JP2019521069A - ホットメルト加工のためのヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの使用 - Google Patents
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Abstract
ホットメルト加工技術によるガラス物品の製造方法が本明細書に開示される。該方法は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの使用を包含する。砒素が存在しないにもかかわらず、カルコゲナイドガラスは、低い特性温度を有し、かつ、結晶化に対して安定である。低い特性温度によって、ガラスは従来の機器を使用してホットメルト加工できるようになる。本明細書に開示されるガラスは、IR透過性光学デバイスを含むがそれに限定されない、光学デバイスの製作に適している。
Description
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、2016年7月18日出願の米国仮特許出願第62/363,570号の米国法典第35編特許法119条に基づく優先権の利益を主張する。
本開示は、ホットメルト加工のためのヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの使用に関する。
さまざまなプラスチック物品の製造に用いられる効率的、安価、かつ低温のプロセスは、多くの技術応用において、有機ポリマー材料がガラスに取って代わることを可能にした。コストはさておき、ガラス物品は、それらの優れた物理的特性から、好ましい場合が多い。ガラスレンズ又は他の部品を射出成形などの安価なプロセスで製造することができたならば、このようなレンズ及び他の部品は、それらのプラスチック製の対応品と競合するであろう。
光学素子は、センサ、画像プロジェクタ、ディスプレイ(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ、及びエレクトロルミネセンスディスプレイ)、並びに、電気通信用のオプトエレクトロニクスデバイスを含めた多くの多様な技術にさまざまな用途を有する。電気通信産業自体が発展するにつれて、微細構造を組み込んだ精密光学素子を開発する必要性が高まっている。電気通信デバイスでは、光学素子は、例えば、ファイバ及びレーザカプラに、光スイッチ、又はWDM用回折格子として、及び密充填マイクロレンズアレイ(MLA)又は波長管理モジュール用ネットワーク又はコリメータ用途に使用することができる。精密光学素子は、高度に研磨された表面、又は厳密な表面形状、又は品質を必要とする。表面は、互いに適切な幾何学的関係での製作を必要とし、要素が伝送用途に用いられる場合には、それらは、制御された均一かつ等方性の屈折率の材料から調製される。
多くの方法及び材料を、複雑で精密な光学素子の製造に使用することができる。しかしながら、光学構成要素を製造するための従来の機械加工プロセスの大多数は、非常に小さい特徴の製造には適していない。500μm以下の表面特徴又は寸法を有する構成要素は、典型的には、適用性が限られた幾つかの方法によってのみ製造することができる。ポリマーを使用する微細構造化された表面の作製は、集積回路の製造用に半導体産業が開発したプロセスに由来する。例えば、フォトリソグラフィ及びイオンエッチング技術を使用して、サブミリメートルの表面特徴を有する構造を作製することができる。しかしながら、これらの方法は、大規模の製造には適していない。微細構造のエッチングに必要な処理時間は、微細構造の全深さに比例的に依存する。さらには、そのような方法は高価であるだけでなく、限られた範囲の特徴タイプしか製造することができない。エッチングプロセスは、それらが粗い表面を作り出す可能性があることから、特に厄介である。結果として、滑らかな凹状又は凸状の輪郭若しくは真のプリズム状の輪郭は、前述の2つの技術のいずれを用いても容易に達成することはできない。
プラスチック又はガラス材料の成形又はホットエンボス加工は、他方では、ミクロンからサブミクロンサイズの特徴を形成することができる。プラスチックは鋳型に適合し、複雑な設計又は微細構造を忠実に再現することができる。残念ながら、多くの電気通信用途については、プラスチック材料は、それらが多くの欠点を抱えていることから、理想的ではない。例えば、プラスチック材料は、限られた機械的特性を有し;多くの場合、時間の経過とともに環境の劣化に耐えるのに十分なほど堅牢ではなく;それらは大きな熱膨張係数を示し(それは体積及び屈折率の変化をもたらすことがある);また、プラスチック光学デバイスは、湿気や高温への長時間の曝露に耐えることができないことが多いことがわかっている(それによって、そのすべてが、プラスチック光学デバイスが有用でありうる温度範囲を制限している)。
プラスチック材料はまた、赤外(IR)での完全な透過性を有しない。結果として、プラスチック材料を使用して、プラスチックが吸収するIR範囲内のレンズ又は他の光学デバイスを形成することはできない。さらには、プラスチックは、プラスチック構成要素の表面特徴を劣化させ、その屈折率を変化させる(これらはどちらも光学的には受け入れられない)原因となる材料の内部加熱により、高出力の光を透過させることができない。加えて、光学用途のためのプラスチック材料は、限られた範囲の分散及び屈折率でのみ利用可能であることから、プラスチックは、限られた透過範囲しか提供することができない。結果として、プラスチック材料の有用性は、限られた電気通信帯域幅内でさえも、内部応力を蓄積する傾向、すなわち、使用中に透過光に歪みを生じる条件によって制限される。多くのプラスチックはまた、容易に引っ掻きを生じ、かつ、黄変又は曇り及び複屈折を生じる傾向にあり;また、耐摩耗性及び反射防止コーティングを施しても、プラスチック材料のこれらの欠点は、まだ完全には解決されていない。最後に、多くの化学剤及び環境剤がプラスチックを劣化させ、それが効果的な洗浄を困難にしている。
プラスチックと比較して、ガラスは、それらを光学材料としての使用に対してより好適にする特性を有する。ガラスは、通常、プラスチックの材料的な欠点に悩まされず、有害な環境条件や動作条件に耐えることができる。したがって、ガラスは、より好ましい材料であり、ガラス光学構成要素は、プラスチックから製造されたものとは異なる種類のデバイスを提示する。しかしながら、ガラスを使用する成形プロセスの要件は、プラスチックの要件よりも厳しいものである。
ガラスの精密光学素子は、慣習的に、2つの複雑な多段階プロセスのうちの一方によって製造される。第1の方法では、ガラスバッチは、高温で溶融され、溶融物は、制御された均質な屈折率を有するガラス体又は塊へと形成される。その後、ガラス体は、抑制技術を使用して修正されて、所望の最終物品に近似する形状を得ることができる。しかしながら、この製造段階での表面品質及び本体仕上げは、画像形成光学系には不十分である。結果として、粗い物品は、適切な屈折率を生じるようにファインアニーリングされ、表面の特徴は、従来の研削及び研磨方法によって改善される。第2の方法では、ガラス溶融物は、バルク体に形成され、これが直ちにファインアニーリングされ、切断され、所望の形状の物品へと研削される。これらの方法はいずれも、限界がある。研削及び研磨は、例えば、平ら、球、及び放物線などの比較的単純な形状の製造に限られている。他の形状及び一般的な非球面は、研削が困難であり、研磨が複雑である。他方では、ガラスのホットプレスのための従来の技術は、鮮明な画像形成又は伝送用途に必要とされる厳密な表面特徴及び品質をもたらさない。表面の冷シワ(chill wrinkles)及び表面特徴の存在は、許容できない欠陥である。
ガラス成形もまた、伝統的に多くの他の問題を提示している。一般に、ガラスを成形するためには、ガラスを、鋳型によって画成されるような必要な輪郭へと適合させるか又は流すようにするために、典型的には約700℃又は800℃を超える高温を使用しなければならない。しかしながら、このような比較的高い温度では、ガラスは化学的に非常に反応性になる。この反応性によって、成形ガラスには不活性接触面を有する高耐熱性鋳型:例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、又は他のセラミック材料、鉄アルミナイドなどの金属間材料、及びタングステンなどの硬質材料の鋳型が必要とされる。しかしながら、多くの事例では、このような材料は、満足できる光学品質の表面仕上げを作り上げるのに十分な表面平滑性を達成することができない。精密光学素子は、精密な微細構造及び品質の高度に研磨された表面を必要とする。金型は、高温で変形及び再結晶することがあり、そのいずれも成形物品の表面及び光学品質に悪影響を及ぼしうる。これは、金型の修理及び維持のための追加費用、並びに、製品の欠陥率の増加を意味する。第2に、また高温でのガラスの反応性に起因して、成形は、しばしば不活性雰囲気中で行われなければならず、これはプロセスを複雑にし、費用を増加させる。第3に、空気又は気泡が成形品に閉じ込められる可能性があることは、高温成形のもう1つの欠点である。ガラス物品内に閉じ込められた気泡は、物品の光学特性を低下させる。気泡は画像を歪め、一般に光の透過を妨げる。第4に、高温であっても、ホットガラス成形は、回折格子に必要とされるような複雑で高周波のサブミリ波の微細構造を作り出すことができない。
成形ガラス物品は、過去において説明されている。しかしながら、以前のプロセスでは、成形は、108〜1012ポアズの範囲の超高粘度で加圧(又は圧縮成形)することによって行われる。例えば、非球面レンズは、これらのプロセスを使用して、ガラス塊を鋳型におよそ109ポアズで加圧することによって成形することができる。成形は、ガラスの結晶化を防ぐために、これらの超高粘度で行われる。
高分子産業で実施されている射出成形法は、典型的には、400℃の最高温度で行われる。したがって、ガラスを射出成形するためには、400℃以下の10,000ポアズ温度を有すること、並びに、その10,000ポアズ温度において1,000〜10,000秒−1の高い剪断速度に供された場合に、結晶化に対して耐性であることが必要とされる。
カルコゲナイドガラスの使用は、非常に細かい表面特徴を有するガラス要素の成形のために研究されてきた。しかしながら、これらのガラスは、典型的には、ヒ素を含む。ガラスへのヒ素の包含により、カルコゲナイドガラスの結晶化が抑制されるが、これは、カルコゲナイドガラスのホットメルト加工の必要な特徴である。
しかしながら、ヒ素の使用は、幾つかの欠点を有する。ガラスの製造中、製造業者は、ヒトの発がん性物質として認識されている(及び、肺がん、皮膚がん、胃がん、腎臓及び膀胱がん、並びに白血病及びリンパ腫に関係している)、ヒ素に晒される。ヒ素はまた、細胞におけるアデノシン三リン酸(ATP)の産生を妨げ、また、過酸化水素の産生を増加させることもでき、それにより、活性酸素種の生成や酸化ストレスを引き起こす可能性がある。ヒ素中毒は、最終的には複数の臓器の機能不全により、死亡する可能性がある。さらには、使用条件に応じて、ヒ素は、ガラスから浸出する可能性があり、既知のカルコゲナイドガラスから製造された光学デバイスの使用者に曝露の危険性をもたらしうる。
ホットメルト加工技術及び機器に使用することができる、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラス組成物が必要とされている。理想的には、組成物は、結晶化に対して安定であり、IR及び近IR放射に対して透過性であり、かつ、微細構造又は超微細構造を有するデバイスを含む光学デバイスの製作に適しているであろう。
ホットメルト加工技術によるガラス物品の製造方法が本明細書に開示される。ホットメルト加工技術は、射出成形、押出成形、トランスファー成形、プロファイル抽出、及びホットエンボス加工を含む。本方法は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの使用を包含する。砒素が存在しないにもかかわらず、カルコゲナイドガラスは、低い特性温度を有し、かつ、結晶化に対して安定である。低い特性温度により、ガラスは、従来の機器を使用してホットメルト加工できるようになる。本明細書に開示されるガラスは、IR透過性光学デバイスを含むがそれに限定されない、光学デバイスの製作に適している。
本明細書に記載される材料、方法、及びデバイスの利点は、一部には、以下の説明に記載されており、あるいは、下記の態様の実施によって習得することができよう。後述する利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素及び/又は組み合わせによって、実現及び達成されるであろう。前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、単なる例示及び説明のためであり、限定ではないことが理解されるべきである。
本明細書に取り込まれてその一部を構成する添付の図面は、以下に説明される幾つかの態様を示している。
本発明の材料、物品、及び/又は方法について開示及び説明する前に、以下に記載される態様は、特定の化合物、合成方法、又はその用途に限定されず、そのようなものとして、当然ながら変化しうることが理解されるべきである。本明細書で用いられる専門用語は、特定の態様のみを説明することを目的とし、限定することは意図されていないこともまた理解されるべきである。
本明細書及びそれに続く特許請求の範囲では、以下の意味を有するように定義される、多くの用語について言及される:
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。よって、例えば、「ある元素(an element)」への言及は、2つ以上の元素の混合物などを含む。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。よって、例えば、「ある元素(an element)」への言及は、2つ以上の元素の混合物などを含む。
「任意選択的な」又は「任意選択的に」とは、その後に記載される事象又は状況が起こっても起こらなくてもよいこと、及び、その説明は、その事象又は状況が起こる事例と起こらない事例を含むことを意味する。例えば、本明細書に記載される光学素子は、任意選択的に、超微細構造を含んでよく、ここで、超微細構造は存在してもしなくてもよい。
本明細書で用いられる場合、用語「約」は、所与の値が望ましい結果に影響を与えることなく、端点の「少し上」又は「少し下」であってもよいことを条件とすることにより、数値範囲の端点に柔軟性をもたらすために用いられる。
本明細書全体を通して、文脈上別段の指示がない限り、語句「〜を含む」又は「〜を含んでいる」等のバリエーション(comprise,comprises又はcomprising)は、記載される整数又は工程、若しくは整数又は工程の群を包含することを意味するが、任意の他の整数又は工程、若しくは整数又は工程の群を除外しないことが理解されよう。
本明細書で用いられる場合、用語「カルコゲナイドガラス」とは、第VIA族元素(例えば、硫黄、セレン、テルル、又はそれらのいずれかの組合せ)のうちの少なくとも1つ、及び1つ以上の金属を含む、非酸化物ガラスを意味する。カルコゲナイドガラスは、一般に、500〜20,000nmの範囲の赤外線スペクトルの電磁放射(光)を透過させる。
本明細書で用いられる場合、用語「ヒ素を含まないカルコゲナイドガラス」とは、遊離の元素ヒ素又はAs2Se3などのヒ素カルコゲナイドを添加せずに製造されるカルコゲナイドガラスを意味する。カルコゲナイドガラスの製造に用いられる1つ以上の元素は、不純物としてヒ素を含む可能性がある;しかしながら、この不純物は、遊離の元素ヒ素の添加とは区別される。一態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、0.0025原子%以下のヒ素を有する。別の態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、0.0001原子%〜0.0025原子%のヒ素を有する。さらなる態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、0.0001原子%、0.0005原子%、0.0010原子%、0.0015原子%、0.0020原子%、又は0.0025原子%のヒ素を有し、ここで、任意の値が範囲の下限点又は上限点を提供することができる(例えば、0.0001原子%〜0.0010原子%、0.0005原子%〜0.0015原子%、0.0010原子%〜0.0025原子%等)。
本明細書で用いられる場合、用語「ホットメルト加工」とは、対象とするガラス物品を製造するためにヒ素を含まないカルコゲナイドガラスに熱及び圧力を印加することを包含する任意のプロセスである。ホットメルト加工技術の例としては、射出成形、押出成形、トランスファー成形、プロファイル抽出、又はホットエンボス加工が挙げられる。
本明細書で用いられる場合、「10,000ポアズ温度」とは、ガラスが10,000ポアズの粘度を有する温度であり、したがって、それが作用することができる温度のおおよその見積もりである。ガラスの粘度が10,000ポアズであるガラス組成物の特定温度は、ガラスの材料によって変動することがあり、当技術分野で知られている技術を使用して決定することができる。一態様では、本明細書に開示されるガラスは、それらを従来の機器を使用して射出成形可能にする、400℃以下の10,000ポアズ温度を有する。
「剪断速度」とは、漸進的な剪断変形が材料に印加される速度を指す。本明細書で用いられる場合、高い剪断速度とは、1000〜10,000秒−1を指す。一態様では、高い剪断速度に供された場合に結晶化に対して耐性である組成物が本明細書に開示される。
「結晶化」とは、材料の構成成分が非常に規則的な微細構造で配置されている、結晶又は固相の形成を指す。一態様では、結晶化は、本明細書に開示される材料及び方法には望ましくない。別の態様では、処理中の結晶化に対して耐性な材料が本明細書に開示される。
本明細書で用いられる場合、材料の「ガラス転移温度」(Tg)は、ガラス転移が非晶質材料に生じる温度を特徴付ける。Tg未満の温度では、材料は、硬質かつ脆弱な状態で存在し、Tgを上回る温度では、材料は、溶融状態で存在する。Tgは、結晶状態画素の材料に存在する場合には、材料の結晶状態の溶融温度より常に低い。
材料の「屈折率」は、光がその材料をどのように伝搬するかを表す数値である。これは、等式n=c/vで定義され、式中、cは真空中の光速であり、vは材料を伝播するときの光速である。一態様では、広い温度範囲にわたって比較的安定している、又は「等方性」の材料の屈折率が本明細書に開示される。
「赤外線」(IR)放射は、800nm〜1mmの波長を有する。「IR透過性」を持つ材料は、その範囲(又はその範囲の一部)の波長を持つ光子を通過可能にする。
組成物又は物品中の特定の元素の原子百分率に対する本明細書及び特許請求の範囲における言及は、原子百分率が表されている物品の組成物中の元素又は成分と他の元素又は成分との間のモル関係を表している。よって、2原子%の成分X及び5原子%の成分Yを含む化合物では、X及びYは2:5のモル比で存在し、追加の成分が化合物中に含まれているかどうかにかかわらず、このような比で存在する。
本明細書で用いられる場合、複数の品目、構造要素、構成要素、及び/又は材料は、便宜上、共通のリストに提示される場合がある。しかしながら、これらのリストは、リストの各成員が別々の特有の成員として個別に識別されると解釈されるべきである。よって、そのようなリストの個々の成員は、そうでないことが示されずに、共通の群におけるその提示のみに基づいて同じリストのいずれかの他の成員の事実上の等価物と解釈されるべきではない。
濃度、量、及び他の数値データは、本明細書では範囲の形式で表現又は提示することができる。そのような範囲形式は、単に便宜上及び簡潔さのために使用されており、したがって、その範囲内の限界として明示的に列挙された数値だけでなく、すべての個々の数値又は部分範囲もまた、あたかも各数値及び部分範囲が明示的に記載されているかのように含むように、柔軟に解釈されるべきであることが理解されるべきである。例示として、「約1〜約5」の数値範囲は、明示的に列挙された約1〜約5の値だけでなく、示された範囲内の個々の値及び部分範囲も含むと解釈されるべきである。よって、この数値範囲に含まれるのは、2、3、及び4のような個々の値、1〜3、2〜4、3〜5等のような部分範囲、並びに個々に1、2、3、4、及び5である。同じ原理は、最小値又は最大値として1つの数値のみを列挙する範囲にも適用される。さらには、このような解釈は、範囲の広さ又は記載される特性に関係なく適用されるべきである。
本開示の組成物及び方法に使用することができる、それらと組み合わせて使用することができる、それらの調製に使用することができる、又はその生成物である、材料及び成分が開示される。これら及び他の材料が本明細書に開示されており、これらの材料の組合せ、部分集合、相互作用、群などが開示されている場合、これらの化合物のそれぞれのさまざまな個別及び集団の組合せ及び順列への具体的な言及は明示的に開示されていない場合があるが、各々は具体的に企図され、本明細書に記載されていることが理解される。例えば、ガラス組成物が開示及び論じられており、かつ、多くの異なる光学素子が述べられている場合、そうでないことが特に示されない限り、可能なガラス組成物と光学素子との各及びすべての組合せが具体的に企図されている。例えば、ガラス組成物A、B、及びCのクラス、並びに光学素子D、E、及びFのクラスが開示されており、A+Dの例となる組合せが開示されている場合、たとえ各々が個別に列挙されていなくても、各々は個別にかつ集合的に企図されている。よって、この例では、A+E、A+F、B+D、B+E、B+F、C+D、C+E、及びC+Fの組合せの各々が具体的に企図されており、A、B、及びC;D、E、及びF;及び、A+Dの例となる組合せの開示から考慮されるべきである。同様に、これらの任意の部分集合又は組合せもまた具体的に企図され、開示されている。よって、例えば、A+E、B+F、及びC+Eの下位群が具体的に企図されており、A、B、及びC;D、E、及びF;及び、A+Dの例となる組合せの開示から考慮されるべきである。この概念は、本開示の組成物の製造方法における工程及び使用を含むがそれらに限定されない、本開示のすべての態様に適用される。よって、本開示の方法の任意の特定の実施形態又は実施形態の組合せを用いて実施することができるさまざまな追加の工程が存在する場合、このような組み合わせの各々が具体的に企図されており、開示されているとみなされるべきである。
ホットメルト加工技術によるガラス物品の製造方法が本明細書に開示される。ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの使用をホットメルト加工技術に使用することができることが見出された。本明細書に示されるように、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、ヒ素を含むカルコゲナイドガラスと比較して、同様の特性(例えば、ずり減粘、非結晶化)を有する。さらなる詳細は、下記実施例に提供されている。
一態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、500℃以下の温度で10,000ポアズ以下の粘度を有する。幾つかの態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、450℃以下の温度、又は400℃以下の温度、又は375℃以下の温度、又は350℃以下の温度、又は325℃以下の温度、又は250℃〜500℃の範囲の温度、又は275℃〜475℃の範囲の温度、又は300℃〜450℃の範囲の温度、又は325℃〜425℃の範囲の温度で、10,000ポアズ以下の粘度を有する。さらに別の態様では、カルコゲナイドガラスは、1,000秒−1〜10,000秒−1の範囲の剪断速度において、結晶化に対して耐性である。
幾つかの態様では、本方法は、500℃以下の温度、又は450℃以下の温度、又は400℃以下の温度、又は375℃以下の温度、又は350℃以下の温度、又は325℃以下の温度、又は250℃〜500℃の範囲の温度、又は275℃〜475℃の範囲の温度、又は300℃〜450℃の範囲の温度、又は325℃〜425℃の範囲の温度における、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスのホットメルト加工を含む。
一態様では、本明細書に開示されるヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、当技術分野で知られている手順に従って、選択された出発材料を混合することによって製造することができる。さらなる態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、純粋な元素を、石英アンプル中、およそ600℃〜1000℃の範囲の溶融温度で溶融することによって製造することができる。さらにはこの態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、クエンチされ、結果的に得られるガラス材料は、細かく砕かれ、粉砕され、押出機又は射出成形機での使用に適した選択されたサイズ範囲へと篩分けされる。一態様では、結果的に得られる材料は粉末又は粒状である。なおさらなる態様では、微粒子及び大きすぎる粒子は、その後の調製に再生利用することができる。一態様では、典型的な粒径は、0.1〜10mmのおおよその範囲であってよく、あるいは、0.1〜4mm、又は0.5〜4mm、又は1〜2mmであってもよい。
別の態様では、結果的に得られる粒子は、押出機に充填されうる。一態様では、押出機が全加熱負荷を担うのを防ぐために、粒子は、押出機の運転温度より50〜100℃低い範囲の温度に予熱されうる。さらなる態様では、材料が押出機を通過するときに、摩擦加熱及びヒーターバンドによってバレル内に伝導される熱により、ガラスを固体から粘稠液体へと変化させることができ、該ガラスは、ダイ中で形作られ、機器を取り除くことによって回収することができる。代替的な態様では、押出機は、ガラスを直接、射出成形機に供給することができる。
一態様では、本明細書に開示されるヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、例えば、従来、プラスチック品の低コスト製造に使用されているものなど、連続スクリュー押出成形プロセス並びにスクリュー射出成形プロセスで使用することができる。
別の態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの粒子は、ガラスが500℃未満の温度で10,000ポアズ未満の粘度を有する流体となるのに十分な温度で、選択されたプラスチック処理機器に充填することができる。
一態様では、本明細書に開示されるヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、「ラム」プロセス又は「スクリュー」プロセスによって射出成形することができる。ラムプロセスでは、プランジャの各ストロークが、溶融していない材料を加熱されたシリンダに押し込み、それにより、シリンダの前面にある溶融材料がノズルを通って鋳型内へと押し出される。スクリュープロセスでは、未溶融の粒状材料は、オーガ型要素の回転によって、加熱されたシリンダを通して前方に運ばれる。材料は、シリンダから伝わる摩擦と熱の作用によって、粘性のある溶融物へと変換される。溶融材料は、スクリューの手前において、別のプランジャ/ラム又はスクリュー自体によって鋳型に注入される。一態様では、スクリュー型の射出成形機は、スクリュープロセスの優れた混合とプロセスの一貫性のため、プランジャ型の機械よりも好ましい。
一態様では、射出成形プロセスは、典型的には、500℃の最高温度、又は、さらに好ましくは400℃の最高温度で行われる。本明細書では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、400℃以下の10,000ポアズ温度を有し、10,000ポアズ温度における高い剪断速度(例えば、1,000〜10,000秒−1の範囲など)で処理した場合に、結晶化に対して耐性である。
一態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、セレンと、リン、ガリウム、アンチモン、スズ、ゲルマニウム、硫黄、又はそれらのいずれかの組合せから選択される少なくとも1つの元素とを含む。
一態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、セレンを、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの40原子%〜85原子%の量で含む、又は40、45、50、55、60、65、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、又は85原子%の量で存在し、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、45〜65、72〜82、74〜84等)。
別の態様では、ガリウムの量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜8原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、又は8原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、1〜5、2〜6等)。代替的な態様では、ガラスは、ガリウムを含まない。
一態様では、アンチモンの量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜15原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14又は15原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、2〜10、4〜8等)。代替的な態様では、ガラスは、アンチモンを含まない。
別の態様では、スズの量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜8原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、又は8原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、1〜5、2〜6等)。代替的な態様では、ガラスはスズを含まない。
さらに別の態様では、ゲルマニウムの量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜20原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、10〜20、12〜18等)。代替的な態様では、ガラスはゲルマニウムを含まない。
別の態様では、硫黄の量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜40原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、又は40原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、1〜5、2〜6、10〜35等)。別の態様では、存在する硫黄の量は、S/(Se+S)の比で表すことができ、S及びSeの量は原子%である。一態様では、S/(Se+S)の比は、0〜0.5である。別の態様では、S/(Se+S)の比は、0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、又は0.5であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、0.1〜0.3、0.2〜0.4等)。
別の態様では、リンの量は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの0〜25原子%であるか、あるいは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、10〜25、15〜20等)。代替的な態様では、ガラスはリンを含まない。
さらに別の態様では、リン、ガリウム、アンチモン、スズ、及びゲルマニウムの原子%の合計は、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの15〜30原子%であるか、あるいは、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30原子%であり、任意の値を範囲の下限点又は上限点とすることができる(例えば、15〜30、20〜25等)。
別の態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、70原子%〜85原子%の量のセレンと、リン(P)、ガリウム(Ga)、アンチモン(Sb)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、又はそれらのいずれかの組合せの群に由来する少なくとも1つの元素とを含み、ここで、Pは0原子%〜25原子%であり;Gaは0原子%〜8原子%であり;Sbは0原子%〜10原子%であり;Snは0原子%〜8原子%であり;及びGeは0原子%〜20原子%であり、P、Ga、Sb、Sn、及びGeの合計は、15原子%〜30原子%である。
赤外線及び近赤外線放射に対して透過性である、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが本明細書に開示される。一態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、9μmまでの波長に対し、赤外線における透過性を有する。他の態様では、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスがリンを含まない場合、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、14μmまでの波長に対し、赤外線における透過性を有する。リンは、カルコゲナイドガラスの他の典型的な構成成分のほとんどと比較して、軽い元素である。よって、リン含有ガラスのIR透過性は、リンを含まないガラスのものほど広くはない。
本明細書に記載のヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、例えば光学素子及びデバイスなど、多くの異なるガラス物品の製造に使用することができる。ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスから製造される光学素子及びデバイスは、プラスチックと比較した場合に、優れた物理的特性を有する。これらの特性は、プラスチック要素よりも硬いこと、したがって引っ掻き傷が起こりにくいこと;それらの屈折率について、より低い温度依存性を有すること;並びに、湿気及びガスに対して不透過性であることを含むが、それらに限定されない。
一態様では、光学素子は、レンズ、マイクロレンズ、マイクロレンズのアレイ、プリズム、カプラ、センサ、回折格子、表面レリーフディフューザー、フレネルレンズ、光ファイバ、又は複数の光学素子を取り込んだ光学デバイスでありうる。代替的な態様では、光学素子は、検知、送信、多重化、逆多重化、増幅、又は他の操作及び/又は選択された波長の光の送信に使用することができる、ファイバ、又は他の要素でありうる。さらなる態様では、光学素子は、微細構造及び/又は超微細構造を含む。なおさらなる態様では、これらの微細構造は、例えば格子上に存在する罫線など、サブミクロンの範囲でありうる。
以下の実施例は、本明細書に記載され、特許請求される化合物、組成物、及び方法がいかにしてなされ、評価されるかの完全な開示及び説明を当業者に提供するように記載されており、純粋に例示であることが意図されており、本発明者らが本発明と見なすものの範囲を限定することは意図されていない。数(例えば、量、温度等)に関して正確性を確実にするために努力がなされているが、ある程度の誤差及び偏差は考慮されるべきである。特に明記しない限り、部は重量部であり、温度は℃であるか、又は周囲温度であり、圧力は、大気圧であるか、又はそれに近い。反応条件の多くのバリエーション及び組合せ(例えば、成分濃度、所望の溶媒、溶媒混合物、温度、圧力、及び他の反応範囲及び条件)を、記載された方法から得られる製品純度及び収率を最適化するために使用することができる。このようなプロセス条件を最適化するためには、合理的かつ日常的な実験のみが必要とされよう。
実施例1:ガラス組成物の製造方法
例証としてであって、限定として解釈されるべきではないが、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラス試料7(下記表1)を、本明細書に開示されるプロセスの代表である次の方式で調製した。以下のプロセスに用いられる機器は、すべて市販されている。
例証としてであって、限定として解釈されるべきではないが、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラス試料7(下記表1)を、本明細書に開示されるプロセスの代表である次の方式で調製した。以下のプロセスに用いられる機器は、すべて市販されている。
原子パーセントで、15%のGe、5%のSb、及び80%のSeの混合物を、500グラムのガラスブールを調製するのに十分な量で混合し、減圧(10−4mmHg以下に)した石英アンプル内に入れ、封止した。アンプルを、30〜36時間の範囲の時間、およそ800℃の温度に加熱し、600℃までゆっくりと冷却し、次に、ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスがアンプリル壁から層間剥離するまで室温水の4000mLのビーカー内にアンプルを浸漬することによって急冷(クエンチ)した。この時点で、アンプルをおおよそ144℃の温度でアニール炉内に置き、この温度で1時間、保持した。その後、炉の電源を切り、炉を室温まで自然冷却させた。その後、アンプルを炉から取り出し、アンプルからヒ素を含まないカルコゲナイドガラスを取り出した。
ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスの2つのブールを、上記の通りに調製し、マイナス14メッシュプラス50メッシュのサイズ範囲で粒子へと粉砕した(0.3〜1.4mmの粒径)。粒子を合わせ、1000グラムの全質量を以下の射出成形トライアルに使用した。合わせた粒子を解析し、ガラスが、Ge15Sb5Se80の期待された組成を有していることがわかった。
追加のヒ素を含まないカルコゲナイドガラスを、上記の手順を使用して調製した。これらは、実施例3でさらに論じられる組成物の選択された特性とともに、下記表1及び2に提示されている
実施例2:特性の特徴付け
剪断依存性をキャピラリーレオメトリーで測定した。図1は、300℃におけるヒ素含有ガラス(1.64原子%のGe;28.36原子%のAs;70原子%のSe)及び350℃におけるヒ素を含まないカルコゲナイドガラス(表1の試料7)の粘度の剪断依存性を示している。ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、押出可能及び射出成形可能なポリマー材料のずり減粘挙動特性を示している。加えて、高い剪断速度での粘度の増加によって証明されたであろう、ヒ素を含まないガラスの剪断誘起性の結晶化の証拠は存在しなかった(図1)。
剪断依存性をキャピラリーレオメトリーで測定した。図1は、300℃におけるヒ素含有ガラス(1.64原子%のGe;28.36原子%のAs;70原子%のSe)及び350℃におけるヒ素を含まないカルコゲナイドガラス(表1の試料7)の粘度の剪断依存性を示している。ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスは、押出可能及び射出成形可能なポリマー材料のずり減粘挙動特性を示している。加えて、高い剪断速度での粘度の増加によって証明されたであろう、ヒ素を含まないガラスの剪断誘起性の結晶化の証拠は存在しなかった(図1)。
赤外及び近赤外領域における2つのヒ素を含まないカルコゲナイドガラス(試料2(下方のデータトレース)及び試料3(上方のデータトレース))の透過率(2mmの厚さを有する試料で、反射損失を補正せず、%透過率で表示)もまた評価し、図2に表示した。H不純物は、Se−H伸長による約4.55μmの波長における吸収を生じたが、ガラスは、約9μmまで透明であり、それらは、IR及び近IRの波長範囲のさまざまな光学用途に適したものであった。
射出成形を用いて試料7からレンズを構築し、パーセント透過率を測定した。図3は、1〜16μmの2つの代表的なレンズの透過性(約0.6mmの厚さを有する試料について%透過率で表示)を示している。(12.5μmの吸収は、陰イオン不純物によるものである)。
本発明のヒ素を含まないガラスの実施形態は、3μm〜6μmの範囲の各波長において、少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は30%〜70%の範囲、又は35%〜65%の範囲、又は40%〜60%の範囲の透過性(2mmの厚さを有する試料で、反射損失を補正せず、%透過率で表示)を有する。
本発明のヒ素を含まないガラスの実施形態は、6μm〜9μmの範囲の各波長において、少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は30%〜70%の範囲、又は35%〜65%の範囲、又は40%〜60%の範囲の透過性(2mmの厚さを有する試料で、反射損失を補正せず、%透過率で表示)を有する。
本発明のヒ素を含まないガラスの実施形態は、9μm〜11μmの範囲の各波長において、少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は30%〜70%の範囲、又は35%〜65%の範囲、又は40%〜60%の範囲の透過性(2mmの厚さを有する試料で、反射損失を補正せず、%透過率で表示)を有する。
本発明のヒ素を含まないガラスの実施形態は、15μmの波長で、少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は30%〜70%の範囲、又は35%〜65%の範囲、又は40%〜60%の範囲の透過性(2mmの厚さを有する試料で、反射損失を補正せず、%透過率で表示)を有する。
実施例3:ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスからの光学デバイスの作製
シングルキャビティ、レンズ(直径12.9mm×厚さ1mm)の鋳型を、Sodick Plustech LP20EH3 Vライン(登録商標)二段プランジャ射出システムでのヒ素を含まないカルコゲナイドガラス(表1の試料7)の−14/+50メッシュ粒子の射出成形に使用した。この機械は、直径14mmのスクリューを使用した22トンの最大型締力を有するマイクロ成形機であり、材料の可塑化及び射出には、標準的な設計と比較した場合に一貫したショット体積及び溶融密度を可能にする、二段階のVライン法を使用する。従来の往復スクリューシステムとは異なり、Vライン可塑化スクリューは、材料の移送中は静止したまま保たれ、それによって、軸方向摩耗を最小限に抑え、かつ、一貫した熱プロファイルを確実にする。ひとたび、正確な量の材料が射出チャンバに移されると、射出プランジャは溶融圧力によって後退し、設定位置へと戻される。この設計により、従来の往復スクリューシステムにおける材料劣化及びショット体積の不一致の主な原因である、チェックバルブの必要性が排除される。
シングルキャビティ、レンズ(直径12.9mm×厚さ1mm)の鋳型を、Sodick Plustech LP20EH3 Vライン(登録商標)二段プランジャ射出システムでのヒ素を含まないカルコゲナイドガラス(表1の試料7)の−14/+50メッシュ粒子の射出成形に使用した。この機械は、直径14mmのスクリューを使用した22トンの最大型締力を有するマイクロ成形機であり、材料の可塑化及び射出には、標準的な設計と比較した場合に一貫したショット体積及び溶融密度を可能にする、二段階のVライン法を使用する。従来の往復スクリューシステムとは異なり、Vライン可塑化スクリューは、材料の移送中は静止したまま保たれ、それによって、軸方向摩耗を最小限に抑え、かつ、一貫した熱プロファイルを確実にする。ひとたび、正確な量の材料が射出チャンバに移されると、射出プランジャは溶融圧力によって後退し、設定位置へと戻される。この設計により、従来の往復スクリューシステムにおける材料劣化及びショット体積の不一致の主な原因である、チェックバルブの必要性が排除される。
粉砕したガラスをホッパー/フィーダー内に置き、フラッド供給した。材料処理温度は、表3に列挙されており、射出成形機のさまざまなZx位置が以下に定義されており、温度は局所的に制御される。
材料を、単一キャビティのレンズ鋳型に射出した。7075系アルミニウムから鋳型用筐体を作製した。研磨された鋼のタブをAハーフの鋳型プレートに挿入し、Bハーフの鋳型プレートには、鋼研磨突出ピンが使用されている。実施例7のガラスを用いてこのプロセスで製造した2つの代表的なレンズの赤外線透過率を測定し、1〜16μmの波長範囲の透過性を図3に示した。
この刊行物全体を通して、さまざまな刊行物が参照されている。本明細書の方法、組成物、及び化合物をさらに十分に説明するために、これらの刊行物の開示全体が、参照することによって本出願に組み込まれる。
本明細書に記載される材料、方法、及び物品には、さまざまな修正及び変形がなされうる。本明細書に記載される材料、方法、及び物品の他の態様は、明細書及び本明細書に開示される材料、方法、及び物品の実施を考慮すれば、明らかであろう。明細書及び実施例は、典型例と見なされることが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスをホットメルト加工してガラス物品を製造する工程を含む、ガラス物品の製造方法。
ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスをホットメルト加工してガラス物品を製造する工程を含む、ガラス物品の製造方法。
実施形態2
前記ホットメルト加工が、射出成形、押出成形、トランスファー成形、プロファイル抽出、又はホットエンボス加工を含むことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記ホットメルト加工が、射出成形、押出成形、トランスファー成形、プロファイル抽出、又はホットエンボス加工を含むことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
実施形態3
前記ホットメルト加工する工程が、500℃未満の温度での射出成形を含むことを特徴とする、実施形態1又は2に記載の方法。
前記ホットメルト加工する工程が、500℃未満の温度での射出成形を含むことを特徴とする、実施形態1又は2に記載の方法。
実施形態4
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、500℃以下の温度で10,000ポアズ以下の粘度を有することを特徴とする、実施形態1〜3のいずれかに記載の方法。
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、500℃以下の温度で10,000ポアズ以下の粘度を有することを特徴とする、実施形態1〜3のいずれかに記載の方法。
実施形態5
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、1,000秒−1〜10,000秒−1の範囲の剪断速度で、結晶化に対して耐性であることを特徴とする、実施形態1〜4のいずれかに記載の方法。
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、1,000秒−1〜10,000秒−1の範囲の剪断速度で、結晶化に対して耐性であることを特徴とする、実施形態1〜4のいずれかに記載の方法。
実施形態6
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、40原子%〜85原子%の量のセレン(Se)と、リン(P)、ガリウム(Ga)、アンチモン(Sb)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、又はそれらのいずれかの組合せからなる群より選択される少なくとも1つの元素とを含み;
Pが0原子%〜25原子%であり;Gaが0原子%〜8原子%であり;Sbが0原子%〜15原子%であり;Snが0原子%〜8原子%であり;Geが0原子%〜20原子%であり;及び、Sが0原子%〜40原子%であり、ここで、P、Ga、Sb、Sn、及びGeの合計が15原子%〜30原子%であり、かつ、S/(Se+S)の原子比が0〜0.5である
ことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれかに記載の方法。
前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、40原子%〜85原子%の量のセレン(Se)と、リン(P)、ガリウム(Ga)、アンチモン(Sb)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、又はそれらのいずれかの組合せからなる群より選択される少なくとも1つの元素とを含み;
Pが0原子%〜25原子%であり;Gaが0原子%〜8原子%であり;Sbが0原子%〜15原子%であり;Snが0原子%〜8原子%であり;Geが0原子%〜20原子%であり;及び、Sが0原子%〜40原子%であり、ここで、P、Ga、Sb、Sn、及びGeの合計が15原子%〜30原子%であり、かつ、S/(Se+S)の原子比が0〜0.5である
ことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれかに記載の方法。
実施形態7
前記ガラスがリンを含まないことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれかに記載の方法。
前記ガラスがリンを含まないことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれかに記載の方法。
実施形態8
前記ガラス物品が、3μm〜6μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜7のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、3μm〜6μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜7のいずれかに記載の方法。
実施形態9
前記ガラス物品が、3μm〜6μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜7のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、3μm〜6μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜7のいずれかに記載の方法。
実施形態10
前記ガラス物品が、6μm〜9μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜9のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、6μm〜9μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜9のいずれかに記載の方法。
実施形態11
前記ガラス物品が、6μm〜9μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜9のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、6μm〜9μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜9のいずれかに記載の方法。
実施形態12
前記ガラス物品が、9μm〜11μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜11のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、9μm〜11μmの範囲の各波長において少なくとも50%の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜11のいずれかに記載の方法。
実施形態13
前記ガラス物品が、9μm〜11μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜11のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、9μm〜11μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、実施形態1〜11のいずれかに記載の方法。
実施形態14
前記ガラス物品が、光学素子を含むことを特徴とする、実施形態1〜13のいずれかに記載の方法。
前記ガラス物品が、光学素子を含むことを特徴とする、実施形態1〜13のいずれかに記載の方法。
実施形態15
前記光学素子が、レンズ、マイクロレンズ、マイクロレンズのアレイ、回折格子、表面レリーフディフューザー、フレネルレンズ又は光ファイバであることを特徴とする、実施形態14に記載の方法。
前記光学素子が、レンズ、マイクロレンズ、マイクロレンズのアレイ、回折格子、表面レリーフディフューザー、フレネルレンズ又は光ファイバであることを特徴とする、実施形態14に記載の方法。
実施形態16
前記光学素子が、微細構造又は超微細構造を含むことを特徴とする、実施形態14又は15に記載の方法。
前記光学素子が、微細構造又は超微細構造を含むことを特徴とする、実施形態14又は15に記載の方法。
実施形態17
実施形態1〜16のいずれかに記載の方法によって製造されたガラス物品。
実施形態1〜16のいずれかに記載の方法によって製造されたガラス物品。
Claims (11)
- ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスをホットメルト加工してガラス物品を製造する工程を含む、ガラス物品の製造方法。
- 前記ホットメルト加工が、射出成形、押出成形、トランスファー成形、プロファイル抽出、又はホットエンボス加工を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットメルト加工が、500℃未満の温度での射出成形を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、500℃以下の温度で10,000ポアズ以下の粘度を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、1,000秒−1〜10,000秒−1の範囲の剪断速度で、結晶化に対して耐性であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ヒ素を含まないカルコゲナイドガラスが、40原子%〜85原子%の量のセレン(Se)と、リン(P)、ガリウム(Ga)、アンチモン(Sb)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、又はそれらのいずれかの組合せからなる群より選択される少なくとも1つの元素とを含み;
Pが0原子%〜25原子%であり;Gaが0原子%〜8原子%であり;Sbが0原子%〜15原子%であり;Snが0原子%〜8原子%であり;Geが0原子%〜20原子%であり;Sが0原子%〜40原子%であり、ここで、P、Ga、Sb、Sn、及びGeの合計が15原子%〜30原子%であり、かつ、S/(Se+S)の原子比が0〜0.5である
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ガラスがリンを含まないことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ガラス物品が、3μm〜6μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ガラス物品が、6μm〜9μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ガラス物品が、9μm〜11μmの範囲の各波長において30%〜70%の範囲の透過性(2mmの厚さで反射損失は補正せず、%透過率で表示)を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法によって製造されたガラス物品。
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