JP2015536297A - 三次元のガラスセラミック物品の作製方法 - Google Patents

Abstract

ガラスセラミック物品の形成方法。いくつかの実施形態では、上記物品は三次元形状を有する。フリット形態のガラスセラミック及びガラスフリットを含有するフリット混合物を媒体中に分散させてスラリーを生成し、続いてこれを所望の形状に形成して本体素地を作製する。射出成形、焼結鍛造、鋳造、加圧鋳造、等方圧加圧等により形成してよい。続いて本体素地を高温で焼成してバインダを焼き切り、ガラスセラミック及びガラスフリットを中実ガラスセラミック本体へと溶融する。いくつかの実施形態では、ガラスセラミック粉末及びガラスフリット材料をイオン交換することで表面層の高い圧縮応力を達成でき、これにより物品の高い耐損傷性がもたらされる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１２年１１月２０日出願の米国仮特許出願第６１／７２８３９２号の優先権を主張するものであり、本明細書は上記出願の内容に依存したものであり、また上記出願の内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、民生用電子デバイス用のカバープレート等のガラスセラミック物品に関する。より具体的には、本開示はこのようなガラスセラミック物品の作製方法に関する。更に具体的には、本開示は、このようなガラスセラミックを含むフリット材料を用いたこのような物品の作製方法に関する。

成形ガラスセラミック物品は、携帯電話及びタブレット等の民生用電子機器における外装又は筐体要素としての使用に進出している。現在、これらの物品は、まず「素地（ｇｒｅｅｎ）」即ち未焼成のシートを形成し、該シートの一部を結晶化（「セラミック化（ｃｅｒａｍｍｉｎｇ）」）させてガラスセラミックを形成し、該ガラスセラミックを最終形状又は近似正味形状へと再形成し、必要であれば物品を最終形状へと機械加工することにより、作製される。

複雑なガラスセラミック形状の機械加工は、ガラスセラミック物品の全体的な強度を低減する欠陥を招くという欠点を有する。また、いくつかの用途に関しては、許容誤差は厳しいものであり、典型的には±１００マイクロメートル（μｍ）の範囲である。このような許容誤差を満たすことは、セラミック化プロセス中に生じる体積変化のために困難である。更に、セラミック化はガラスセラミック素地の軟化点を超える温度で実施されるため、精密な鋳型に保持していないと三次元形状が損なわれることがある。

本開示は、ガラスセラミック物品の形成方法を提供する。いくつかの実施形態では、物品は三次元形状を有する。ガラスセラミックはフリット粉末の形態であり、低融点を有するガラスフリットと混合される。いくつかの実施形態では、フリット混合物を媒体中に分散させてスラリーを生成し、続いてこれを所望の形状に形成して本体素地を作製する。この形成は、射出成形、焼結鍛造、鋳造、加圧鋳造、等方圧加圧等により達成してよい。続いて本体素地を高温で焼成してバインダを焼き切り、ガラスセラミック及びガラスフリットを中実ガラスセラミック本体へと溶融する。いくつかの実施形態では、ガラスセラミック粉末及びガラスフリット材料はイオン交換可能なアルカリを含み、従ってイオン交換することで高い圧縮応力を有する表面層を達成でき、これにより物品の高い耐損傷性がもたらされる。

従って、本開示の一態様は、ガラス‐セラミック本体の作製方法を提供することである。本方法は：スラリーを提供するステップであって、該スラリーは、媒体、ガラスフリット材料並びにガラス‐セラミック粉末及びセラミック粉末のうち少なくとも１つを含む、ステップ；該スラリーを本体素地へと形成するステップ；及び該本体素地を焼成してガラスセラミック本体を形成するステップ、を含む。

これらの及び他の態様、利点及び突出した特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面及び添付の請求項から明らかとなるであろう。

ガラスセラミック本体の作製方法についてのフローチャート 皿状ガラスセラミック物品の２つの例の概略断面図

以下の説明では、図面に示す複数の図を通して、類似する又は対応する部品は類似の参照符号で示す。また、そうでないことが明記されていない限り、「上部（ｔｏｐ）」「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」「外側（ｏｕｔｗａｒｄ）」「内側（ｉｎｗａｒｄ）」等の用語は便宜上使用する語句であり、限定する用語として解釈されるべきではないことを理解されたい。また、ある群が、複数の要素の群及びそれらの組み合わせのうち少なくとも１つを含むものとして記載されている場合、この群は、列挙された複数の要素のうち任意の数の要素を別個に又は互いに組み合わせて含むか、本質的に構成されるか、又は構成されることを理解されたい。同様に、群が複数の要素の群又はそれらの組み合わせの少なくとも１つから構成されるものとして記載されている場合、この群は、列挙された複数の要素のうち任意の数の要素を別個に又は互いに組み合わせて構成されることを理解されたい。そうではないことが明記されていない限り、値の範囲を記述する場合、この値の範囲は、この範囲の上限及び下限並びにその間の任意の範囲を含む。そうでないことが明記されていない限り、本明細書で用いる不定冠詞「ある（ａ、ａｎ）」及び対応する定冠詞「該（ｔｈｅ）」は、「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」又は「１つ又は複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味する。本明細書及び図面に開示された様々な特徴を、いずれの及び全ての組み合わせで用いてよいことも理解されたい。

なお、「実質的には（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、任意の定量比較、値、測定値又は他の表現に帰することがある不確実性の固有の程度を表すために本明細書中で使用され得ることに留意されたい。これらの用語はまた、争点となる主題の基本的な機能に変更をもたらすことなく規定の基準から定量的な表現が変化し得る程度を表すために本明細書中で使用される。

本明細書で使用する用語「ガラスセラミック粉末（ｇｌａｓｓ ｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｗｄｅｒ）」又は「ガラスセラミックフリット（ｇｌａｓｓ ｃｅｒａｍｉｃ ｆｒｉｔ）」は、粉砕又は当該技術で既知の他の手段により、微粉末又は「フリット」へと形成されたガラスセラミックを指す。用語「ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）」は、ガラス粉砕により又は当該技術で既知の他の手段により形成された、ガラスの微粉末を指す。用語「本体素地（ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ）」は、ガラスフリット並びにガラスセラミック粉末及びセラミック粉末のうち少なくとも１つを含む、焼成されていないスラリーを指す。いくつかの実施形態では、本体素地を最終物品の形状へと形成してよい。用語「ガラスセラミック本体（ｇｌａｓｓ ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｄｙ）」は、本体素地の焼成後に得られる、中実の、連続的なガラスセラミック本体又は形状を指す。

本明細書で使用する用語「ガラスセラミック（ｇｌａｓｓ ｃｅｒａｍｉｃ）」は、ガラス前駆体の少なくとも一部に亘って実質的に均一なパターンで熱的に成長させた少なくとも１つの結晶相を有する材料を指す。ガラスセラミックは、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｐｆｉｔｚｅｎｍａｉｅｒ等による「Ｃｏｌｏｒｅｄ Ｇｌａｓｓ‐Ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という題の１９９６年２月１３日に発行された米国特許第５４９１１１５号明細書に記載されており、上記出願の内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ガラスセラミックは、ガラス相に加えて非晶相も含む。ガラスセラミック材料は典型的には、まず原材料の混合物（一般的には核生成剤を含む）を溶解させてガラスを形成し；該ガラスから物品を形成し；該物品をガラスの転移温度より低い温度まで冷却し；適切な処理によりガラス物品の少なくとも一部を結晶化（「セラミック化」とも呼ぶ）させることにより生成される。ガラスセラミックは、体積比で約３０％〜約９０％の結晶性材料を含んでよく、低多孔率又はゼロの多孔率、高強度、半透明性、不透明性、色素沈着性及び乳白色等の様々な特性を有してよい。ガラスセラミックの非限定的な例としては、Ｌｉ_２Ｏ‐Ａｌ_２Ｏ‐ＳｉＯ_２系（「ＬＡＳ系」とも呼ばれる）、ＭｇＯ‐Ａｌ_２Ｏ_３‐ＳｉＯ_２系（「ＭＡＳ系」とも呼ばれる）及びＺｎＯ‐Ａｌ_２Ｏ_３‐ＳｉＯ_２系（「ＺＡＳ系」とも呼ばれる）の化合物が挙げられる。

いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは主（ｍａｊｏｒ）結晶又結晶相を有する；即ち、ガラスセラミックは、少なくとも約３０体積％（ｖｏｌ％）の結晶性材料を含有する。他の実施形態では、ガラスセラミックは、少なくとも９０体積％の結晶性材料を含有する。他の実施形態では、ガラスセラミックは、主な又は優勢な非晶相又はガラス相（本明細書で使用する「非晶相（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｐｈａｓｅ）」及び「ガラス相（ｇｌａｓｓ ｐｈａｓｅ）」は同等の用語と見做され、相互交換可能に使用される）を有する。主非晶相を有するガラスセラミックは、約３０体積％未満の結晶性材料を含有する。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、最大約９５体積％の非晶材料又は非晶相を含む。

図面全般、及び特に図１を参照すると、これらの図面は、特定の実施形態の説明を目的としたものであり、本開示又は添付の請求項を限定することを意図したものではないことが理解されるであろう。図面は必ずしも実寸ではなく、特定の特徴及び特定の図は、明確さ及び簡潔さを目的として寸法について又は図式的に強調して示している場合がある。

ガラスセラミック本体の作製方法を提供する。図１に、本方法及び様々な実施形態に含まれる異なる複数のステップを示すフローチャートを示す。方法１００は、スラリーを提供及び／又は形成するステップ（図１のステップ１１０）を含む。スラリーは、ガラスフリット及びガラスセラミック粉末、セラミック粉末又はこれらの組み合わせを含み、混合及び調整技術を含む当該技術で既知の方法を用いて形成してよい。スラリーは更に、例えばバインダ等の媒体を含み、この媒体中にガラスフリット及びガラスセラミック粉末及び／又はセラミック粉末を分散させる。

スラリーが提供されると、該スラリーを、射出成形、焼結鍛造、鋳造、加圧鋳造、等方圧加圧又はこれらの組み合わせ等の、しかしこれらに限定されない当該技術で既知の方法を用いて、所望の形状を有する本体素地へと形成する（図１のステップ１２０）。いくつかの実施形態では、本体素地の形成中に圧縮即ち圧力を印加して本体素地の密度を高め、これにより空隙を含まない、強固な本体素地を形成する。いくつかの実施形態では、本体素地の所望の形状は、三次元形状である。このような三次元形状の非限定的な例としては、少なくとも１つの表面が皿状の外形、湾曲した外形、凸状の外形又は凹状の外形を有するような物品が挙げられる。皿状の物品は、少なくとも１つの側部において湾曲部分により縁取られた、略平坦な部分を有してよい。皿状ガラスセラミック物品の非限定的な実施例は、図２の断面図に概略的に示されている。皿状の物品２００は、２つの主要な表面２０２、２０４を有し、これらの各表面は、いずれかの端部（あるいは両方の端部）において湾曲部分２２０により縁取られた、略平坦な又は平面の部分２１０を有することにより、皿状の外形又は見た目を提供する。他の実施形態では、皿状の物品２３０は、いずれかの端部（あるいは両方の端部）において湾曲部分２２０により縁取られた略平坦な又は平面の部分２１０を有する主要な表面２３４を１つだけ有する。残りの主要な表面２３２は、実質的に平坦又は平面である。

本体素地が形成されると、続いてこれを十分に高い温度で焼成又は加熱し、本体から媒体／バインダを「焼き切る（ｂｕｒｎ ｏｕｔ）」又は除去し、ガラスフリット、ガラスセラミック及び／又はセラミックを中実のガラスセラミック本体へと溶融する（図１のステップ１３０）。ガラス及びガラスセラミック（又はセラミック）を溶融する焼成ステップは、本体素地を「セラミック化する」ステップと呼んでもよい。本体素地の焼成を実施する際の実際の温度及び条件（例えば、加熱ステップの数及び焼成を実施する際の雰囲気）は、スラリー及び本体素地を含む、媒体／バインダ、ガラスフリット、ガラスセラミック粉末及び／又はセラミック粉末の性質に左右される。いくつかの実施形態では例えば、ガラスセラミック本体は、約８８０℃〜約１１５０℃の範囲の温度で本体素地を加熱することにより、他の実施形態では、約９３０℃〜約１０５０℃の範囲の温度で本体素地を加熱することにより形成される。

いくつかの実施形態では、方法１００は、ガラスフリット、ガラスセラミック粉末及び／又はセラミック粉末のうち少なくとも１つを提供することを含んでよい（図１のステップ１０５）。これらの材料を提供するステップは、原材料から１つ又は複数の材料を合成し、精製して、粉末へと形成することを含んでよい。これらの材料は、当該技術で既知の方法により形成及び／又は粉砕してよい。

いくつかの実施形態では、得られたガラスセラミック本体はイオン交換可能である。このような実施形態では、方法１００は、少なくとも１つの溶解塩浴へのガラスセラミック本体の浸漬等の、しかしこれらに限定されない当該技術で既知の方法を用いて、ガラスセラミック本体をイオン交換するステップ（図１のステップ１４０）を更に含んでよい。ステップ１４０は、単一又は複数のイオン交換ステップ、並びに各イオン交換の前又は後の追加の洗浄及びアニールステップを含んでよい。いくつかの実施形態では、イオン交換されたガラスセラミック本体は、圧縮応力下の層（「圧縮層」とも呼ばれる）を有し、この層は少なくとも１つの表面からガラスセラミック本体の層深さの大半まで延在する。いくつかの実施形態では、層深さはガラスセラミック本体の全体の厚さの２％以上である。圧縮応力は、いくつかの実施形態では少なくとも３００ＭＰａ、他の実施形態では少なくとも５００ＭＰａである。特定の非限定的な一実施例では、ガラスセラミック本体は、２ｍｍの全体の厚さを有し、４０マイクロメートルの層深さ及び少なくとも５００ＭＰａの圧縮応力を有する圧縮層を有する。このようなイオン交換は、ガラスセラミック本体の耐損傷性を上昇させる。

上述のＬＡＳ系、ＭＡＳ系及びＺＡＳ系を含む、当該技術で既知の任意のガラスセラミック組成物を用いて、ガラスセラミックフリット粉末を形成してよい。

いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、主結晶相がβ‐スポジュメン固溶体である不透明な白色ガラスセラミックであり、該ガラスセラミックは：約６２．０モル％〜約７２．０モル％のＳｉＯ_２；約１２．０モル％〜約１７．０モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約５．０モル％〜約１３．０モル％のＬｉ_２Ｏ；０モル％〜約２．０モル％のＺｎＯ；０モル％〜約２．５モル％のＭｇＯ；約３モル％〜約６モル％のＴｉＯ_２；０モル％〜約２モル％のＢ_２Ｏ_３；約０．５モル％〜約５．０モル％のＮａ_２Ｏ；０〜１モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約１モル％のＺｒＯ_２；０モル％〜約０．２５モル％のＦｅ_２Ｏ_３；及び約０．０５モル％〜約０．１５モル％のＳｎＯ_２を含み、ここでモル比（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）は、０．７〜１．５、かつモル比（ＴｉＯ_２＋ＳｎＯ_２）／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）は０．０４超である。ガラスセラミックは、β‐スポジュメン固溶体がモル比Ｌｉ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３：ｎＳｉＯ_２＝１：１：５〜１：１：８を有しかつ少なくとも７０体積％の結晶相を含む、結晶相集合を有する。更に、ガラス‐セラミック材料は、０．５マイクロメートル以上の長さを有する針状結晶を含む副（ｍｉｎｏｒ）Ｔｉ含有結晶相を含む。最後に、ガラスセラミックは不透明であり、０．８ｍｍ厚について４００〜７００ｎｍの波長範囲に亘って不透明度≧８５％を呈する。ガラスセラミック材料は、Ｇｅｏｒｇｅ Ｈ． Ｂｅａｌｌ等による「Ｗｈｉｔｅ， Ｏｐａｑｕｅ β‐Ｓｐｏｄｕｍｅｎｅ／Ｒｕｔｉｌｅ Ｇｌａｓｓ‐Ｃｅｒａｍｉｃ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」という題の２０１２年４月１３日出願の米国仮特許出願第６１／６２３９０５号明細書に記載されており、上記出願の内容は参照によりその全体を本明細書に組み込まれる。

他の実施形態では、ガラスセラミックは、約２０体積％未満の１つ又は複数の酸化物ガラス相を含み、約５０モル％〜約７６モル％のＳｉＯ_２、約４モル％〜約２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約０モル％〜約１４モル％のＰ_２Ｏ_５＋Ｂ_２Ｏ_３、約０モル％〜約２２モル％のＲ_２Ｏ（ここでＲ_２Ｏは少なくとも１つのアルカリ金属酸化物である）、及び約０モル％〜約５モル％の少なくとも１つの核生成剤を含む。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは色調整可能である。このようなガラスセラミックは、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ． Ｄｅｊｎｅｋａ等による「Ｇｌａｓｓ‐Ｃｅｒａｍｉｃ（ｓ）；Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ， Ｃｏｌｏｒａｂｌｅ ａｎｄ／ｏｒ Ｆｏｒｍａｂｌｅ Ｃｅｒａｍａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ（ｅｓ）， ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ（ｅｓ）」という題の２０１２年９月２７日出願の米国仮特許出願第６１／７０６７３３号明細書に記載されており、上記出願の内容は参照によりその全体を本明細書に組み込まれる。

更なる強度を与えるために、ガラスセラミック粉末はイオン交換可能なガラスセラミックを含んでよく、これにより最終的なセラミック化されたガラスセラミック本体をイオン交換して高い圧縮応力（ＣＳ）を有する表面層を形成できる。いくつかの実施形態では、ガラスセラミック粉末又はフリットを、アルミナ、ジルコニア強化アルミナ、シリカ、ムライト又はこれらの組み合わせ等の、しかしこれらに限定されないセラミック材料粉末又はナノパウダーに完全に又は部分的に置き換えてよい。いくつかの実施形態では、セラミック粉末は、焼成処理中にガラスフリットと更に強固な結合を形成できるガラス形成セラミックを含む。しかしながら、ジルコン、イットリア又は酸化亜鉛等の他のセラミック粉末を添加して、ガラスセラミック本体の密度又は色等の特性を調整してよい。

いくつかの実施形態では、ガラスフリットは、ナトリウム‐ジシリケート‐アルバイト系において、高アルカリ含有の（特に、高濃度のナトリウム及びリチウム含有の）アルカリアルミノシリケートガラスを含む。しかしながら、良好なイオン交換特性を有する他の組成物（即ち、許容可能な圧縮応力及び層深さを有する表面層を達成できるガラス）をガラスフリット材料として使用してもよい。このようなガラスの非限定的な例としては、これらに限定されるものではないが：２００７年５月１８日出願の米国仮特許出願第６０／９３０８０８号に対する優先権を主張する、Ａｄａｍ Ｊ． Ｅｌｌｉｓｏｎ等による「Ｄｏｗｎ‐Ｄｒａｗａｂｌｅ， Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ ｆｏｒ Ｃｏｖｅｒ Ｐｌａｔｅ」という題の２００７年７月２７日出願の米国特許第７６６６５１１号明細書；２００８年１１月２９日出願の米国仮特許出願第６１／００４６７７号に対する優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ． Ｄｅｊｎｅｋａ等による「Ｇｌａｓｓｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」という題の２００８年１１月２５日出願の米国特許出願第１２／２７７５７３号明細書；２００８年２月２６日出願の米国仮特許出願第６１／０６７１３０号に対する優先権を主張する、Ｓｉｎｕｅ Ｇｏｍｅｚ等による「Ｆｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓｅｓ」という題の２００９年２月２５日出願の米国特許出願第１２／３９２５７７号明細書；２００９年８月２９日出願の米国仮特許出願第６１／２３５７６２号に対する優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ． Ｄｅｊｎｅｋａ等による「Ｚｉｒｃｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｇｌａｓｓｅｓ ｆｏｒ Ｄｏｗｎ Ｄｒａｗ」という題の２０１０年８月１０日出願の米国特許出願第１２／８５６８４０号明細書；米国仮特許出願第６１／２３５７６７号に対する優先権を主張する、Ｋｒｉｓｔｅｎ Ｌ． Ｂａｒｅｆｏｏｔ等による「Ｃｒａｃｋ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ」という題の２０１０年８月１８日出願の米国特許出願第１２／８５８４９０号明細書；２０１０年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６１／４１７９４１号に対する優先権を主張する、Ｄａｎａ Ｃ． Ｂｏｏｋｂｉｎｄｅｒ等による「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｄｅｅｐ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｄａｍａｇｅ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」という題の２０１１年１１月２８日出願の米国特許出願第１３／３０５２７１号明細書；Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｍ． Ｇｒｏｓｓによる「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｒａｃｋ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」という題の２０１１年１１月１６出願の米国仮特許出願第６１／５６０４３４号明細書；Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ． Ｄｅｊｎｅｋａ等による「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｓｓ」という題の２０１１年７月１日出願の米国仮特許出願第６１／５０３７３４号明細書に記載のガラスが挙げられ、上記出願の内容は参照によりその全体を本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、上記に記載のアルカリアルミノシリケートガラスは、リチウム、ホウ素、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、アンチモン及びヒ素のうち少なくとも１つを実質的に含まない（即ち、これらを０モル％含む）。

いくつかの実施形態では、ガラスフリットは、低液相線温度を有するガラス（例えばナトリウム‐ジシリケート‐アルバイトは７６７℃の液相線を有する）を含むことが望ましい。というのは、この特性により、低温で本体素地を焼成及び溶融でき、従って経費効率及びスループットを改善できるためである。

ガラスセラミック本体の色及び不透明度の要件により、原料スラリー中のガラスフリットに対するガラスセラミックの比率を決定してよい。いくつかの実施形態では、ガラスフリットに対するガラスセラミックの比率は、５質量％〜９０質量％である。いくつかの実施形態では、ガラスセラミック粉末は、低い又は負（＜０）の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、これによりセラミックフリット／ガラスフリット混合物にゼロに近いＣＴＥを与えて、焼成及び冷却の最終段階における、焼成後のガラスセラミック本体の歪みを最小化する。

いくつかの実施形態では、ガラスセラミックフリットと軟質ガラスフリットとの混合物を、十分な量のガラス相を含有する部分的にセラミック化されたガラスセラミックフリットに置き換えることにより、例えば射出成型による本体素地の形成後に混合物を一体に溶融できるようにする。

いくつかの実施形態では、媒体バインダは、マルトデキストリン、ポリビニルアルコール、コーンスターチ、セルロース誘導体又はこれらの組み合わせ等の、しかしこれらに限定されない有機バインダを含む。いくつかの実施形態では、有機バインダの量は比較的低く、約５質量％〜約３０質量％の範囲であってよく、これにより焼成又は焼結中の空隙の形成を回避し、緻密なガラスセラミック本体の形成を可能にする。いくつかの実施形態では、必要な有機バインダの量を最小化しながら本体素地に可塑性を付与するために、形成中のスラリーに水ガラス（ナトリウムシリケート）を添加してよい。あるいは、有機バインダの量を最小化するために、湿った状態の時に可塑的な挙動を呈するカオリナイト、モンモリロナイト又は他の同様の無機材料をスラリーに添加することもできる。いくつかの実施形態では、媒体／バインダはＵＶ硬化性であり、焼成／焼結前にＵＶ照射にさらすことにより本体素地の表面を強化できるようにする。

例示の目的のために典型的な実施形態について述べてきたが、前述の説明は本開示の範囲又は添付の請求項の制限と捉えられるべきものではない。従って、本開示又は添付の請求項の意図及び範囲から逸脱することなく、様々な修正案、適合案及び代替案が当業者には想起されてよい。

２００、２３０ 皿状の物品
２０２、２０４、２３２、２３４ 主要な表面
２１０ 平坦な又は平面の部分
２２０ 湾曲部分

Claims (10)

1. ガラス‐セラミック本体の作製方法であって：
   ａ． スラリーを提供するステップであって、前記スラリーは、媒体、ガラスフリット材料並びにガラス‐セラミック粉末及びセラミック粉末のうち少なくとも１つを含み、ここで前記ガラスセラミック粉末はイオン交換可能である、ステップ；
   ｂ． 前記スラリーを本体素地へと形成するステップ；及び
   ｃ． 前記本体素地を約８８０℃〜約１１５０℃の範囲の温度で焼成して、前記ガラスセラミック本体を形成し、ここで前記ガラスセラミック本体はイオン交換可能である、ステップ、
   を含む方法。
2. 前記ガラスセラミック粉末は、Ｌｉ_２Ｏ‐Ａｌ_２Ｏ‐ＳｉＯ_２系、ＭｇＯ‐Ａｌ_２Ｏ_３‐ＳｉＯ_２系及びＺｎＯ‐Ａｌ_２Ｏ_３‐ＳｉＯ_２系のうち少なくとも１つの化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ガラスセラミック粉末は、ゼロ未満の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記セラミック粉末は、アルミナ、ジルコニア強化アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコン、イットリア及び酸化亜鉛のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
5. 前記ガラスフリットは、アルカリアルミノシリケートガラスを含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
6. 前記ガラスセラミック粉末及び前記セラミック粉末のうち少なくとも１つは、前記ガラスフリットに対して約０．５〜約０．９０の範囲の比率で前記スラリー中に存在することを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
7. 前記媒体は有機バインダを含み、該有機バインダは、マルトデキストリン、ポリビニルアルコール、コーンスターチ、セルロース誘導体又はこれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
8. 前記本体素地の形成は、射出成形、焼結鍛造、鋳造及び加圧のうち少なくとも１つにより前記スラリーをある形状にするステップを含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の方法。
9. 前記ガラスセラミック本体をイオン交換するステップを更に含み、
   イオン交換されたガラスセラミック本体は、少なくとも３００ＭＰａの圧縮応力下の層を有し、該層は前記ガラスセラミック本体の表面から少なくとも約４０マイクロメートルの層深さまで延在することを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の方法。
10. 前記ガラスセラミック本体は、湾曲表面部分、凹状表面部分、凸状表面部分のうち少なくとも１つを含む三次元形状を有することを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の方法。

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