JP2015516353A - 高ｃｔｅのオパールガラス組成物およびそれを含むガラス物品 - Google Patents

高ｃｔｅのオパールガラス組成物およびそれを含むガラス物品 Download PDF

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Abstract

オパールガラス組成物およびこれを含むガラス物品が開示されている。一実施形態において、ガラス組成物は、５５モル％〜７０モル％のＳｉＯ２および９モル％〜１５モル％のＡｌ２Ｏ３をガラス網目形成物質として含んでいる。ガラス組成物は同様に、１０モル％〜１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含み、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、２モル％〜８モル％の二価酸化物ＲＯを含み、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、８．５モル％〜１６モル％のＦを含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として０モル％〜０．３モル％のＳｎＯ２を、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書中に全体が援用されその内容が拠となっている２０１２年２月２９日出願の米国仮特許出願第６１／６０４，８６２号明細書の米国法典第３５編第１１９条に基づく利益を主張するものである。
本発明は、概してガラス組成物、より具体的には比較的高い平均ＣＴＥを有するオパールガラス組成物およびそれを含むガラス物品に関する。
オパールガラス組成物から成形されるガラス物品は概して光学的に不透明である。ガラスの不透明特性は少なくとも一部には、ガラス組成物中の乳白剤の結果としてガラスの内部に発生する相分離に起因するものと考えられている。このようなオパールガラスは一般に、食卓用食器類などのさまざまな消費財の外観を高めるために使用されてきた。
さらに、ガラスシートなどのガラス物品は、移動式電子デバイス、機器などの消費財中に組込まれている場合がある。これらのガラス物品は、通常の接触に損傷なく耐えるのに充分頑強でなくてはならない。例えば、ガラス物品は、携帯電話、パーソナルメディアプレーヤーおよびタブレットコンピュータなどのポータブル式電子デバイス中に組込まれるかまたは食卓用食器類として使用されてもよい。ガラス物品は、付随するデバイスの輸送および／または使用中に損傷を受ける易い場合もある。したがって、消費財中で使用されるガラス物品には、消費財の使用および／または輸送時に発生し得る偶発的な接触および衝撃に耐えることができる高い強度が求められる。
オパールガラスはその独特の外観により、ガラス物品を組込んだ消費財の外観を高めるための魅力的な選択肢となっている。しかしながら、このような消費財中で使用されるオパールガラスは、日常の厳しい使用に耐えるのに充分頑強なものでなくてはならない。したがって、機械的に頑強なガラス物品を成形するために使用され得る代替的なオパールガラス組成物およびそれを組込んだガラス物品に対するニーズが存在する。
一実施形態によると、ガラス組成物は、約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３をガラス網目形成物質として含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２を、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。
一組の実施形態において、ガラス物品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたガラスコア層を含む。これらの実施形態の一部において、コアガラスは第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有していてよく、ここで第１のガラスクラッド層は、ガラスコア層の第１の表面に融着されてよく、第２のガラスクラッド層はガラスコア層の第２の表面に融着されてよい。他の実施形態において、第１の拡散ガラス層がガラスコア層と第１のガラスクラッド層との間に配置されてよく；さらに第２の拡散ガラス層がガラスコア層と第２のガラスクラッド層との間に配置されていてよく；これらの拡散層は、例えばフュージョン成形プロセス中に成形されてよい。ガラスコア層は、約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３をガラス網目形成物質として含んでいてよいオパールガラス組成物から成形される。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のＭ２Ｏを含んでいてよく、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まなくてよい。
ガラス組成物およびガラス組成物から成形されたガラス物品のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明中に記載されており、部分的には、この説明から当業者には直ちに明らかとなるものであり、あるいは以下の詳細な説明ならびに添付図面を含む本明細書中に記載の実施形態を実施することにより認識されるものである。
以上の一般的説明および以下の詳細な説明は両方共、さまざまな実施形態を記述しており、請求対象の主題の内容および特徴を理解するための概観または枠組を提供するように意図されていることを理解すべきである。添付図面は、さまざまな実施形態をさらに良く理解するために含まれており、本明細書の一部を構成する。図面は、本明細書中に記載されているさまざまな実施形態を示し、明細書と共に、請求対象の主題の原理および作用を説明するのに役立つ。
本明細書中に示され記載された１つ以上の実施形態に係る積層ガラス物品の断面を概略的に描いている。 図１のガラス物品を製造するためのフュージョンドロープロセスを概略的に描いている。
添付図面に実施例が示されている、高い平均熱膨張係数を有するガラス組成物およびそれを組込んだガラス物品の実施形態について、ここで詳細に言及する。可能である場合にはつねに、図面全体を通して同じまたは同様の部分に言及するために同じ参照番号が使用される。本明細書中に記載のガラス組成物は一般に比較的高い平均熱膨張係数を有し、そのため、これを比較的低い平均熱膨張係数を有するクラッドガラス組成物と併用して、イオン交換または熱焼戻しを受けることなく圧縮応力付与された積層ガラス物品を生産してもよい。一実施形態において、ガラス組成物は、約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３をガラス網目形成物質として含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２を、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物およびガラス組成物から成形されたガラス物品のさまざまな実施形態が、添付図面に対する具体的な言及を伴って本明細書中でより詳細に説明される。
本明細書中で使用される「液相粘度」という用語は、ガラス組成物の液相温度におけるせん断粘度を意味する。
本明細書中で使用される「液相温度」という用語は、ガラス組成物中で失透が発生する最高温度を意味する。
本明細書中で使用される「ＣＴＥ」という用語は、約２０℃〜約３００℃の温度範囲にわたり平均したガラス組成物の熱膨張係数を意味する。
ガラス組成物中の特定の酸化物構成要素の不在を記述するために使用される場合の「実質的に含まない」という用語は、その構成要素がガラス組成物中に１モル％未満の微量で汚染物質として存在することを意味している。
本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態において、成分構成要素（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）の濃度は、別段の規定のないかぎり酸化物ベースのモル百分率（モル％）で提供されている。
本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態において、ＳｉＯ２は組成物の最大の成分であり、そのためＳｉＯ２がガラス網目の主成分である。ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度が低い（すなわち約５５モル％未満）場合、結果として得られるガラスの化学的耐久性は低い。さらに、結果として得られたガラスの液相粘度も同様に低く、そのためガラスは、例えばフュージョンドロープロセスおよび／またはフュージョン積層プロセスを用いたフュージョン成形のためには不適なものとなり得る。しかしながら、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度が過度に高い場合（すなわち約７０モル％超）、ＳｉＯ２の濃度が高くなればガラス溶融の難度が高くなり、このことがガラスの成形性に不利な影響を及ぼすことになるため、ガラス組成物の成形性は低下し得る。本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物は一般に、ガラス組成物のフュージョン成形を容易にすることを目的として、約５５モル％以上、約７０モル％以下の濃度でＳｉＯ２を含んでいる。一部の実施形態において、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度は、約５８モル％以上、約６４モル％以下である。さらに他の実施形態において、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度は、約６０モル％以上、約６４モル％以下である。一部の他の実施形態において、ガラス組成物は、約６２モル％以上、約６４モル％以下の濃度でＳｉＯ２を含む。
本明細書に記載のガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３も含んでいる。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２と同様に、ガラス網目形成物質として役立つ。ＳｉＯ２と同様、Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物から成形されたガラス溶融物中のその４面体配位に起因して、ガラス組成物の粘度を増大させる。Ａｌ２Ｏ３は同様に、ガラスの化学的耐久性を増強し、ガラスを強化できる度合いを改善する。具体的には、Ａｌ２Ｏ３は同様に、ガラスの歪み点を上昇させ、こうして、ガラスが冷却するにつれてガラス内に圧縮応力が発生する温度を上昇させ、このためガラス中に発生し得る応力の量を増大させる。
本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態において、Ａｌ２Ｏ３の濃度は概して約１５モル％以下である。例えば、一部の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、約９モル％以上、約１５モル％以下である。一部の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、約９モル％以上、約１３モル％以下であってよい。一部の実施形態において、ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、約１０モル％以上、約１２モル％以下であってよい。
ガラス組成物は同様に、アルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含み、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。したがって、本明細書中に記載のガラス組成物がＫ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＮａ２ＯとＫ２Ｏの組合せを含んでいてよいことを理解すべきである。一部の実施形態において、ガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物Ｍ２Ｏは、Ｎａ２Ｏのみで構成されている。ガラス組成物に対しアルカリ酸化物を添加することで、結果として得られるガラスの平均熱膨張係数は増大する。アルカリ酸化物は同様に、ガラスの液相温度を低下させ、こうしてガラスの成形性を改善する。しかしながら、ガラス組成物が積層ガラス物品のガラスコア層を成形するために利用される実施形態では、組成物中のアルカリ酸化物の存在は、ガラスコア層とガラスコア層に融着させられたガラスクラッド層との間の界面を強化するイオン交換を容易にし得る。
本明細書中に記載の実施形態において、ガラス組成物中のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏの合計濃度は、概して約１５モル％未満である。例えば、一部の実施形態において、ガラス組成物中のＭ２Ｏの濃度は、約１０モル％以上、約１５モル％以下である。一部の他の実施形態において、Ｍ２Ｏの合計濃度は、約１０モル％以上、約１２モル％以下である。さらに他の実施形態において、Ｍ２Ｏの濃度は、約１１モル％以上、約１３モル％以下である。
以上で指摘した通り、アルカリ酸化物Ｍ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏまたはその組合せを含んでいてよい。Ｎａ２Ｏは、約５モル％以上、約１５モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏの濃度は、約７モル％以上、約１３モル％以下であってよい。一部の他の実施形態では、Ｎａ２Ｏの濃度は約９モル％以上、約１３モル％以下であってよい。Ｋ２Ｏがガラス組成物中に存在する場合、Ｋ２Ｏは、約２モル％以上、約７モル％以下の濃度で存在してよい。一部の実施形態において、Ｋ２Ｏは、約３モル％〜約５モル％の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。Ｎａ２Ｏの代わりにＫ２Ｏを添加することによって、液相温度が低下する一方でガラス組成物のＣＴＥは増大する。
本明細書中に記載のガラス組成物は、さらに二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、式中Ｒは、Ｚｎ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１つである。したがって、ガラス組成物がＺｎＯ、ＣａＯ、ＭｇＯまたはその組合せを含んでいてよいことを理解すべきである。一部の実施形態において、ガラス組成物中に存在する二価酸化物ＲＯは、ＺｎＯ、ＣａＯまたはＭｇＯのうちの１つのみで構成されている。例えば、一部の実施形態において、二価酸化物ＲＯはＺｎＯのみで構成されている。二価酸化物は、ガラス組成物の液相粘度を増大させることによってガラス組成物の溶融挙動を改善し、このことがそれ自体、ガラス組成物の成形性を改善する。二価酸化物は同様に、アルカリ酸化物に比べて程度は低いものの、ガラス組成物の平均熱膨張係数をも増大させる。詳細には、二価酸化物ＣａＯおよびＭｇＯ（すなわちアルカリ土類酸化物）は、ガラス組成物の平均熱膨張係数を増大させると同時に、液相粘度も増大させる。
本明細書中に記載の実施形態において、二価酸化物ＲＯの合計濃度（すなわちＭｇＯ、ＣａＯおよび／またはＺｎＯの合計濃度）は、約２モル％以上、約８モル％以下である。これらの実施形態の一部において、二価酸化物ＲＯの合計濃度は、例えば二価酸化物の合計濃度が約２モル％以上、約５．５モル％以下である場合などのように、約５．５モル％以下である。
以上で指摘した通り、二価酸化物ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯまたはその組合せを含んでいてよい。ＭｇＯは、約０モル％以上、約４．０モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。一部の実施形態において、ＭｇＯの濃度は、約０モル％以上、約３．５モル％以下であってよい。ＣａＯは、約０モル％以上、約４モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。一部の実施形態では、ＣａＯは、約０モル％〜約３．５モル％の濃度でガラス組成物中に存在してよい。ＺｎＯは、約２モル％以上、約８モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。一部の実施形態では、ＺｎＯは、約３モル％以上、約８モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。一部の他の実施形態において、ＺｎＯは、５．５モル％以上、約８モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。
本明細書中に記載のガラス組成物は同様に、フッ素イオン（Ｆ−）も含んでいる。Ｆ−は、ガラスを透明または半透明から不透明に変化させる乳濁剤として作用する。理論により束縛されることは望まないものの、透明または半透明から不透明へのガラスのこの変容は、フッ素の存在によるガラス基板内の相分離に起因するものと考えられている。本明細書中に記載の実施形態において、この変容は、ガラス組成物がガラス物品へと整形される時（すなわち「ドロー時点で」）か、あるいは整形後にガラス物品に熱処理を適用することによって起こる。その後、ガラスはオパールガラスと呼ばれる。本明細書中に記載の実施形態において、フッ素は、非限定的にＣａＦ２、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３またはＮａ３ＡｌＦ６を含む、ガラスバッチに添加されるフッ素前躯体によってガラス中に導入されてよい。
本明細書中に記載の実施形態において、バッチ配合時のガラス組成物は、約８．５モル％以上、約１６モル％以下の濃度でＦ−を含む。一部の実施形態では、Ｆ−の濃度は、約１２．５モル％以上、約１６モル％以下である。一部の実施形態では、ガラス組成物中のＦ−の濃度は、約１０．５モル％以上、約１６モル％以下、さらには約１４モル％以下であってよい。
一部の実施形態において、ガラス組成物はさらに着色剤を含んでいてよい。着色剤は、半透明または透明から不透明への変容が発生した後のオパールガラスに色を付与するためガラス組成物に添加される。例えば、不透明への変容が乳白色のガラスを生成する実施形態において、ガラス組成物に対する着色剤の添加は、不透明ガラスの色を着色剤の色に変化させる。好適な着色剤には、非限定的に、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＡｕおよびＶ２Ｏ５が含まれ、その各々が、乳濁化されたガラスに独特の色を付与し得る。
本明細書中に記載の実施形態において、着色剤は、約０モル％（すなわち着色剤無し）以上の濃度〜約６モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。一部の実施形態において、着色剤は、約０モル％以上〜約５モル％以下の濃度を有していてよい。一部の他の実施形態において、ガラス組成物中の着色剤の濃度は、約０モル％以上、約２モル％以下さらには約１モル％以下であってよい。
着色剤がＦｅ２Ｏ３である実施形態においては、Ｆｅ２Ｏ３は、約０モル％以上、約３モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。着色剤がＣｒ２Ｏ３である実施形態において、Ｃｒ２Ｏ３は、約０モル％以上、約２モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。着色剤がＣｏ３Ｏ４である実施形態において、Ｃｏ３Ｏ４は、約０モル％以上、約１モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。着色剤がＣｕＯである実施形態において、ＣｕＯは、約０モル％以上、約３モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在していてよい。着色剤がＡｕである実施形態において、Ａｕは、約０モル％以上、約１モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。着色剤がＶ２Ｏ５である実施形態において、Ｖ２Ｏ５は、約０モル％以上、約４モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。
本明細書中に記載のガラス組成物の一部の実施形態において、ガラス組成物はさらにＢ２Ｏ３を含んでいてよい。ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３と同様、Ｂ２Ｏ３は、ガラス網目の形成に寄与する。Ｂ２Ｏ３は、ガラス組成物の粘度および液相温度を低下させるために、ガラス組成物に対して添加される。具体的には、Ｂ２Ｏ３の濃度が１モル％だけ増大すると、同等の粘度を得るために必要とされる温度は、ガラスの特定の組成に応じて１０℃〜１４℃だけ低下することもある。しかしながら、Ｂ２Ｏ３はガラス組成物の液相温度を、１モル％のＢ２Ｏ３あたり１８℃〜２２℃だけ低下させ得る。したがって、Ｂ２Ｏ３は、ガラス組成物の液相粘度を増大させるよりも急速にガラス組成物の液相温度を低下させて、事実上液相粘度を増大させる。Ｂ２Ｏ３は同様に、ガラス網目を軟化させるためにもガラス組成物に対して添加され得る。したがって、Ｂ２Ｏ３は、ガラス組成物の溶融性能を改善するために有用である。ガラス組成物に対するＢ２Ｏ３の添加は同様に、ガラス組成物のヤング率も低減させ、ガラスの固有の耐損傷性を改善する。
記載された実施形態において、Ｂ２Ｏ３は、約０モル％以上、約５モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。例えば、一部の実施形態において、ガラス組成物は、約０モル％以上、約３モル％以下のＢ２Ｏ３を含んでいてよい。
本明細書中に記載のガラス組成物は、任意選択で清澄剤を含んでいてよい。清澄剤は例えばＳｎＯ２であってよい。清澄剤は、約０モル％以上、約０．５モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。一部の実施形態において、清澄剤は、約０モル％以上、約０．２モル％以下、さらには約０．１５モル％以下の濃度でガラス組成物中に存在してよい。本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態は清澄剤を含んでいてよいが、一方、ガラス組成物はヒ素および／またはアンチモンおよびこれを含有する化合物を実質的に含まない。したがって、本明細書中に記載のガラス組成物がＡｓ２Ｏ３およびＳｂ２Ｏ３などの清澄剤を実質的に含まないことを理解すべきである。
本明細書中に記載のガラス組成物は、概して、２０℃〜３００℃の範囲内で約７５×１０−７／℃以上である平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。一部の実施形態において、ガラス組成物の平均ＣＴＥは、２０℃〜３００℃の範囲内で約８０×１０−７／℃以上であってよい。さらに他の実施形態において、ガラス組成物の平均ＣＴＥは、２０℃〜３００℃の範囲内にわたり平均して、約８５×１０−７／℃以上であってよい。ガラス組成物の平均ＣＴＥ値が比較的高い原因は、少なくとも部分的に、ガラス中のアルカリ酸化物の濃度にある。これらの比較的高い平均ＣＴＥは、ガラス組成物を、フュージョン成形された積層ガラス物品のガラスコア層として使用するために極めて好適なものにする。具体的には、平均ＣＴＥが低いガラスクラッド層がフュージョン積層プロセス中により高い平均ＣＴＥを有するガラスコア層と対にされた場合、ガラスコア層とガラスクラッド層の平均ＣＴＥの差は、結果として、冷却時点でガラスクラッド層中に圧縮応力を形成させることになる。したがって、本明細書中に記載のガラス組成物は、強化積層ガラス物品を成形するために利用されてよい。
さらに、本明細書中に記載のガラス組成物は、例えばフュージョンダウンドロープロセスおよび／またはフュージョン積層プロセスなどによるフュージョン成形に好適な液相粘度および液相温度を有する。詳細には、本明細書中に記載のガラス組成物は、約３５ｋＰｏｉｓｅ以上の液相粘度を有する。一部の実施形態において、液相粘度は１００ｋＰｏｉｓｅ以上、さらには２００ｋＰｏｉｓｅ以上である。ガラス組成物の液相温度は約１４００℃以下である。一部の実施形態において、液相温度は１３５０℃以下、さらには１３００℃以下である。
以上のことに基づき、本明細書では、平均ＣＴＥが高いオパールガラス組成物のさまざまな実施形態が開示されていることを理解すべきである。第１の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として、約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第２の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５８モル％〜約６４モル％のＳｉＯ２および約１０モル％〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１１モル％〜約１３モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約５．５モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約１２．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第３の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約２モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第４の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。着色剤は、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＡｕおよびＶ２Ｏ５からなる群から選択されていてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第５の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第６の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、Ｂ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第８の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約１０．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第９の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約１２．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第１０の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
第１１の例示的実施形態において、ガラス組成物は、ガラス網目形成物質として約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２および約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏを含んでいてよく、ここでＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである。ガラス組成物は同様に、約２モル％〜約５．５モル％の二価酸化物ＲＯを含んでいてよく、ここでＲはＺｎである。乳濁剤として、ガラス組成物は同様に、約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−を含んでいてよい。ガラス組成物は同様に、清澄剤として約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２、そして約０モル％〜約６モル％の着色剤を含んでいてよい。ガラス組成物は、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない。ガラス組成物は、７５×１０−７／℃以上、さらには８５×１０−７／℃以上の平均ＣＴＥを有していてよい。
以上では、各々のガラス組成物のさまざまな成分構成要素（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）についての具体的な組成範囲を参照しながら、例示的ガラス組成物が記述されてきたが、各々の成分構成要素の各組成範囲には、上述の通り、その成分構成要素についての１つ以上のより狭い組成範囲が含まれていてよいということを理解すべきである。さらに、所望の特性を有するガラスを生産するために、本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態のいずれの中にも、成分構成要素のこれらのより狭い範囲および／またはさまざまな成分構成要素間の関係が包含されてよいということも理解すべきである。
ここで図１を参照すると、本明細書中に記載のガラス組成物を使用して、図１中に断面図で概略的に描かれている積層ガラス物品１００などのガラス物品を成形してよい。積層ガラス物品１００は概して、ガラスコア層１０２および一対のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを含む。本明細書中に記載のガラス組成物は、本明細書中でさらに詳細に論述される通り、その比較的高い平均熱膨張係数に起因して、ガラスコア層としての使用に極めて好適である。
図１は、第１の表面１０３ａおよび第１の表面１０３ａとは反対側の第２の表面１０３ｂを含んで示されたガラスコア層１０２を示している。第１のガラスクラッド層１０４ａはガラスコア層１０２の第１の表面１０３ａに融着され、第２のガラスクラッド層１０４ｂはガラスコア層１０２の第２の表面１０３ｂに融着されている。ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、ガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂとの間に接着剤、コーティング層などのいかなる追加の材料も無く、ガラスコア層１０２に融着される。こうして、ガラスコア層の第１の表面は第１のガラスクラッド層に直接隣接しており、ガラスコア層の第２の表面は第２のガラスクラッド層に直接隣接している。一部の実施形態において、ガラスコア層１０２およびガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、フュージョン積層プロセスを介して成形される。ガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ａとの間またはガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ｂとの間またはその両方に、拡散層（図示せず）を形成してよい。このような場合、第１の拡散層の平均クラッド熱膨張係数は、コアの平均クラッド熱膨張係数の値と第１のクラッド層の平均クラッド熱膨張係数の値との間の値を有し、あるいは、第２の拡散層の平均クラッド熱膨張係数は、コアの平均クラッド熱膨張係数の値と第２のクラッド層の平均クラッド熱膨張係数の値との間の値を有する。
本明細書中に記載の積層ガラス物品１００の実施形態において、ガラスコア層１０２は、平均コア熱膨張係数ＣＴＥコアを有する第１のガラス組成物から成形され、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、平均熱膨張係数としてＣＴＥクラッドを有する第２の異なるガラス組成物から成形される。ＣＴＥコアはＣＴＥクラッドよりも大きく、その結果、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂはイオン交換または熱焼戻しを受けることなく、圧縮応力を受けることになる。
具体的には、本明細書中に記載のガラス物品１００は、参照により本明細書に援用されている米国特許第４，２１４，８８６号明細書中に記載のプロセスなどのフュージョン積層プロセスによって成形されてよい。一例として図２を参照すると、積層ガラス物品を成形するための積層フュージョンドロー装置２００には、下部アイソパイプ２０４の上に位置づけされる上部アイソパイプ２０２が含まれる。上部アイソパイプ２０２には、溶融装置（図示せず）から溶融ガラスクラッド組成物２０６が中に補給されるトラフ２１０が含まれる。同様にして、下部アイソパイプ２０４には、溶融装置（図示せず）から溶融ガラスコア組成物２０８が中に補給されるトラフ２１２が含まれる。本明細書中に記載の実施形態において、溶融ガラスコア組成物２０８は、溶融ガラスクラッド組成物２０６の平均熱膨張係数ＣＴＥクラッドよりも高い平均熱膨張係数ＣＴＥコアを有する。
溶融ガラスコア組成物２０８は、それがトラフ２１２を充填するにつれて、トラフ２１２から溢れ、下部アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８上を流動する。下部アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８は、根元２２０で収束する。したがって、外側成形表面２１６、２１８上を流動する溶融ガラスコア組成物２０８は、下部アイソパイプ２０４の根元２２０で合流して、積層ガラス物品のガラスコア層１０２を成形する。
同時に、溶融ガラスクラッド組成物２０６は、上部アイソパイプ２０２内に形成されたトラフ２１０から溢れ、上部アイソパイプ２０２の外側成形表面２２２、２２４上を流動する。溶融ガラスクラッド組成物２０６は、上部アイソパイプ２０２により外向きに偏向させられ、こうして、溶融ガラスクラッド組成物２０６は、下部アイソパイプ２０４のまわりを流動し、下部アイソパイプの外側成形表面２１６、２１８の上を流れる溶融ガラスコア組成物２０８と接触し、溶融ガラスコア組成物に融着し、ガラスコア層１０２のまわりにガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを形成する。
以上で指摘した通り、溶融ガラスコア組成物２０８は概して、溶融ガラスクラッド組成物２０６の平均熱膨張係数ＣＴＥクラッドよりも高い平均熱膨張係数ＣＴＥコアを有する。したがって、ガラスコア層１０２およびガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂが冷却するにつれて、ガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂの平均熱膨張係数の差により、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂ内に圧縮応力が発生する。圧縮応力は、イオン交換処理または熱焼戻し処理無しで、結果として得られた積層ガラス物品の強度を増大させる。
図１に描かれた積層ガラス物品１００を再度参照すると、積層ガラス物品のガラスコア層１０２は、７５×１０−７／℃以上の平均熱膨張係数を有する本明細書中に記載のガラス組成物などの、比較的高い平均熱膨張係数を有するガラス組成物から成形される。
例えば一実施形態において、ガラスコア層は、高い平均ＣＴＥを有するガラス組成物、例えば、約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２と；約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３と；約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏ（式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである）と；約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯ（式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである）と；約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−と；約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２と；約０モル％〜約６モル％の着色剤とを含み、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない上述のガラス組成物から成形される。
別の実施形態において、ガラスコア層は、約５８モル％〜約６４モル％のＳｉＯ２と；約１０モル％〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と；約１１モル％〜約１３モル％のＭ２Ｏと；約２モル％〜約５．５モル％のＲＯと；約１２．５モル％〜約１６モル％のＦ−と；約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２と；約０モル％〜約６モル％の着色剤とを含み、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まない高い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から成形される。
ガラスコア層１０２として使用するための具体的ガラス組成物が本明細書中に記載されているものの、本明細書中に記載のガラス組成物のいずれを用いて積層ガラス物品１００のガラスコア層１０２を成形してもよいということを理解すべきである。
さらに、ガラス積層構造のガラスコア層１０２は以上で比較的高い熱膨張係数を有するガラス組成物から成形されているものとして記述されてきたが、ガラス物品１００のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、フュージョン成形後に積層ガラス物品を冷却した時点でクラッド層中の圧縮応力の発生を容易にするため、より低い平均熱膨張係数を有するガラス組成物から成形される。例えば、ガラスクラッド層は、２０℃〜３００℃の温度範囲にわたり平均して４０×１０−７／℃以下の平均熱膨張係数を有する、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄに譲渡された「アルカリを含まない低ＣＴＥアルミノホウケイ酸塩ガラス組成物およびそれを含むガラス物品（Ｌｏｗ ＣＴＥ Ａｌｋａｌｉ−Ｆｒｅｅ ＢｏｒｏＡｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ）」という名称の同時係属米国特許出願第６１／６０４，８３９号明細書中に記載の組成物などのガラス組成物から成形されてよい。例えば、ガラスクラッド層は、約６０モル％〜約６６モル％のＳｉＯ２と；約７モル％〜約１０モル％のＡｌ２Ｏ３と；約１４モル％〜約１８モル％のＢ２Ｏ３と；約９モル％〜約１６モル％のアルカリ土類酸化物とを含み（ここでアルカリ土類酸化物は少なくともＣａＯを含み、ＣａＯは約３モル％〜約１２モル％の濃度でガラス組成物中に存在する）、アルカリ金属およびアルカリ金属含有化合物を実質的に含まないガラス組成物から成形されてよい。
別の実施形態において、ガラスクラッド層は、２０℃〜３００℃の温度範囲にわたり平均して５５×１０−７／℃以下の平均熱膨張係数を有する、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄに譲渡された「低ＣＴＥのイオン交換性ガラス組成物およびそれを含むガラス物品（Ｌｏｗ ＣＴＥ， Ｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ）」という名称の同時係属米国特許出願第６１／６０４，８３３号明細書中に記載のガラス組成物から成形されてよい。例えば、ガラスクラッド層は、約６５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２と；約９モル％〜約１４モル％のＡｌ２Ｏ３と；約０モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３と；約５モル％から１０モル％未満までのアルカリ酸化物Ｒ２Ｏ（式中ＲはＬｉ、ＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである）と；約３モル％〜約１１モル％の二価酸化物ＭＯ（式中ＭはＭｇ、Ｃａ、ＢａおよびＺｎのうちの少なくとも１つである）とを含むガラス組成物から成形されてよい。この実施形態において、ガラスクラッド層は、ガラス物品をさらに強化するためにイオン交換されてよい。
ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂの平均熱膨張係数がガラスコア層１０２の平均熱膨張係数よりも低いのであれば、積層ガラス物品１００のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを形成するために他のガラス組成物を使用してもよい、ということを理解すべきである。
本明細書中に記載のガラス組成物の実施形態は、以下の実施例によりさらに明確になる。
下表１〜４に列挙されたバッチ組成にしたがって、複数の例示的ガラス組成物を調製した。これらの実施形態の各々において、Ｆ−をＮａ２ＳｉＦ６としてガラスバッチ内に導入した。酸化物成分構成要素のバッチを混合し、溶融させ、ガラス板の形に成形した。成形時および／または７００℃での焼鈍処理後のガラスのオパール状態は、表１〜４に報告されている。実施例１９〜２４については、ガラス溶融物の特性（すなわち液相温度、焼鈍点など）を測定し、結果を表３に報告する。実施例２０、２３および２４については、高温粘度データを収集し、高温粘度パラメータＡ、ＢおよびＴ０を、以下のフルチャー式について決定した。
Ｌｏｇη＝Ａ＋Ｂ／（Ｔ−Ｔ０）
式中、ηはせん断粘度であり、Ｔは摂氏温度、Ａ、ＢおよびＴ０は、各特定の組成物についての定数である。
表１を参照すると、実施例Ｃ１〜Ｃ６は、ドロー時点またはドロー後熱処理の後にオパールガラスを形成しなかった。したがって、実施例Ｃ１〜Ｃ６は比較を目的として提供されている。比較例Ｃ１、Ｃ２およびＣ５を使用して、ＳｉＯ２に対するＡｌ２Ｏ３の置換の効果を査定した。実施例Ｃ３およびＣ４を用いて、ガラス組成物中のＮａ２Ｏに対するフッ素の置換の効果を査定した。発明例７〜９を用いて、ＳｉＯ２に対するＡｌ２Ｏ３の置換およびＮａ２Ｏに対するフッ素の置換の効果を査定した。これらのガラス組成物は、ドロー時点で少なくとも部分的に乳濁した。
Figure 2015516353
表２を参照すると、発明例１０〜１６は、発明例８および９のガラス組成物に基づくものであった。実施例Ｃ１７およびＣ１８は乳濁せず、比較を目的として提供されている。発明例１０および１１を用いて、ＺｎＯに対するＣａＯおよびＭｇＯの置換の効果を査定した。これらのガラスの各々が、少なくとも部分的に乳濁した。発明例１２は、フッ素をＢ２Ｏ３で置換することで、優れたオパールガラスが得られたことを表わしている。発明例１３および１４は、Ｎａ２ＯをＫ２Ｏで置換することによっても、優れたオパールガラスが得られることを示していた。発明例１５および１６を用いて、ＳｉＯ２に対するＡｌ２Ｏ３の置換（実施例１５）およびＮａ２Ｏに対するフッ素の置換（実施例１６）の効果を査定した。両方の実施例共、優れたオパールガラスを生み出した。乳濁に関する観察は、７００℃での焼鈍処理の後で行なった。
Figure 2015516353
表３を参照すると、実施例１９〜２４は、発明例８（比較例１９）、発明例１０（発明例２０）、発明例１２（比較例２１）、発明例１４（比較例２２）、発明例１５（発明例２３）、および発明例１０と１４の組合せ（発明例２４）のスケールアップバージョンであった。発明例２０、２３および２４は、優れたオパールガラスを生み出し、一方比較例１９、２１および２２は、単に部分的にオパールのガラスを生成したにすぎなかった。これらのガラス内のオパール形成の欠如は、組成物の再溶融中の蒸発に至るまでのフッ素の損失に起因するものと考えられている。したがって、これらの組成物は、（発明例８、１０、１２、１４および１５により表わされている通り）オパールガラスを生産するように適切にバッチ配合されたものの、加工中のフッ素損失は、乳濁が発生するために必要な相分離を緩和した。乳濁に関する観察は、７００℃の焼鈍の後に行なった。
Figure 2015516353
表４を参照すると、実施例２５〜３３を用いて、ガラスバッチに添加された異なる着色剤の効果を査定した。実施例２５〜３０によって実証される通り、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＡｕおよびＶ２Ｏ５を添加することで、着色オパールガラスが得られた。７００℃での焼鈍処理の後に、乳濁に関する観察を行なった。
Figure 2015516353
ここで、本明細書中に記載のオパールガラス組成物が比較的高い平均熱膨張係数を有することを理解すべきである。したがって、本明細書中に記載のオパールガラス組成物は、フュージョン積層プロセスにより圧縮応力を受けた積層ガラス物品を成形する目的で比較的低い平均熱膨張係数を有するガラス組成物と併用するために極めて好適である。これらのガラス物品の不透明性により、これらのガラス物品は、食卓用食器類、カウンタートップ、電化製品カバーおよびハンドヘルド電子デバイスのバックパネルにおける使用に好適なものとなっている。
本明細書中に記載のガラス組成物の特性（例えば液相粘度、液相温度など）によって、ガラス組成物は、フュージョンダウンドロープロセスまたはフュージョン積層プロセスなどのフュージョン成形プロセスで使用するのに充分好適なものとなっていることも理解すべきである。
本明細書においては、積層ガラス物品のガラスコア層としてのガラス組成物の使用に具体的に言及してきたが、ガラス組成物を例えば電子デバイスのバックパネルなどのガラス物品（すなわち非積層ガラス物品）を独立して成形するためにも使用してよいということを理解すべきである。
当業者にとっては、請求対象の主題の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載の実施形態に対しさまざまな修正および変形を加えることができるということは明白である。したがって、明細書は、添付のクレームおよびそれらの均等物の範囲内に入ることを条件として本明細書中に記載のさまざまな実施形態の修正形態および変形形態を網羅するように意図される。

Claims (10)

  1. 約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２と；
    約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３と；
    約１０モル％〜約１５モル％のアルカリ酸化物Ｍ２Ｏであって、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである、アルカリ酸化物Ｍ２Ｏと；
    約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯであって、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである、二価酸化物ＲＯと；
    約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−と；
    約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２と；
    約０モル％〜約６モル％の着色剤と；
    を含むガラス組成物において、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まずかつ成形中かあるいは成形後熱処理と共に自然発生的に乳濁することを特徴とするガラス組成物。
  2. 第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたガラスコア層を含むガラス物品において、前記ガラスコア層が、
    約５５モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２と；
    約９モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３と；
    約１０モル％〜約１５モル％のＭ２Ｏであって、式中ＭはＮａおよびＫのうちの少なくとも１つである、Ｍ２Ｏと；
    約２モル％〜約８モル％の二価酸化物ＲＯであって、式中ＲはＺｎ、ＣａおよびＭｇのうちの少なくとも１つである、二価酸化物ＲＯと；
    約８．５モル％〜約１６モル％のＦ−と；
    約０モル％〜約０．３モル％のＳｎＯ２と；
    任意選択で着色剤と；
    を含み、ＡｓおよびＡｓ含有化合物を含まずかつ成形中かあるいは成形後熱処理と共に自然発生的に乳濁するガラス組成物から成形されることを特徴とするガラス物品。
  3. 約５８モル％〜約６４モル％のＳｉＯ２と；
    約１０モル％〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と；
    約１１モル％〜約１３モル％のＭ２Ｏと；
    約５．５モル％以下のＲＯと；
    約１２．５モル％以上のＦ−と；
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物または請求項２に記載のガラス物品。
  4. 前記ガラス組成物中の前記着色剤の濃度が約６モル％未満または２モル％以下であり、前記着色剤がＦｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＡｕおよびＶ２Ｏ５からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１もしくは３に記載のガラス組成物または請求項２もしくは３に記載のガラス物品。
  5. Ｍの少なくとも１つがＮａである、ＲがＺｎである、または前記ガラス組成物がさらにＢ２Ｏ３を含むことを特徴とする、請求項１もしくは請求項３もしくは４のいずれか一項に記載のガラス組成物または請求項２〜４のいずれか一項に記載のガラス物品。
  6. 前記ガラスコア層が平均コア熱膨張係数ＣＴＥコアを有し；
    前記第１のガラスクラッド層および前記第２のガラスクラッド層が、前記平均コア熱膨張係数ＣＴＥコアよりも低い平均クラッド熱膨張係数ＣＴＥクラッドを有し；
    前記平均コア熱膨張係数ＣＴＥコアが、２０℃〜３００℃の温度範囲にわたり平均して７５×１０−７／℃以上であるかまたは２０℃〜３００℃の温度範囲にわたり平均して８５×１０−７／℃以上である；
    ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のガラス物品。
  7. 前記第１のガラスクラッド層と前記第２のガラスクラッド層がイオン交換性ガラスから成形されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のガラス物品。
  8. 前記ガラスコア層の第１の表面が前記第１のガラスクラッド層に直接隣接しており、前記ガラスコア層の第２の表面が前記第２のガラスクラッド層に直接隣接していることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のガラス物品。
  9. 拡散層が、前記第１のガラスクラッド層または前記第２のガラスクラッド層の少なくとも１つと前記ガラスコア層との間に配置されており、前記拡散層の平均熱膨張係数が、前記ガラスコア層の平均コア熱膨張係数の値と前記第１のガラスクラッド層および前記第２のガラスクラッド層のうちの前記少なくとも１つの平均クラッド熱膨張係数の値との間の値を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のガラス物品。
  10. ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレー、コンピュータモニター、現金自動預入支払機（ＡＴＭ）を含む消費者用または業務用電子デバイスにおけるカバーガラスまたはガラスバックプレーンの利用分野；携帯電話、パーソナルメディアプレーヤーおよびタブレットコンピュータを含むポータブル式電子デバイス用のタッチスクリーンまたはタッチセンサーの利用分野；太陽電池の利用分野；建築用ガラスの利用分野；自動車または車両用ガラスの利用分野；または業務用または家庭用電化製品の利用分野を目的とすることを特徴とする、請求項１もしくは３〜５のいずれか一項一項に記載のガラス組成物または請求項２〜９のいずれか一項一項に記載のガラス物品の使用。
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