JP6940718B2 - 無機組成物及び無機組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、無機組成物及び無機組成物の製造方法に関する。
特に、機械的強度や靭性等に優れた無機組成物（完全にガラス化されてなるガラスや部分的にガラス化されてなるガラス組成物、あるいはそれ以外の非ガラス系セラミックも含む。以下、同様である。）、及びそのような無機組成物が、容易かつ安定的に得られる無機組成物の製造方法に関する。

従来、シリカガラスは、無機組成物として二酸化珪素を１００％近く含む、半導体分野、光通信分野等で多用されている高品質なガラス組成物である。
一方、ソーダ石灰ガラスは、二酸化珪素を７０％程度含み、残分の主成分としてアルカリを含むガラス組成物であり、安価であって、透明性や機械的強度に優れていることから、板ガラスやガラス容器用のガラス組成物として、最も多用されている。
また、ホウケイ酸ガラスは、二酸化珪素を８０％程度含み、残分の主成分として酸化ホウ素を含むガラス組成物であり、耐熱ガラス、硬質ガラスとして知られ、理化学器具や台所用品用のガラスとして多用されている。
これらのガラスとして、機械的強度や靭性等をさらに高め、折り曲げ性を向上させつつも、非破壊による簡易な方法で物性等を検査でき、製造コストを抑えることのできる製品が求められている。

例えば、折り曲げ可能なガラス組成物として、所定の溶融硝酸カリウム塩に浸漬してなるソーダ石灰ガラスが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
より具体的には、厚さ（ｔ）が０．２ｍｍ以下で、表面圧縮応力が７００ＭＰａより大きいソーダ石灰ガラスが開示されている。

また、所定材料が表面にコーティングされ、かつ、化学強化された薄型フレキシブルガラスが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
より具体的には、化学強化し、かつ、所定の酸化物層及び又は酸化珪素層を含む層を形成すべくコーティングしてなるソーダ石灰ガラスやホウケイ酸ガラスが開示されている。

一方、光ファイバの伝送損失の改善等を目的とした所定特性を有するシリカガラスに関する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
より具体的には、二酸化珪素濃度が９９．７％以上、仮想温度が１０００℃以上、レイリー散乱係数が００６５ｄＢ／Ｋｍ以下、かつ、陽電子消滅寿命法によって測定される空隙半径が０．２４ｎｍ以下であるシリカガラスである。
また、かかるシリカガラスの処理条件として、１２００℃以上、２０００℃以下の温度で、３０ＭＰａ以上の圧力に保持した後、所定条件で冷却する旨が開示されている。

特開２０１８−１８８３３５公報（特許請求の範囲等） 特表２０１７−５２９３０５号公報（特許請求の範囲等） 特許第６３７２０１１号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、特許文献１に開示されたソーダ石灰ガラスに由来したガラス板の場合、折り曲げ性を向上させるために、所定の溶融硝酸カリウム塩に、所定厚さ以下のガラス板を浸漬させる処理が必要であった。
従って、所定の煩雑な液体処理、洗浄処理等が必要であるばかりか、ガラス容器等を含む種々の形状のガラス成形品への適用が困難であった。
そして、さらには、適用できるガラスの厚さが０．２ｍｍ以下であって、比較的厚いガラスを含み、大面積を有するガラスへの対応が困難という問題点があった。

また、特許文献２に開示された薄型フレキシブルガラスの場合、所定の化学強化及びコーティングが必要であって、種々の形状のガラス成形品への適用が困難であった。
また、適用できるガラスの厚さが３００μｍ以下であり、大面積のガラスへの対応が困難という問題があった。

さらに、特許文献３に開示された所定特性を有するシリカガラスは、シリカガラスの光学特性の改善を目的としたものであり、シリカガラス以外の、ソーダ石灰ガラスやホウケイ酸ガラス等の一般的なガラスの強度や靭性に着目したものではなかった。
また、陽電子消滅寿命法での空隙半径の測定により、非破壊の方法でシリカガラスが所望の物性を有するか検査することができるが、製造上、１２００℃以上で、３０ＭＰａ以上の高温高圧処理を必要とするという問題点があった。

そこで、本発明の発明者らが、従来の問題を鋭意考慮した結果、ガラス、又はそれ以外のセラミック（非ガラス系セラミック）から選ばれる少なくとも一つを含有し、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度と、波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、蛍光光度分析法によって測定される、所定範囲の波長での蛍光強度とを、所定値以下とすることによって、製造上、低温かつ常圧条件において、機械的強度や、靭性等に優れ、かつ、非破壊の方法で物性の検査が可能であって生産性に優れる無機組成物が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、機械的強度及び靭性等に優れ、生産性の高い無機組成物、及びそのような無機組成物を迅速かつ簡易に製造できる製造方法を提供することを目的とする。

本発明の無機組成物は、配合成分として、ガラス（但し、端面をエッチャントしたのち、軟化しうる温度で熱エネルギー処理してなるガラスを除く。）と、又は非ガラス系セラミック（但し、ジルコニア、或いはＡｌ ₂ Ｏ ₅ 、Ｓｉ ₂ Ｎ ₄ 、及びＳｉＣを含むセラミックを除く。）から選ばれる少なくとも一つを含む無機組成物であって、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度を３００ＭＰａ以上の値とし、かつ、波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、蛍光光度分析法によって測定される、波長２６０〜６００ｎｍの範囲内での蛍光強度を３０００ＲＦＵ（relative fluorescence unit）以下の値とすることを特徴とする無機組成物である。
すなわち、本発明の無機組成物によれば、曲げ強度と、励起された際の蛍光強度に着目し、それらを所定値以下の値に制御してあることから、製造上、低温かつ常圧条件において、機械的強度や靭性に優れ、具体的には曲げ強度、衝撃強度及びビッカース硬度が優れ、非破壊の方法で物性の検査が可能であるため、生産性も高く、ガラス容器等の配合成分として最適な、無機組成物を提供することが可能となる。

また、本発明の無機組成物を構成するに当たり、陽電子消滅寿命法によって測定される空隙半径を０．１８１ｎｍ以下の値とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、機械的強度や靭性として、より優れた無機組成物を得ることができるためである。

また、本発明の無機組成物を構成するに当たり、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に基づいて測定されるビッカース硬度を４Ｈｖ以上の値とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、ガラス、あるいは非ガラス系セラミックから選ばれる少なくとも一つを含有する無機組成物であって、従来に比べて強度及び靭性が優れ、実用上問題ない無機組成物を得ることができる。

また、本発明の無機組成物を構成するに当たり、衝撃試験装置によって測定される衝撃強度を０．８ｋＪ／ｍ²以上の値とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、ガラス、あるいは非ガラス系セラミック等を含有する無機組成物であって、従来に比べて強度及び靭性が優れる無機組成物を実現できる。

本発明の無機組成物を構成するに当たり、平板状部分を有し、その厚さを０．０１〜２０ｍｍの範囲内の値とするのが好ましい。
このような構成とすることにより、産業上、民生上で使用される、当該無機組成物に由来する成形品の主な厚さをカバーできるので、ガラス、あるいは非ガラス系セラミックの少なくとも一つを含有する無機組成物に由来の成型品であって、所定厚さの民生上有用な種々の容器や板状物等を提供できる。

また、本発明の他の発明は、上述した本発明の無機組成物を製造するための方法であって、下記第１工程〜第３工程を含むことを特徴とする無機組成物の製造方法である（第１の製造方法と称する場合がある。）。
第１工程：イオン注入法を実施するイオン注入装置の処理室の所定場所に、無機組成物を配置する工程
第２工程：イオン注入装置の内部圧力を０．０００１〜０．０１７Ｐａの範囲内の値に減圧する工程
第３工程：無機組成物に対して、イオンを注入する工程
このように実施することにより、曲げ強度と、励起された際の蛍光強度とを、より小さくかつ精度良く制御できるため、本発明にかかる無機組成物を安定的かつ確実に製造することができる。

また、本発明のさらに他の発明は、上述した本発明の無機組成物を製造するための方法であって、下記工程Ａ及び工程Ｂを含むことを特徴とする無機組成物の製造方法である（第２の製造方法と称する場合がある。）。
工程Ａ：フォトン照射装置を備えた加熱炉の所定場所に、無機組成物を配置する工程
工程Ｂ：前記無機組成物を、１５０〜１０００℃に加熱するとともに、前記無機組成物にフォトンを照射して、注入する工程
このように実施することにより、曲げ強度と、励起された際の蛍光強度とを、上記各工程を実施しない場合に比べて、簡易的に小さく制御できるため、本発明にかかる無機組成物を安定的かつ安価に製造することができる。

図１（ａ）〜（ｂ）は、無機組成物の蛍光強度と曲げ強度との関係を説明するために供する図である。
図２（ａ）〜（ｂ）は、無機組成物の蛍光強度と耐衝撃強度との関係を説明するために供する図である。
図３（ａ）〜（ｂ）無機組成物が有する空隙半径と、曲げ強度及び耐衝撃強度との関係をそれぞれ説明するために供する図である。
図４は、無機組成物に対する４点曲げ試験を説明するために供する図である。
図５（ａ）〜（ｂ）は、本発明の無機組成物にビッカース硬さ試験を実施した際の、荷重４．９Ｎ及び荷重９．８Ｎでの圧痕等を説明するために供する図であり、図５（ｃ）〜（ｄ）は、比較例の無機組成物にビッカース硬さ試験を実施した際の、荷重１．９Ｎ及び荷重４．９Ｎでの圧痕等を説明するために供する図である。
図６（ａ）は、インパクトテスターによる衝撃試験に用いた試料及び衝撃印加箇所を説明するために供する図であり、図６（ｂ）は、繰り返しの衝撃試験後の衝撃打痕の状態を説明するために供する図である。
図７は、本発明の第２の実施形態（第１の製造方法）の所定処理（イオン注入処理等）を実施するためのイオン注入装置を説明するために供する図である。
図８（ａ）〜（ｂ）は、本発明の第３の実施形態（第２の製造方法）の所定処理（加熱及びフォトン注入処理等）を実施するための処理装置を説明するために供する図である。
図９は、本発明の第３の実施形態（第２の製造方法）において、処理条件による無機組成物の蛍光強度の変化を説明するために供する図である。

以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。なお、説明に用いる各図は、これらの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の符号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる使用装置、形状、寸法、材質等は、この発明の範囲内の好適例にすぎない。従って、本発明は、以下の実施形態のみに、特に理由なく限定されるものではない。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態は、強化処理してなる無機組成物であって、ガラス（但し、端面をエッチャントしたのち、軟化しうる温度で熱エネルギー処理してなるガラスを除く。）と、又は非ガラス系セラミック（但し、ジルコニア、或いはＡｌ ₂ Ｏ ₅ 、Ｓｉ ₂ Ｎ ₄ 、及びＳｉＣを含むセラミックを除く。）から選ばれる少なくとも一つを含む無機組成物であって、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度を３００ＭＰａ以上の値とし、かつ、波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、蛍光光度分析法によって測定される、波長２６０〜６００ｎｍの範囲内での蛍光強度を３０００ＲＦＵ（relative fluorescence unit）以下の値とすることを特徴とする無機組成物である。

１．無機組成物
対象物である無機組成物は、配合成分として、ガラス、又はそれ以外のセラミック（非ガラス系セラミック）から選ばれる少なくとも一つを含有するものである。
無機組成物の配合成分として用いられるガラスの種類については、特に限定されるものではなく、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、リン酸塩ガラス、シリカガラス等が挙げられる。
但し、比較的安価で、透明性等に優れ、かつ取り扱いが容易なことから、ソーダ石灰ガラス及びホウケイ酸ガラス、あるいはいずれか一方のガラス組成物を含有することが好ましい。
そして、強化処理の対象物である無機組成物は、典型的には、完全にガラス化されてなるガラスや、それ以外の非ガラス系セラミックのみならず、部分的にガラス化されてなるガラス等も含む広い概念である。

ここで、ソーダ石灰ガラスは、ソーダ石灰ガラスとして認識されている周知のものすべてである。従って、典型的には、重量％基準で、全体量を１００重量％としたときに、下記配合組成である。
ＳｉＯ₂：６５〜８５重量％
Ｂ₂Ｏ₃：０．０１〜５重量％
Ａｌ₂Ｏ₃：０．０１〜５重量％
ＭｇＯ：０．０１〜２０重量％
ＣａＯ：０．０１〜２０重量％
Ｎａ₂Ｏ：５〜２０重量％
Ｋ₂Ｏ：５〜２０重量％

さらに言えば、より具体的かつ好適なソーダ石灰ガラスとして、コーニング社のガラスコード番号００８１のガラス組成（ＳｉＯ₂：７３重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：１重量％、ＭｇＯ：４重量％、ＣａＯ：５重量％、Ｎａ₂Ｏ：１７重量％）が挙げられる。
その他、ソーダ石灰ガラスのガラス成分として、所定量（例えば、０．０１〜５重量％）のＢ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｐ₂Ｏ_5、ＳＯ₂等の少なくとも一種や、酸化コバルト、酸化銅等の着色成分を含むことも好ましい。

また、ホウケイ酸ガラスは、ホウケイ酸ガラスとして認識されている周知のものすべてである。従って、典型的には、重量％基準で、全体量を１００重量％としたときに、下記配合組成である。
ＳｉＯ₂：８０〜８５重量％
Ｂ₂Ｏ₃：１０〜１５重量％
Ａｌ₂Ｏ₃：０．０１〜５重量％
Ｎａ₂Ｏ：５〜２０重量％
Ｋ₂Ｏ：５〜２０重量％

さらに言えば、より具体的かつ好適なホウケイ酸ガラスとして、コーニング社のガラスコード番号７７４０のガラス組成（ＳｉＯ₂：８０．９重量％、Ｂ₂Ｏ₃：１２．７重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．３重量％、Ｎａ₂Ｏ：４重量％、Ｋ₂Ｏ：０．０４重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０．０３重量％）が挙げられる。
その他、ホウケイ酸ガラスのガラス成分として、所定量（例えば、０．０１〜５重量％）のＺｎＯ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｐ₂Ｏ_5、ＳＯ₂等の少なくとも一種や、酸化コバルト、酸化銅等の着色成分を含むことも好ましい。

さらに、ソーダ石灰ガラス及びホウケイ酸ガラスに対して、所定量、例えば、全体量を１００重量％としたときに、０．１〜２０重量％の範囲で、鉛ガラス、リン酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス等を配合することも好ましい。
また、ガラス容器を構成するガラスとして、無色透明ガラスを用いることも好ましいが、着色透明ガラスや着色半透明ガラスを用いることも好ましい。
無色透明ガラスを用いた場合には、ガラス容器内に収容する内容物の色を外部で十分に認識できるとともに、光の内部反射を利用して、内容物の色を鮮やかに認識することができる。
一方、着色透明ガラスや着色半透明ガラスを用いた場合には、光の内部反射を利用して、内容物を視認することになって、装飾的効果を発揮することができる。

また、セラミックは、非ガラス系セラミックとして認識されている周知のものすべてである。従って、例えば、重量％基準で、全体量を１００重量％としたときに、下記配合組成である。
ＳｉＯ₂：６０〜８５重量％
Ａｌ₂Ｏ₃：８〜２５重量％
Ｆｅ₂Ｏ₃：０．０１〜１５重量％
Ｋ₂Ｏ：０．０５〜２０重量％
Ｎａ₂Ｏ：１〜１５重量％
ＴｉＯ₂：０．００１〜０．１重量％
ＭｇＯ：０．００１〜０．１重量％
ＣａＯ：０．００１〜５重量％

２．蛍光強度
本発明における無機組成物の蛍光強度は、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく蛍光光度分析法により、測定することができる。
蛍光光度分析法は、試料として例えば、所定大きさ（例えば幅５ｍｍ×高さ１０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）の板状物を作製した上で、当該試料に対し、励起光を照射し、分光光度計により、所定波長における蛍光強度を測定する手法である。
蛍光強度の測定において、照射する励起光の波長は、特に限定されるものではないが、蛍光強度の測定が容易となる観点から、例えば、１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値であることが好ましい。

ここで、第１の実施形態の無機組成物において、波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長２６０〜６００ｎｍの範囲内での蛍光強度を３０００ＲＦＵ（relative fluorescence unit）以下の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる蛍光強度をこのような値に制御することによって、図１（ａ）〜（ｂ）や図２（ａ）〜（ｂ）に、特性曲線Ａ（ホウケイ酸ガラス相当）及び特性曲線Ｂ（ソーダ石灰ガラス相当）、特性曲線Ｃ（セラミック相当）で示されるように、機械的強度としての曲げ強度に優れるとともに、その相反特性と考えられる靭性としてのＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される、衝撃強度にも優れた無機組成物が得られるためである。
また、上述の蛍光光度分析法は、励起光の照射から数秒のうちに、蛍光強度の測定データを得ることができるため、製造上の検査が容易であって生産性に優れる無機組成物とすることが可能となるためである。
但し、かかる無機組成物の蛍光強度が過度に小さくなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかる蛍光強度を３００〜２９００ＲＦＵの範囲内の値とすることがより好ましく、５００〜２８００ＲＦＵの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

次いで、図１（ａ）〜（ｂ）に言及して、さらに詳細に、無機組成物における蛍光強度（ＲＦＵ）と、４点曲げ試験法で得られてなる曲げ強度（ＭＰａ）との関係を説明する。
すなわち、図１（ａ）の横軸に、無機組成物における波長２０４ｎｍの光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長４７０ｎｍでの蛍光強度（ＲＦＵ）を採ってあり、縦軸に、４点曲げ試験法でえられてなる曲げ強度（ＭＰａ）が採って示してある。
また、図１（ｂ）の横軸に、無機組成物における波長２０４ｎｍの光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長５１０ｎｍでの蛍光強度（ＲＦＵ）を採ってあり、縦軸に、４点曲げ試験法でえられてなる曲げ強度（ＭＰａ）が採って示してある。
そして、特性曲線Ａが、ホウケイ酸ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｂが、ソーダ石灰ガラスの無機組成物に、特性曲線Ｃがセラミックとしての無機組成物に帰属している。

これらの特性曲線Ａ及びＢ、Ｃの変化からそれぞれ理解されるように、無機組成物における蛍光強度が、３０００ＲＦＵを超えた値となると、急激に、曲げ強度の値が低下する傾向がみられている。
従って、特性曲線Ａ及びＢ、Ｃの変化から、無機組成物における波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長２６０〜６００ｎｍの範囲内での蛍光強度（ＲＦＵ）を所定値以下の値等に制御することによって、ソーダ石灰ガラスであっても、ホウケイ酸ガラスであっても、それぞれ曲げ強度の値を高く維持でき、優れた機械的強度が得られることが理解される。

次いで、図２（ａ）〜（ｂ）に言及して、さらに詳細に、無機組成物における蛍光強度（ＲＦＵ）と、ＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度との関係を説明する。
すなわち、図２（ａ）の横軸に、無機組成物における波長２０４ｎｍの光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長４７０ｎｍでの蛍光強度（ＲＦＵ）を採ってあり、縦軸に、衝撃強度が採って示してある。
また、図２（ｂ）の横軸に、無機組成物における波長２０４ｎｍの光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長５１０ｎｍでの蛍光強度（ＲＦＵ）を採ってあり、縦軸に、衝撃強度が採って示してある。
そして、特性曲線Ａが、ホウケイ酸ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｂが、ソーダ石灰ガラスとしての無機組成物に、特性曲線Ｃがセラミックとしての無機組成物に帰属している。

これらの特性曲線Ａ及びＢ、Ｃの変化からそれぞれ理解されるように、無機組成物における蛍光強度が、３０００ＲＦＵを超えた値になると、機械的強度や靭性等が低下する割合が大きくなり、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度が０．３ｋＪ／ｍ²程度まで低下する傾向がみられている。
従って、特性曲線Ａ及びＢ、Ｃの変化から、無機組成物における波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長２６０〜６００ｎｍの範囲での蛍光強度（ＲＦＵ）を所定値以下に制御することによって、ソーダ石灰ガラスであっても、ホウケイ酸ガラスであっても、それぞれＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度を高く維持でき、優れた耐衝撃性が得られることが理解される。

３．空隙半径
また、第１の実施形態の無機組成物においては、陽電子消滅寿命法によって測定される空隙半径を０．１８１ｎｍ以下の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる空隙半径をこのような値に制御することによって、図３（ａ）や図３（ｂ）に、特性曲線Ａ（ホウケイ酸ガラス相当）及び特性曲線Ｂ（ソーダ石灰ガラス相当）、特性曲線Ｃ（セラミック相当）で示されるように、機械的強度としての曲げ強度と、その相反特性と考えられる靭性としてのＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される、衝撃強度において、より優れた無機組成物が得られるためである。
但し、かかる無機組成物の空隙半径が過度に小さくなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかる空隙半径を０．１５〜０．１７８ｎｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．１６〜０．１７５ｎｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

次いで、図３（ａ）に言及して、さらに詳細に、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）と、４点曲げ試験法で得られてなる曲げ強度（ＭＰａ）との関係を説明する。
すなわち、図３（ａ）の横軸に、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）を採ってあり、縦軸に、４点曲げ試験法でえられてなる曲げ強度（ＭＰａ）が採って示してある。
そして、特性曲線Ａが、ホウケイ酸ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｂが、ソーダ石灰ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｃが、セラミックとしての無機組成物に帰属している。

これらの特性曲線Ａ、Ｂ及びＣの変化からそれぞれ理解されるように、無機組成物における空隙半径が、０．１８１ｎｍを超えた値となると、曲げ強度の値が低下する傾向がみられている。
従って、特性曲線Ａ、Ｂ及びＣの変化から、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）を所定値以下の値等に制御することによって、ソーダ石灰ガラスや、ホウケイ酸ガラスあるいはセラミックであっても、それぞれ曲げ強度の値を高く維持でき、優れた機械的強度が得られることが理解される。

次いで、図３（ｂ）に言及して、さらに詳細に、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）と、ＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度との関係を説明する。
すなわち、図３（ｂ）の横軸に、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）を採ってあり、縦軸に、衝撃強度が採って示してある。
そして、特性曲線Ａが、ホウケイ酸ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｂが、ソーダ石灰ガラスとしての無機組成物に帰属し、特性曲線Ｃが、セラミックとしての無機組成物に帰属している。

これらの特性曲線Ａ、Ｂ及びＣの変化からそれぞれ理解されるように、無機組成物における空隙半径が、０．１８１ｎｍを超えた値になると、機械的強度や靭性等が低下する割合が大きくなり、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度が０．３ｋＪ／ｍ²程度まで低下する傾向がみられている。
従って、特性曲線Ａ、Ｂ及びＣの変化から、無機組成物における空隙半径（ｎｍ）を所定値以下に制御することによって、ソーダ石灰ガラスや、ホウケイ酸ガラスあるいはセラミックであっても、それぞれＪＩＳ Ｋ ７１１１−１に基づいて測定される衝撃強度を高く維持でき、優れた耐衝撃性が得られることが理解される。

なお、陽電子消滅寿命法は、陽電子を無機組成物などの試料に打ち込んでから、消滅するまでの時間が、空隙の大きさに応じた時間で消滅することを利用して、空隙の大きさを求める手法である。
かかる陽電子消滅寿命の測定においては、放射線源が崩壊した際の信号から、陽電子が消滅した際の信号までの時間を測定する。これによって、得られた陽電子の寿命のプロファイルを用いて、τ１、τ２、τ３で示される３つの成分を得ることができる。
そして、一般的に、τ_３が空隙半径を反映する値であり、下記式（１）に当てはめることで求めることができる。
なお、かかる式（１）において、πは円周率、Ｒは空隙半径、Ｒ_０＝Ｒ＋δ（δは、電子の広がりを表す値であり、０．１６５０ｎｍである。）である。

４．各種成形品（用途含む）
（１）板状物
第１の実施形態の無機組成物に由来してなる無機成形品（ガラス成形品やそれ以外のセラミック成型品を含む。以下、単に、ガラス成形品と称する場合がある。）としては、典型的には、板状の形状であることが好ましい。
この理由は、このような成形品とすることにより、面に対して衝撃を受けた場合であっても割れにくい、優れた機械的強度及び、それと相反特性と考えられる靭性を有効に得ることができるためである。
従って、このような板状物の用途としては、一例として、携帯電話（スマートフォン）、タブレット、時計等のガラス面、建物や自動車等のガラス窓、床面のタイル等に有効に利用できる。

（２）容器形状
また、第１の実施形態の無機組成物は、ガラス容器やそれ以外のセラミック由来の容器形状に成形されることも好ましい。
この理由は、ガラス組成物をガラス容器の形状、あるいは、それ以外のセラミック組成物に由来した容器形状とすることにより、ガラス容器等に収容する内容物を機械的に保護するとともに、ガラス容器等を通して見た時の視認性の低下を効果的に防ぐことができるためである。
従って、このようなガラス容器等の用途としては、一例として、飲料や食品、化粧品等を入れて保存しておくためのガラス瓶やコップ、装飾品や貴金属等を入れて飾っておくためのガラスケース、陶器としての茶碗、コップ類、壺、箱等に幅広く利用することができる。
すなわち、従来、取り扱いによっては割れやすいと思われていた、各種ガラス容器やそれ以外のセラミック容器の所定形状を有する容器として、幅広く適用することができる。

（３）線状物
また、第１の実施形態の無機組成物は、線状物とすることができる。
無機組成物を線状物として成形することにより、線を巻き取ったり、頻繁に形を変えたりした場合であっても、切れたり、折れたりすることなく、形状を保つことができる。
従って、このような線状物の用途としては、一例として、断熱材等の建材、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などに複合した繊維強化プラスチックに利用できる。
なお、強化されてなる無機組成物は、線状物とした場合に、強化されてない無機組成物と比較して、例えば、その繊維直径を１／２０以下とすることができる。

（４）異形物（コーティング物）
また、第１の実施形態の無機組成物の別の態様は、異形物の一種とみなされるが、コーティング物とすることができる。
すなわち、無機組成物を、基材等に対して積層してなるコーティング物とすることにより、金属や樹脂等の表面を所定の無機組成物でコーティングした状態にすることができる。
したがって、強化されてなる異形物であれば、例えば、無機組成物に由来した平板状のコーティング物とした上で、所定の曲げ加工などを行うことができる。
さらに言えば、基材等が予め曲面を有する場合であっても、第１の実施形態の無機組成物は、コーティング可能である。
従って、このようなコーティング物としては、一例として、曲面を有するソーラーパネル、曲面を有するガスバリア層、曲面を有する自動車の車体の保護等に好適に利用することができる。

（５）混合物１（部分的強化無機組成物）
また、第１の実施形態の無機組成物のさらに別の態様は、混合物の一種とみなされるが、部分的強化無機組成物とすることができる。
すなわち、無機組成物として、強化無機組成物と、非強化無機組成物との混合物、すなわち、部分的強化無機組成物とすることにより、高い曲げ強度などが必要な部分と、比較的そうでない部分とを一体化させるとともに、機能分離して使用することができる。
従って、このような部分的強化無機組成物としては、首部が特に強化された胴体付きガラス容器やそれ以外のセラミック容器、スマートフォンやウェアラブル機器等のガラス電極や、ガラス保護カバー等に利用できる。
なお、部分的強化無機組成物は、例えば、後述する第３の実施形態（第２の製造方法）において、所定マスクを介して、部分的にフォトンを注入することによって、容易に形成することができる。

（６）混合物２（樹脂材料等と、強化無機組成物との混合物）
また、第１の実施形態の無機組成物と、樹脂材料等と、の混合物の形態とすることも好ましい。
すなわち、所定量の強化無機組成物を、樹脂材料、強化無機組成物以外のセラミック材料、金属材料等に混合し、混合物の形態とすることも好ましい。
例えば、従来のガラス繊維強化樹脂において、ガラス繊維が混入時に、折れやすく、所望長さが得られないなどの問題（以下、破損問題と称する場合がある。）が見られたが、第１の実施形態の無機組成物に由来したガラス繊維や、それ以外のセラミック繊維であれば、そのような混入時の破損問題も解決することができる。
よって、従来のガラス繊維強化樹脂と比較して、第１の実施形態の無機組成物の由来したガラス繊維の配合量を低下させたような場合であっても、新規なガラス繊維強化樹脂として、優れた機械的強度や靭性等を得ることができる。

５．各種形態及び特性
（１）厚さ
また、第１の実施形態の無機組成物が平板状部分を有するものとし、当該平板状部分の厚さを０．０１〜２０ｍｍの範囲内の値とすることも好ましい。
この理由は、上記の範囲内の厚さとすることにより、無機組成物に由来する成形品とした場合に、十分な剛性を有するとともに、薄型で軽量にすることができるためである。
従って、かかる厚さを０．１〜１０ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．３〜７ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

（２）曲げ強度
また、第１の実施形態の無機組成物は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づき、図４に示される４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度（以降、単に曲げ強度という場合がある。）を３００ＭＰａ以上の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる曲げ強度を所定値とすることにより、成形品を屈曲や変形等させた場合であっても、割れにくくすることができるためである。

但し、かかる曲げ強度が過度に高くなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかる曲げ強度を３５０〜８００ＭＰａの範囲内の値とすることがより好ましく、４００〜６００ＭＰａの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、４点曲げ試験法は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づき測定することができるが、より具体的には、後述する実施例１の記載に準拠して、測定することができる。

（３）衝撃強度
また、第１の実施形態の無機組成物は、良好な靭性を有する目安として、衝撃試験装置によって測定される衝撃強度を０．８ｋＪ／ｍ²以上の値とすることが好ましい。
この理由は、衝撃強度を所定値以上として、耐衝撃性に優れた無機組成物を、確実に形成することができるためである。
但し、かかる衝撃強度が過度に高くなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、衝撃強度を１．０〜２．０ｋＪ／ｍ²の範囲内の値とすることがより好ましく、１．１〜１．８ｋＪ／ｍ²の範囲内の値とすることがさらに好ましい。

ここで、衝撃試験装置（インパクトテスター、ＡＧＲインターナショナル（株）製）による衝撃強度測定を行う試料及び衝撃印加箇所の一例を図６（ａ）に示す。
また、図６（ｂ）に、衝撃試験装置（インパクトテスター、ＡＧＲインターナショナル（株）製）による繰り返しの衝撃試験後の衝撃打痕の一例を示す。
すなわち、これらの衝撃打痕を起点とするような、ヒビ割れを起こしておらず、耐衝撃性に優れていることが理解できる。
なお、衝撃試験装置としては、インパクトテスター（ＡＧＲインターナショナル（株）製）だけでなく、ＪＩＳ Ｋ ７１１０の規格に基づく、アイゾット衝撃試験装置や、ＪＩＳ Ｋ ７１１０−１の規格に基づく、シャルピー衝撃試験装置などを好適に使用できる。

（４）ビッカース硬度
また、第１の実施形態の無機組成物（成形品を含む。）は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に基づいて測定されるビッカース硬度を４Ｈｖ以上の値とすることが好ましい。
この理由は、ビッカース硬度を上記の値とすることにより、耐擦傷性に優れた無機組成物にすることができるためである。
但し、かかるビッカース硬度が過度に高くなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかるビッカース硬度を６〜１２Ｈｖの範囲内の値とすることがより好ましく、８〜１０Ｈｖの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

さらに、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、ビッカース硬度試験において、得られた圧痕の周囲からクラックが発生しないことが好ましい。
この理由は、図５（ｃ）〜（ｄ）に示すように、ビッカース硬度試験においてクラックが入る無機組成物は、その一部に傷が入ることで、成形品全体として耐衝撃性に弱くなり、上記の曲げ試験や衝撃強度の特性が、極めて悪化しやすいためである。
なお、かかるクラックの有無、さらにはクラックの長さ（例えば、１ｍｍ以下）によって、無機組成物における靭性の良悪を判断することもできる。

（５）光学特性（光透過率）
また、第１の実施形態の無機組成物において、特にガラス組成物を含有する場合の光学特性に関し、板厚３ｍｍにおいて、光透過率（可視光）を７５％以上の値とすることが好ましい。
この理由は、所定の成形品とした場合であっても、一般的に使用される未処理のガラス板や未処理のガラス容器と同じように使用した場合であっても、透明性や視認性等に優れた成形品とすることができるためである。
但し、かかる光透過率が過度に高くなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかる光透過率を８０〜９９％の範囲内の値とすることがより好ましく、８５〜９８％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、光透過率（可視光）は、後述する実施例１に記載に準じて、測定することが可能である。

（６）熱機械特性（軟化点）
また、第１の実施形態の無機組成物において、特にガラス組成物を含有する場合の熱機械特性としての軟化点を１０００℃以下の値とすることが好ましい。
この理由は、所定の軟化点とすることにより、加熱した場合に容易に軟化して、無機組成物を所定形状に成形することができるとともに、成形後に熱処理を行うことが容易にできるためである。
但し、かかる軟化点が過度に高くなると、製造上の歩留まりや使用可能な成分の種類が過度に制限される場合がある。
従って、かかる軟化点を５５０〜９５０℃の範囲内の値とすることがより好ましく、６００〜９００℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる無機組成物の軟化点は、ＪＩＳ Ｒ ３１０３−１：２００１に準拠して測定することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の無機組成物を製造するための方法であって、下記第１工程〜第３工程を含むことを特徴とする無機組成物の製造方法である（第１の製造方法）。
第１工程：イオン注入法を実施するイオン注入装置の処理室の所定場所に、無機組成物を配置する工程
第２工程：イオン注入装置の内部圧力を０．０００１〜０．０１７Ｐａの範囲内の値に減圧する工程
第３工程：無機組成物に対して、イオンを注入する工程

１．第１工程
第１工程は、イオン注入法を実施するイオン注入装置を準備し、その処理室（真空チャンバー）の所定場所に、無機組成物を配置する工程である。
より具体的には、イオンを注入する際には、公知のイオン注入装置であれば、いずれも用いることができる。
すなわち、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度を、上記各工程を実施しない場合に比べ、安定的かつ迅速に所望範囲に制御できるため、第１の実施形態の無機組成物を容易かつ確実に製造することができる。

ここで、図７に示すイオン注入装置１００を例にとって、典型的なイオン注入装置の概略を説明する。
すなわち、かかるイオン注入装置１００は、基本的に、真空チャンバー１０９と、高電圧部１１３と、加速管１０５と、レンズ１０７、走査器１０８を備えており、高電圧部１１３の内部には、少なくとも、イオン源１０２と、質量分析器１０３と、を備える。

そして、真空チャンバー１０９は、その内部の所定位置であって、基材１１２上に、被処理物である無機組成物１１１（原料ガラス組成物の場合がある。）を配置するとともに、イオン注入を行うための容器である。
その上、当該真空チャンバー１０９は、内部の空気等を排気するための排気孔（図示せず。）を備えている。

また、高電圧部１１３は、イオン源１０２から、引き出し電極（図示せず。）の電界によって引き出された複数種のイオンを、質量分析器１０３及び分析スリット１０４によって、所定のイオン種に選別する装置である。
そのため、イオン源１０２は、所定の元素をイオン化させるための、高電圧発生装置等を備える。
よって、このように構成されたイオン注入装置１００によれば、高電圧部１１３を駆動することによって、イオン源１０２から所定のイオンを引き出すことができる。

次いで、矢印Ａに示すように、質量分析器１０３及び分析スリット１０４によって選別された、所定イオンは、加速管１０５にて加速される。
さらに、加速されたイオンは、レンズ１０７によって収束され、走査器１０８によってスキャンされた後、被処理物である無機組成物１１１に照射されることになる。
従って、かかる高電圧部１１３の駆動によって、イオン源１０２から所定のイオン種（窒素イオン等）が誘引され、それを無機組成物１１１の表面及び内部に注入し、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度を所定範囲に調整することができる。
なお、図示しないものの、連続的にプラズマイオンを注入するための注入装置においては、無機組成物１１１及び基材１１２を、モータ等を用いて回転駆動させ、順次、イオン注入することが好ましい。

２．第２工程
第２工程は、イオン注入装置の内部圧力（イオン注入圧力と称する場合がある。）を、所定真空圧力に調整する工程である。
より具体的には、かかるイオン注入装置の処理室（真空チャンバー）の圧力を、クライオポンプ等の真空ポンプを利用して、０．０００１〜０．０１７Ｐａの範囲内の値に減圧する工程である。

ここで、イオン注入装置の処理室の圧力が、０．０００１Ｐａ未満の値になると、かかる真空状態とするのに過度に時間がかかる場合があって、かつ、特殊な真空ポンプを利用する必要が生じたり、さらには、所定圧力に維持することが困難となったりする場合があるためである。
一方、イオン注入装置の処理室の圧力が、０．０１７Ｐａを超えた値になると、ガス粒子との衝突による電子離脱が発生しやすくなり、ひいては、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度の調整が困難となったりする場合があるためである。
従って、第２工程において、イオン注入装置の処理室（真空チャンバー）の圧力を０．０００５〜０．０１２Ｐａの範囲内の値とすることがより好ましく、０．００１〜０．００８Ｐａの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

３．第３工程
第３工程は、無機組成物に対して、所定条件下に、イオンを注入する工程である。
ここで、真空チャンバーに導入され、ひいては、無機組成物に注入されるイオン種については特に制限されるものではないが、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスのイオン；フルオロカーボン、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、塩素、フッ素、硫黄等のイオン；メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン系ガス類のイオン；エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス類のイオン；ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス類のイオン；アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン系ガス類のイオン；ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェナントレン等の芳香族炭化水素系ガス類のイオン；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン系ガス類のイオン；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系ガス類のイオン；金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、クロム、チタン、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、アルミニウム等の導電性の金属のイオン等の少なくとも一種が挙げられる。

これらのイオン種の中でも、無機組成物に対して、イオン注入をより簡便に行うことができ、比較的厚肉であっても、薄肉であっても、蛍光強度の調整が容易であることから、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、及びクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のイオンを注入することが、さらに好ましい。

また、イオン注入する際の印加電圧を１０ｋＶ〜２００ｋＶの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる印加電圧が１０ｋＶより低い電圧でイオン注入を行うと、イオン注入量（ドーズ量）が不十分となる場合があるためである。
一方、印加電圧が２００ｋＶより高い電圧でイオン注入を行うと、イオン注入時に無機組成物が帯電し、着色等の不具合が生じる場合あるためである。
従って、イオン注入する際の印加電圧を１２ｋＶ〜１５０ｋＶの範囲内の値とすることがより好ましく、１５ｋＶ〜１００ｋＶの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

４．他の工程
（１）成形工程
成形工程は、第１工程前を実施する前の無機組成物、あるいは、第３工程を実施した後に得られた無機組成物に由来した、それぞれ所定形状の成形品等とする工程である。
かかる成形工程は、第１工程前を実施する前の無機組成物において、あるいは、第３工程を実施した後に得られた無機組成物において、従来公知の方法を用いて、所定形状とする任意工程である。
従って、第１工程前を実施する前の無機組成物において、あるいは、第３工程を実施した後に得られた無機組成物において、板状、容器状、線状、異形等、各種形状とすることができる。

（２）薄膜化工程
また、第３工程を実施した後に得られた無機組成物は、所定厚さあたりの機械的強度や靭性等が優れているという特徴がある。
従って、薄膜化工程を実施し、例えば、厚さ０．０１〜２０ｍｍの板や容器等を、化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）や切削装置等を用いて、より薄い板や容器等とすることが好ましい。
すなわち、このように厚さが薄いガラス組成物であっても、所定の機械的強度や靭性等が得られることから、それを利用した液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の薄型化にも寄与することができる。

（３）積層工程
また、所定積層工程を実施し、第１工程前を実施する前の無機組成物、あるいは、第３工程を実施した後に得られた無機組成物に対して、所定樹脂基材、金属プレート、金属箔等を積層することが好ましい。
このように所定積層工程を実施することによって、多機能の無機組成物を容易に得ることができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態の無機組成物を製造するための方法であって、下記工程Ａ及び工程Ｂを含む無機組成物の製造方法である（第２の製造方法）。
工程Ａ：フォトン照射装置を備えた加熱炉の所定場所に、無機組成物を配置する工程
工程Ｂ：無機組成物を、１５０〜１０００℃に加熱するとともに、無機組成物にフォトンを照射して、無機組成物にフォトンを注入する工程

１．工程Ａ
工程Ａは、図８（ａ）に示すようなフォトン照射装置１５を備えた加熱炉１０を準備し、その所定場所に、無機組成物を配置する工程である。
かかる工程Ａに用いるフォトン照射装置として、キセノンランプ、紫外線ランプ、ハロゲンランプ、近赤外線ランプ、ＬＥＤ（Light-Emitting-Diode）、又はレーザの少なくとも一つを用いることができる。
また、カンタルや黒鉛などで形成したフィラメントを発光部として備えた装置も、フォトン照射装置として用いることができる。
なお、必要に応じ、上記した各光源等を併用しても良く、さらに、レンズ等の集光手段を追加して用いても良い。フォトン照射装置の形状、出力、個数などは、処理対象であるガラス組成物の大きさ、形状等に応じ変更することが好ましい。

また、かかる工程Ａに用いる加熱炉は、電気炉、ランプ加熱炉、高温・発熱体フィラメントを有する処理炉、例えばカンタル発熱体を備える処理炉などで構成できる。
このような加熱炉の中に、上記のフォトン照射装置を、処理対象物の大きさや形状に応じた位置、個数で設ける。また、加熱炉内の、処理対象物へのフォトン注入効率の良い箇所に、処理対象物を置くためのステージを設けることが好適である。
なお、図示を省略しているものの、加熱炉は、炉内温度を検出するセンサ、炉内温度を制御し温度プロファイルを設定できる制御部等を有するのが好ましい。

２．工程Ｂ
工程Ｂは、無機組成物を１５０〜１０００℃の範囲内の値になるように加熱するとともに、無機組成物にフォトンを照射して、無機組成物にフォトンを注入する工程である。
すなわち、図８（ａ）に示すような加熱炉の所定場所に載置した処理対象物（無機組成物）に対し、所定範囲の、当該無機組成物の処理に適した温度で、所定時間、加熱する。
当該無機組成物の処理に適した温度及び時間、さらに温度プロファイルは、当該ガラス組成物について、本発明でいう蛍光強度の調整に適した温度、時間及びプロファイルを予め実験等で把握したものとするのが好ましい。

また、本処理において温度範囲を１５０〜１０００℃の範囲内の値とする理由は、本実施形態の無機組成物の、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度を所望の範囲内に調整し易いためである。
さらに、強化処理をより効率良く行える観点から、強化処理対象が、無機組成物のうちソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなどを含有するガラス組成物であった場合、本処理における無機組成物の温度範囲は、無機組成物の軟化点以下の範囲内の値とすることが好ましい。
従って、無機組成物の加熱温度を、軟化点以下の温度であって、２００〜７００℃の範囲内の値になるように加熱することがより好ましく、２５０〜６００℃の範囲内の値になるように加熱することがさらに好ましい。

ここで、図９に言及して、無機組成物における蛍光強度（ＲＦＵ）と、本処理時の無機組成物の加熱温度との関係を説明する。
すなわち、図９には、同一条件で作製された３枚のソーダ石灰ガラス板に対し、それぞれ別条件で本処理を施した後、波長２０４ｎｍの光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、波長４００〜６００ｎｍでの蛍光強度（ＲＦＵ）の値を採って示してある。
そして、曲線Ａが、処理条件として加熱温度を５００℃とした場合であり、曲線Ｂが、処理条件として加熱温度を２００℃とした場合であり、曲線Ｃが加熱処理を行わなかった場合に相当する。

これらの曲線Ａ及びＢ、Ｃから理解されるように、本処理工程において、加熱処理温度を制御することにより、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度を、安定に、かつ、精度良く、好適な範囲内の値に調整できることが理解される。
また、加熱処理を行わなかった場合と比較し、加熱を伴う本処理工程が、無機組成物の蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度を、効果的に調整できることが理解できる。

また、工程Ｂは、無機組成物にフォトンを注入する工程でもある。
従って、上述したように、キセノンランプ、紫外線ランプ、ハロゲンランプ、近赤外線ランプ、ＬＥＤ、又はレーザ等の少なくとも一つのフォトン照射装置を用いることが好ましいが、その場合、照射する光（紫外線、近赤外線、赤外線等）の波長を０．４〜５μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる波長が０．４μｍ未満の値になると、過度なエネルギーが与えられ、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度の調整が困難となり、得られる曲げ強度や衝撃強度が、安定しない場合があるためである。

３．他の工程
第３の実施形態の無機組成物の製造方法においても、第２の実施形態の無機組成物の製造方法と同様に、成形工程、薄膜化工程、及び積層工程等の工程を別途付加してもよい。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。
ただし、本発明は、特に理由なく、下記の実施例の記載に限定されるものではない。

[実施例１]
１．無機組成物の準備
試料２０として、厚さが１．１ｍｍ、幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍのホウケイ酸ガラス板（表１中、試料種別Ａと表記。）を、試料２０´として、厚さが１．１ｍｍ、幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍのソーダ石灰ガラス板（表１中、試料種別Ｂと表記。）を、試料２０´´として、厚さが１．１ｍｍ、幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍのセラミック板（表１中、試料種別Ｃと表記。）をそれぞれ複数枚準備した。
試料２０´´は、全体量に対し、ＳｉＯ₂の含有量が７０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が１０重量％であった。

２．無機組成物の強化処理
（１）強化処理装置準備工程
次に、図８（ａ）に示すように、加熱炉１０として、内部空間を有し、断熱性を有した筐体１１、ステージ１３及びフォトン照射装置１５を備えた加熱炉を準備した。ステージ１３は、筐体１１の内部空間の所定位置に設けてある。また、フォトン照射装置１５はステージ１３を囲うように所定の配置としてある。
この実施例では、加熱炉１０は、フォトン照射装置１５としてのフィンテック社製のハロゲンランプを、備えている。詳細には、長さが２５０ｍｍのライン状のハロゲンランプであって、２００Ｖ・５ＫＷの仕様のものを備えている。
従って、フォトン照射装置１５から、試料２０、試料２０´、試料２０´´に向かってフォトンや熱（図８（ａ）中に、数字１７で示す）が及ぶ。

（２）強化処理工程
次いで、準備した試料２０及び試料２０´、試料２０´´を、加熱炉１０内のステージ１３に載置した後、かかる試料の温度が４８０℃となるようにハロゲンランプの出力を制御し、その温度で１０分間加熱し、さらに、ハロゲンランプ光（波長：０．８μｍ）の照射を同時実施した。
なお、強化処理工程の前後において、試料２０の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９０％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。
さらに、強化処理工程の前後において、試料２０´の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９２％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。

３．無機組成物の評価
（１）蛍光強度の測定１
実施例１の強化処理後の各試料に対し、波長２０４ｎｍの光を励起光として照射し、得られる蛍光スペクトルに分光蛍光光度計（日本分光株式会社製）を用いて、波長４７０ｎｍでの蛍光強度を測定した。得られた結果を蛍光強度１として表１に示す。

（２）蛍光強度の測定２
実施例１の強化処理後の各試料に対し、波長２０４ｎｍの光を励起光として照射し、得られる蛍光スペクトルに分光蛍光光度計（日本分光株式会社製）を用いて、波長５１０ｎｍでの蛍光強度を測定した。得られた結果を蛍光強度２として表１に示す。

（３）陽電子消滅寿命法による空隙半径の測定
実施例１の強化処理後の各試料の、陽電子消滅寿命法によって測定される空隙半径を、陽電子寿命測定システム（東洋製鋼株式会社製）を用いて測定した。得られた結果を表１に示す。
また、図３（ａ）〜（ｂ）に、各試料における空隙半径の測定結果と、曲げ強度及び耐衝撃強度との関係をそれぞれ示す。

（４）４点曲げ試験法による曲げ強度
実施例１の強化処理後の各試料に対し、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法を用いて曲げ強度（ＭＰａ）を測定した。得られた結果を表１に示す。
なお、４点曲げ試験法は、図４に示すように、評価対象に対し、設定した左右の支柱３１ａ、３１ｂから等距離の位置で同じ大きさの二つの荷重３３を加えて、試料を曲げる試験である。
また、図１（ａ）〜（ｂ）に、各試料における曲げ試験の結果と、蛍光光度分析法によって測定した蛍光強度との関係を示す。

（５）ビッカース硬度試験
実施例１の強化処理後の各試料に対し、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に基づくビッカース硬度試験を実施して、ビッカース硬度を測定し、以下の基準に沿って評価した。得られた結果を表１に示す。
◎：ビッカース硬度が１２Ｈｖ以上である。
〇：ビッカース硬度が８Ｈｖ以上である。
△：ビッカース硬度が４Ｈｖ以上である。
×：ビッカース硬度が４Ｈｖ未満である。
なお、図５（ａ）〜（ｂ）は、強化処理後の試料２０に対し、荷重４．９Ｎ及び荷重９．８Ｎで、それぞれ衝撃を加えた際の、圧痕４５、４５ａの形状、及びクラックの発生の有無を写真観察したものである。

（６）衝撃強度
実施例１の強化処理後の各試料に対し、インパクトテスター（ＡＧＲインターナショナル（株）製）による衝撃試験を実施して、衝撃強度を測定した。得られた結果を表１に示す。
また、図２（ａ）〜（ｂ）に、各試料における衝撃試験で得られた衝撃強度と、蛍光光度分析法によって測定した無機組成物の蛍光強度と、の関係を示す。
そして、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す実施例１の強化処理後の試料２０に対し、多数回（２５回）の累積打撃を実施した後の、打撃痕の拡大図（５０倍）である。

[実施例２]
実施例２においては、フォトン照射装置を備える加熱炉として、卓上マッフル炉（株式会社デンケン製ＫＤＦ Ｐ１００）であって、炉内に発熱体フィラメント（カンタルＡＦ）を設けた卓上マッフル炉（図示せず）を、強化処理装置として準備した。
次いで、実施例１と同様の試料２０、試料２０´、試料２０´´を準備し、強化処理として、上記卓上マッフル炉の中央に、試料を置いて、発熱体フィラメントによって試料の温度を５００℃にした後、約３時間、発熱体フィラメントによる照射を継続した。
その後、２〜３時間をかけて試料を常温近くまで冷却した後、実施例１と同様に、蛍光強度等をそれぞれ測定し、評価した。得られた結果を表１に示す。
なお、実施例２においても、強化処理工程の前後において、試料２０の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９０％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。
さらに、強化処理工程の前後において、試料２０´の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９２％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。

[実施例３]
実施例３においては、強化処理装置として、イオン注入装置（住友重機械工業（株）製、ＳＨＸ−ＩＩＩ／Ｓ）を準備した。
また、実施例１と同様の試料２０、試料２０´、試料２０´´を準備し、強化処理として、下記条件で試料２０、試料２０´、試料２０´´に対し、イオン注入を行った後、実施例１と同様に蛍光強度等を測定し、それぞれ評価した。得られた結果を表１に示す。
なお、実施例３においても、強化処理工程の前後において、試料２０の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９０％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。
さらに、強化処理工程の前後において、試料２０´の可視光透過率及び軟化点を測定したが、それぞれ９２％以上、及び６００℃以上であって、顕著な差は見られなかった。

イオン生成ガス：Ａｒ
ガス流量：１００ｓｃｃｍ
Ｄｕｔｙ比：０．５％
印加電圧：１００ｋＶ
チャンバー内圧：０．００５Ｐａ
パルス幅：５μｓｅｃ
処理時間（イオン注入時間）：５秒

[比較例１]
比較例１においては、強化処理装置として、実施例１と同様の加熱炉１０を準備し、図８（ｂ）に示すように、加熱炉１０の内部空間の、フォトン照射装置１５とステージ１３との間に、シリコン製の遮蔽板１９を設置した。
そのほかは、実施例１と同様の試料２０、試料２０´、試料２０´´を準備し、実施例１と同条件で強化処理を行った後、実施例１と同様に、蛍光強度等を測定し、評価した。得られた結果を表１に示す。
なお、シリコン製の遮蔽板１９は、波長１．１μｍ以上の波長の赤外線は透過するが、１．１μｍよりも短い波長の光は透過しないという性質を有する。

[比較例２]
比較例２においては、実施例１と同様の試料２０、試料２０´、試料２０´´を準備し、強化処理を行わずに、試料２０、試料２０´、試料２０´´を評価した。得られた結果を表１に示す。
なお、図５（ｃ）〜（ｄ）は、比較例２で得られた試料２０に対し、荷重１．９Ｎ及び荷重４．９Ｎを加えた際の、圧痕４１、４１ａ及びクラック４３、４３ａを観察したものである。

以上の説明のとおり、本発明によれば、蛍光光度分析法によって測定される蛍光強度に着目したことで、ガラス、又は非ガラス系セラミックから選ばれる少なくとも一つを含有する無機組成物であって、従来に比べて機械的強度に優れ、かつ、相反特性と考えられる靭性についても優れる上、製造上の検査が容易であって生産性にも優れる無機組成物を提供できるようになった。
また、本発明の無機組成物の製造方法によれば、液体処理や高圧処理をすることなく、蛍光強度を所定値に調整した無機組成物を安定的かつ簡易に製造できるようになった。
その上、従来のソーダ石灰ガラス等の無機組成物が有する光透過率、軟化点（融点等をふくむ。）等の特性を維持したまま、ガラス容器を含む任意の種々の形状に加工することができ、しかも、それらの機械的強度や、靭性等を、所望範囲に向上させることができるようになった。
よって、本発明は、現在多用されているソーダ石灰ガラスや、ホウケイ酸ガラス、非ガラス系セラミックに対して、広く適用できるので、産業上、民生上のガラス製品、例えば、ディスプレイ用の光学ガラス、保護ガラス、化粧品用ガラス容器、窓用板ガラス、自動車用板ガラス、床面のタイル、食器等、幅広い用途に対して、利用拡大され、貢献することが期待される。

Claims (8)

1. ガラス（但し、板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなるガラス基板であって、前記ガラス基板表面が軟化されるように局所的に熱エネルギーが加えられた端面を持つガラス基材を除く。）と、又は非ガラス系セラミック（但し、ジルコニア、或いはＡｌ₂Ｏ₅、Ｓｉ₂Ｎ₄、及びＳｉＣを含むセラミックを除く。）から選ばれる少なくとも一つの無機組成物であって、
   当該無機組成物の種類が、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、又は、全体量に対し、ＳｉＯ ₂ の含有量が７０重量％かつＡｌ ₂ Ｏ ₃ の含有量が１０重量％のセラミックのいずれか一方であり、
   ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度を３００ＭＰａ以上の値とし、かつ、
   波長が１８０〜２５０ｎｍの範囲内の値の光により励起された際の、ＪＩＳ Ｋ ０１２０に基づく、蛍光光度分析法によって測定される、波長２６０〜６００ｎｍの範囲内での蛍光強度を３０００ＲＦＵ以下の値とし、
   かつ、
   陽電子消滅寿命法によって測定される空隙半径を０．１８１ｎｍ以下の値とすることを特徴とする無機組成物。
2. 前記ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度を３５０ＭＰａ以上の値とすることを特徴とする請求項１に記載の無機組成物。
3. ＪＩＳ Ｚ ２２４４に基づいて測定されるビッカース硬度を４Ｈｖ以上の値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の無機組成物。
4. 衝撃試験装置によって測定される衝撃強度を０．８ｋＪ／ｍ²以上の値と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無機組成物。
5. 前記無機組成物が平板状部分を有し、当該平板状部分の厚さを０．０１〜２０ｍｍの範囲内の値とす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無機組成物。
6. 請求項１に記載の無機組成物の製造方法であって、下記第１工程〜第３工程を含むことを特徴とする無機組成物の製造方法。
   第１工程：イオン注入法を実施するイオン注入装置の処理室の所定場所に、無機組成物を配置する工程
   第２工程：前記イオン注入装置の内部圧力を０．０００１〜０．０１７Ｐａの範囲内の値に減圧する工程
   第３工程：前記無機組成物に対して、イオンを注入する工程
7. 請求項１に記載の無機組成物の製造方法であって、下記工程Ａ及び工程Ｂを含むことを特徴とする無機組成物の製造方法。
   工程Ａ：フォトン照射装置を備えた加熱炉の所定場所に、無機組成物を配置する工程
   工程Ｂ：前記無機組成物を、１５０〜１０００℃に加熱するとともに、前記無機組成物にフォトンを照射して、注入する工程
8. 前記ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく、４点曲げ試験法によって測定される曲げ強度を３５０ＭＰａ以上の値とすることを特徴とする請求項７に記載の無機組成物の製造方法。

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