JP6694399B2 - 色調整可能な白色不透明のβ−スポジュメンガラスセラミック物品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[Al2O3]のモルに対する[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計の比は、約0.8から約1.5の範囲内でありうる。
[Al2O3]のモルに対する[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計の比は、約0.8から約1.5の範囲でありうる。
[Al2O3]のモルに対する[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計の比は、約0.8から約1.5の範囲内でありうる。
[Al2O3]のモルに対する[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計の比は、約0.8から約1.5の範囲内でありうる。
(1)1:1:4.5〜1:1:8又は、代替的に1:1:4.5〜1:1:7の範囲のLi2O:Al2O3:SiO2比を示し、結晶相の少なくとも70質量%を構成する、β−スポジュメン固溶体;
(2)少なくとも1つのTi含有結晶相であって、
a.ガラスセラミックの結晶相の約2.5〜8質量%、
b.≧約50nmの長さを示す針状の形態、及び
c.ルチル
を含む、Ti含有結晶相;及び、必要に応じて、
(3)スピネル構造を示し、結晶相の1〜10質量%を構成する、1つ以上の結晶相。
(1)15MHzから3.0GHzの周波数範囲で0.03未満の誘電正接によって定められる、無線及びマイクロ波周波数透過性;
(2)0.8MPa・m1/2超の破壊靭性;
(3)約138MPa(20,000psi)超の破壊係数(MOR);
(4)少なくとも400kg/mm2のヌープ硬さ;
(5)4W/m℃未満の熱伝導率;及び
(6)0.1体積%未満の細孔率。
[Al2O3]のモルに対する[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計の比は、約0.8から約1.5の範囲内でありうる。
本開示の態様及び/又は実施形態に従ったβ−スポジュメンガラスセラミック;イオン交換可能なβ−スポジュメンガラスセラミック;及び/又はイオン交換したβ−スポジュメンガラスセラミックの色を説明するためのCIELAB色空間座標(例えば、CIE L*;CIE a*;及びCIE b*;又はCIE L*、a*、及びb*;又はL*、a*、及びb*)は、ここに参照することによってその記載が取り込まれる、F. W. Billmeyer, Jr., "Current American Practice in Color Measurement," Applied Optics, Vol. 8, No. 4, pp. 737-750 (April 1969)に記載されるものなど、全反射(正反射を含む)測定から当該技術分野で知られた方法によって決定された。すなわち、全反射(正反射を含む)測定は、約33mmΦ×0.8mmの厚さを測定する、試料ディスクを使用する光学研磨用に調製された表面で行われた。このような全反射(正反射を含む)測定を行うための器材、及びL*;a*;及びb*の色空間座標を得るための変換結果は、以下を含んでいた:
波長範囲250〜3300nm(例えば、紫外線(UV:300〜400nm)、可視(Vis:400〜700nm)、及び赤外線(IR:700〜2500nm)において全反射(正反射を含む)に対して効力があるように適切に設けられ、かつ構成された、市販のVarian Cary 5G又はPerkinElmer Lambda 950 UV−VIS−NIR分光光度計などの積分球を備えた紫外可視近赤外(UV−VIS−NIR)分光光度計;及び
測定結果をF02光源及び10度の標準観測者に基づいてCIELAB色空間座標(L*;a*;及びb*)に変換するUV−VIS−NIR分光光度計に結合された色測定のための解析ソフトウェア(米国フロリダ州ウエストパームビーチ所在のThermo Scientific社から市販されるGRAMS分光ソフトウェアスイートのUV/VIS/NIRアプリケーションパック)。
モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)約2から約12の範囲のB2O3、及び
v)約0.4から約2の範囲のFe2O3
を含む組成物を含み、
β−スポジュメンが主結晶相である、ガラスセラミック物品。
ガラスセラミック物品が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
a)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
b)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
c)約90から約93の範囲のCIEL*
を含むCIELAB色空間座標に存在する色を含む、実施形態1に記載のガラスセラミック物品。
前記組成物が、約0.5から約2モル%の範囲のFe2O3を含む、実施形態1又は2に記載のガラスセラミック物品。
イオン交換によって形成された圧縮応力層をさらに備える、実施形態1から3のいずれか1つに記載のガラスセラミック物品。
前記圧縮応力層が、少なくとも300MPaの圧縮応力、及び、前記物品の全厚の少なくとも約2%の層深さ(DOL)を有する、実施形態4に記載のガラスセラミック物品。
前記組成物が、
vi)0から約8の範囲のMgO、
vii)0から約4の範囲のZnO、
viii)約2から約5の範囲のTiO2、
ix)0から約5の範囲のNa2O、
x)0から約4の範囲のK2O、及び
xi)約0.05から約0.5の範囲のSnO2、
をさらに含み、かつ
前記ガラスセラミック物品がさらに、
約0.8から約1.5の範囲の[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]の合計モル/[Al2O3]のモルの比を有する、実施形態1から5のいずれか1つに記載のガラスセラミック物品。
a)結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で約700℃から810℃の範囲の核形成温度まで加熱する工程であって、前記結晶性ガラスが、モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2,
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)約2から約12の範囲のB2O3、及び
v)約0.4から約2の範囲のFe2O3
を含む工程、
b)前記結晶性ガラスを前記核形成温度に維持して、核形成した結晶性ガラスを生成する工程、
c)前記核形成した結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で約850℃から約1200℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程、及び
d)前記核形成した結晶性ガラスを前記結晶化温度に維持して、主結晶相としてβ−スポジュメンを有するガラスセラミックを生成する工程、
を含む、ガラスセラミックを製造する方法。
前記ガラスセラミック物品が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
a)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
b)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
c)約90から約93の範囲のCIEL*
を含むCIELAB空間座標に存在する色を含む、実施形態7に記載の方法。
a*とb*との間の相関が結晶化温度の関数として存在し、a*のb*に対するプロットが約8から約22の間のデルタb*/デルタa*の傾斜を有する、実施形態8に記載の方法。
b*とL*との間の相関が結晶化温度の関数として存在し、b*のL*に対するプロットが約0.75から約1.25の間のデルタL*/デルタb*の傾斜を有する、実施形態9に記載の方法。
前記結晶化温度を選択してa*とb*との間の前記相関に基づいて前記色を調整する工程をさらに含む、実施形態9に記載の方法。
前記結晶化温度を選択してa*とb*との間の前記相関及びb*とL*との間の前記相関に基づいて前記色を調整する工程をさらに含む、実施形態10に記載の方法。
前記結晶性ガラスが、
vi)0から約8の範囲のMgO、
vii)0から約4の範囲のZnO、
viii)約2から約5の範囲のTiO2、
ix)0から約5の範囲のNa2O、
x)0から約4の範囲のK2O、及び
xi)約0.05から約0.5の範囲のSnO2
をさらに含み、かつ
xii)約0.8から約1.5の範囲の[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]の合計モル/[Al2O3]のモルの比を有する、
実施形態7〜12のいずれか1つに記載の方法。
a)核形成した結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で約850℃から約1200℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程であって、前記核形成した結晶性ガラスが、モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)約2から約12の範囲のB2O3、
v)約0.4から約2の範囲のFe2O3
を含む工程、及び
b)前記結晶化温度を選択して、a*とb*の間の相関に基づいて色を調整する工程であって、
i)前記色が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
(1)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
(2)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
(3)約90から約93の範囲のCIE L*
を含むCIELAB色空間座標に存在し、かつ
ii)a*とb*の間の前記相関に基づいて、結晶化温度の関数として、a*のb*に対するプロットが約8から約22の間のデルタb*/デルタa*の傾斜を有する、
工程;及び
c)前記核形成した結晶性ガラスを結晶化温度に維持して、主結晶相としてβ−スポジュメンを有するガラスセラミックを生成する工程、
を含む、ガラスセラミックを製造する方法。
b*とL*との間の相関に基づいて、結晶化温度の関数として、b*のL*に対するプロットが約0.75から約1.25の間のデルタL*/デルタb*の傾斜を有する、実施形態14に記載の方法。
前記結晶化温度を選択して、a*とb*との間の前記相関及びb*とL*との間の前記相関に基づいて前記色を調整する工程をさらに含む、実施形態15に記載の方法。
前記ガラスセラミックをイオン交換して圧縮応力層を形成する工程をさらに含む、実施形態14〜16のいずれか1つに記載の方法。
前記圧縮応力層が、少なくとも300MPaの圧縮応力及び、前記ガラスセラミックの全厚の少なくとも約2%の層深さ(DOL)を有する、実施形態17に記載の方法。
前記結晶性ガラスが、
vi)0から約8の範囲のMgO、
vii)0から約4の範囲のZnO、
viii)約2から約5の範囲のTiO2、
ix)0から約5の範囲のNa2O、
x)0から約4の範囲のK2O、及び
xi)約0.05から約0.5の範囲のSnO2
をさらに含み、かつ
xii)約0.8から約1.5の範囲の[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]の合計モル/[Al2O3]のモルの比を有する、
実施形態14〜18のいずれか1つに記載の方法。
a)組成物が、モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)約2から約12の範囲のB2O3、及び
v)約0.01から約2の範囲の、CoO、Cr2O3、Cu2O、MnO2、Sb2O3、In2O3、Bi2O3、NiO、V2O3、Ta2O5、及びそれらの組合せからなる群から選択される金属酸化物、
を含み、
β−スポジュメンが主結晶相である、ガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
a)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
b)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
c)約90から約93の範囲のCIE L*
を含むCIELAB色空間座標に存在する色を含む、実施形態20に記載のガラスセラミック物品。
イオン交換によって形成された圧縮応力層をさらに備える、実施形態20又は21に記載のガラスセラミック物品。
前記圧縮応力層が、少なくとも300MPaの圧縮応力及び、前記物品の全厚の少なくとも約2%の層深さ(DOL)を有する、実施形態22に記載のガラスセラミック物品。
前記組成物が、
vi)0から約8の範囲のMgO、
vii)0から約4の範囲のZnO、
viii)約2から約5の範囲のTiO2、
ix)0から約5の範囲のNa2O、
x)0から約4の範囲のK2O、及び
xi)約0.05から約0.5の範囲のSnO2
をさらに含み、かつ
前記ガラスセラミック物品がさらに、
約0.8から約1.5の範囲の[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]の合計モル/[Al2O3]のモルの比を有する、実施形態20〜23のいずれか1つに記載のガラスセラミック物品。
Claims (8)
- モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)2から約12の範囲のB2O3、
v)約0.4の量のFe2O3、
vi)0から8の範囲のMgO、
vii)0から5の範囲のZnO、
viii)2から5の範囲のTiO2、
ix)0から5の範囲のNa2O、及び
x)0から4の範囲のK2O
を含む組成物を含み、
β−スポジュメンが主結晶相であり、
[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計/[Al2O3]のモルの比が、0.8から1.5の範囲内である、
ことを特徴とするガラスセラミック物品。 - 前記ガラスセラミック物品が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
a)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
b)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
c)約90から約93の範囲のCIE L*
を含むCIELAB色空間座標に存在する色を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガラスセラミック物品。 - a)結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で、約700℃から810℃の範囲の核形成温度まで加熱する工程であって、前記結晶性ガラスが、モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)2から約12の範囲のB2O3、
v)約0.4の量のFe2O3、
vi)0から8の範囲のMgO、
vii)0から5の範囲のZnO、
viii)2から5の範囲のTiO2、
ix)0から5の範囲のNa2O、及び
x)0から4の範囲のK2O
を含み、
[Li2O+Na2O+K2O+MgO+ZnO]のモル合計/[Al2O3]のモルの比が、0.8から1.5の範囲内である、
工程;
b)前記結晶性ガラスを前記核形成温度に維持して、核形成した結晶性ガラスを生成する工程;
c)前記核形成した結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で約850℃から約1200℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程;及び
d)前記核形成した結晶性ガラスを結晶化温度に維持して、主結晶相としてβ−スポジュメンを有するガラスセラミックを生成する工程、
を含むことを特徴とする、ガラスセラミックを製造する方法。 - 前記ガラスセラミックが、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
a)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
b)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
c)約90から約93の範囲のCIE L*
を含むCIELAB色空間座標に存在する
色を含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。 - a*とb*との間の相関が結晶化温度の関数として存在し、a*のb*に対するプロットが約8から約22の間のデルタb*/デルタa*の傾斜を有することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- b*とL*との間の相関が結晶化温度の関数として存在し、b*のL*に対するプロットが約0.75から約1.25の間のデルタL*/デルタb*の傾斜を有することを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- a)核形成した結晶性ガラスを、約1℃/分から約10℃/分の範囲の速度で約850℃から約1200℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程であって、前記核形成した結晶性ガラスが、モル%で、
i)約62から約75の範囲のSiO2、
ii)約10から約18の範囲のAl2O3、
iii)約5から約14の範囲のLi2O、
iv)約2から約12の範囲のB2O3、
v)約0.4の量のFe2O3
を含む工程;
b)前記結晶化温度を選択して、a*とb*との間の相関に基づいて色を調整する工程であって、
i)前記色が、10°の観測者角度及びCIE発光F02で、分光光度計を用いた正反射を含めた反射スペクトル測定から決定して、
(1)約−0.5から約0.5の範囲のCIE a*;
(2)約−2.5から約2の範囲のCIE b*;及び
(3)約90から約93の範囲のCIE L*
を含むCIELAB色空間座標に存在し、かつ
ii)a*とb*との間の前記相関に基づいて、結晶化温度の関数として、a*のb*に対するプロットが約8から約22の間のデルタb*/デルタa*の傾斜を有する、
工程;及び
c)前記核形成した結晶性ガラスを結晶化温度に維持して、主結晶相としてβ−スポジュメンを有するガラスセラミックを生成する工程、
を含むことを特徴とする、ガラスセラミックを製造する方法。 - b*とL*との間の相関に基づいて、結晶化温度の関数として、b*のL*に対するプロットが約0.75から約1.25の間のデルタL*/デルタb*の傾斜を有することを特徴とする、請求項7に記載の方法。
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