

ガラス板は化学強化ガラスとしてもよい。化学強化処理は、周知のとおり、ガラスに含まれるアルカリイオンをそれよりもイオン半径が大きいアルカリイオン、例えばリチウムイオンをナトリウムイオンにより、或いはナトリウムイオンをカリウムイオンにより置換することにより、ガラスの表面に圧縮応力を導入する処理である。ガラス板の化学強化処理は、通常アルカリイオンを含む溶融塩にガラス板を接触させることにより実施される。溶融塩としては、硝酸カリウム、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩を例示できる。硝酸カリウム単独の溶融塩を用いる場合、硝酸カリウムの熱分解及びガラスの耐熱性を考慮し、溶融塩の温度は４６０℃～５００℃程度が適切である。ガラスと溶融塩とを接触させる時間は、例えば４時間～１２時間が適切である。

【0053】

化学強化処理したガラス板は、特に情報記録媒体用基板として適している。もっとも、本発明によるガラス板は、その他の用途、例えばディスプレイ又は太陽電池のカバーガラスとしても使用できる。

【実施例】

【0054】

以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例も本発明を限定するものではない。

【0055】

表１～３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、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム等を用いてバッチを調合した。調合したバッチを白金坩堝に投入して１５８０℃で４時間保持し、鉄板上に流し出した。このガラスを電気炉中６５０℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷して試料ガラスとした。得られた各試料ガラスの特性を以下のように測定した。結果を表１～３に示す。なお、表２には、例４と例８との間で組成を段階的に変化させた例１３～１６、及び例１と例６との間で組成を段階的に変化させた例１７～２０を示す。

【0056】

〔密度ρ、ヤング率Ｅ〕
試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して２５×２５×５ｍｍの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により各サンプルの密度ρを測定した。また、ヤング率はＪＩＳ Ｒ１６０２－１９９５の超音波パルス法に準じて測定した。具体的には、前述の密度測定に用いたサンプルを用い、超音波パルスが伝播する音速を縦波と横波について測定し、前述の密度とともに当該ＪＩＳ記載の数式に代入してヤング率Ｅを算出した。なお、伝播速度は、オリンパス株式会社製の超音波厚さ計ＭＯＤＥＬ ２５ＤＬ ＰＬＵＳを用い、周波数２０ｋＨｚの超音波パルスがサンプルの厚み方向に伝播し反射して戻ってくるまでの時間を、伝播距離（サンプルの厚さの２倍）で除して算出した。

【0057】

〔ガラス転移点Ｔｇ、線熱膨張係数ＣＴＥ〕
試料ガラスから径５ｍｍ、長さ１８ｍｍの円柱状試料を作製し、ＴＭＡ装置により５℃／分で加熱した際の熱膨張曲線を測定した。この曲線に基づいて、ガラス転移点Ｔｇ、５０～３５０℃の平均線熱膨張係数ＣＴＥを得た。

【0058】

〔失透温度ＴＬの測定〕
試料ガラスを粉砕し、目開き２．８３ｍｍの篩を通り、目開き１．００ｍｍの篩に残る粒子をふるい分けた。この粒子を洗浄して粒子に付着した微粉を除去し、乾燥して失透温度測定用サンプルを調製した。失透温度測定用サンプルの２５ｇを白金ボート（長方形でフタのない白金製の器）に厚みが略均一になるようにいれ、温度傾斜炉中で２時間保持した後に炉から取り出し、ガラス内部に失透が観察された最高温度を失透温度ＴＬとした。

【0059】

〔成形温度Ｔ４の測定〕
白金球引き上げ法により粘度を測定し、その粘度が１０⁴ｄＰａ・ｓとなる温度を成形温度Ｔ４とした。

【0060】

例１～３１は、いずれもヤング率８０ＧＰａ以上、密度２．４８ｇ／ｃｍ³以下、比弾性率３３．５×１０⁶Ｎｍ／ｋｇ以上となった。一方、例３２では、比弾性率が３３．１×１０⁶Ｎｍ／ｋｇと低く、例３３～３５では密度が２．４８ｇ／ｃｍ³を超えた。なお、表１～３では、成分Ｘの含有率を［Ｘ］ではなく単にＸと表記して記載しているが、含有率はすべてモル％である。

【0061】

【表1】

【0062】

【表2】

【0063】

【表3】