JP7037864B2 - 着色されたアルミノケイ酸塩ガラス組成物及びそれを含むガラス物品 - Google Patents

着色されたアルミノケイ酸塩ガラス組成物及びそれを含むガラス物品 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容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５月４日出願の米国仮特許出願第６２／３３１８０３号の優先権の利益を主張する。
本開示は、着色されたアルミノケイ酸塩ガラス組成物及びそれを含むガラス物品に関し、より詳細には、着色剤として銅を含む、無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス組成物に関する。
さまざまな異なる材料をガラスシートに加えることにより、ガラスシートに所望の色合い又は色を与えることができる。しかしながら、ある特定の色のガラスは、製造するのが難しく、及び／又は、高価な着色剤を必要とする。例えば、赤色ガラスの形成には、しばしば、Ａｕ、Ａｇ、又はＮｄなどの高価な着色剤の使用、若しくは、Ｕ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、又はＳｅなどの毒性の着色剤の使用が必要とされる。加えて、着色されたガラスは、概して、エレクトロニクス用途などの一部の用途とは相容性ではない可能性がある、アルカリガラス材料から形成される。
したがって、安価かつ安全な着色剤を含む無アルカリのガラス組成物が必要とされている。
さまざまな実施形態によれば、着色剤として銅を含む無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス組成物、及び該ガラス組成物を含むガラス物品が提供される。ガラス物品は、ガラス組成物のシートであってよく、あるいは、ガラスコア層と該ガラスコア層に融着された１つ以上のガラスクラッド層とを含む、積層されたガラス物品であってもよい。積層されたガラス物品のガラスコア層又は（一又は複数の）ガラスクラッド層のうちの少なくとも１つは、該ガラス組成物を含む。
さまざまな実施形態によれば、酸化物基準で、約４５モル％～約８０モル％のＳｉＯ２；約６モル％～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３；ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、約７モル％～約２５モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物；約０．５モル％～約２０モル％のＣｕＯ；０モル％～約６モル％のＳｎＯ２、ＳｎＯ、又はそれらの組合せ；０モル％～約１モル％のＣ；０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；及び、０モル％～約１０モル％のＰｂＯを含み、かつ、アルカリ金属を含まない又は実質的に含まない、着色されたガラス組成物が提供される。
追加的な特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた、本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解する概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を例証しており、その説明とともに、さまざまな実施形態の原理及び動作を説明する役割を担う。
本開示のさまざまな実施形態に従う、例示的なガラス物品の断面図 本開示のさまざまな実施形態に従う、例示的なガラス物品を形成するために使用することができる、オーバーフロー分配器の１つの例示的な実施形態の断面図 本開示のさまざまな実施形態に従う、例示的なガラス組成物の透過率スペクトルを示すグラフ 図３と同じ 図３と同じ 青、緑、及び無色のガラスの色座標を示すグラフ 赤色ガラスの色座標を示すグラフ
添付の図面に示される例示的な実施形態について、詳細に言及される。可能な限り、同一又は同様の部分についての言及には、図面全体にわたって常に、同じ参照番号が用いられる。図面中の構成要素は必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに、例示的な実施形態の原理を説明することに重点が置かれている。
本明細書で用いられる場合、用語「平均熱膨張係数」とは、０℃～３００℃の間の所与の材料又は層の平均線熱膨張係数を指す。本明細書で用いられる場合、用語「熱膨張係数」とは、特に断りのない限り、平均熱膨張係数を指す。ＣＴＥは、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ２２８「押し棒式膨張計を用いた固体材料の線形熱膨張のための標準試験方法（Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials With a Push-Rod Dilatometer）」又はＩＳＯ７９９１：１９８７「ガラス－平均線形熱膨張係数の求め方（Glass -- Determination of coefficient of mean linear thermal expansion）」に記載される手順を使用して決定することができる。
本明細書では、ガラス組成物は、特に断りのない限り、酸化物基準における、その中に含まれる特定の構成成分のモル％量の単位で表される。１を超える酸化状態を有する任意の構成成分が、任意の酸化状態でガラス組成物中に存在しうる。しかしながら、このような構成成分の濃度は、特に断りのない限り、このような構成成分がその最低の酸化状態にある、酸化物単位で表される。構成成分の量は、範囲として提供することができ、所与の構成成分の異なる範囲の端点は、該所与の構成成分の量の範囲を定めるように組み合わせることができる。本明細書では、１を超える酸化状態を有する元素は、それらの任意の酸化状態でガラス組成物中に存在しうる。
さまざまな実施形態では、ガラス物品は、少なくとも、第１の層及び第２の層を含む。例えば、第１の層は、コア層を含み、第２の層は、該コア層に隣接した１つ以上のクラッド層を含む。コア層及びクラッド層は、相対的な用語でありうる。ガラス物品の少なくとも１つの層は、着色された層を含む。着色された層は、着色層に色合い又は色を与えるように構成された１つ以上の着色剤を含む。第１の層及び／又は第２の層は、ガラス、ガラスセラミック、又はそれらの組合せを含むガラス層でありうる。幾つかの実施形態では、第１の層及び／又は第２の層は、透明なガラス層でありうる。例えば、第１の層及び／又は第２の層は、約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたって、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％の平均透過率を含む。幾つかの実施形態では、第１の層及び／又は第２の層は、半透明又は不透明でありうる、オパールガラスを含む。ガラス物品には、ガラスシート又は、適切な３次元（３Ｄ）形状を含む成形されたガラス物品が含まれうる。幾つかの実施形態では、第１の層の平均熱膨張係数（ＣＴＥ）は、第２の層の平均ＣＴＥよりも大きい。このようなＣＴＥの不整合は、ガラス物品を強化するのに役立てることができる。
図１は、積層されたガラス層を含む積層ガラス物品１００の例示的な実施形態の断面図である。ガラス物品１００は、図１に示されるように平面又は実質的に平面であってよく、あるいは非平面であってもよい。例えば、ガラス物品１００は、成形又は付形されていてもよい。ガラス物品１００は、第１の層及び第２の層を含む。図１に示される実施形態では、第１の層はコア層１０２を含み、第２の層は、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を含む。コア層１０２は、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６との間に配置される。幾つかの実施形態では、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、図１に示されるように、外層であってもよい。他の実施形態では、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、コア層１０２と外層との間に配置された中間層であってもよい。
コア層１０２は、第１の主面と、該第１の主面とは反対側の第２の主面とを含む。幾つかの実施形態では、第１のクラッド層１０４は、コア層１０２の第１の主面に融着される。追加的に又は代替的に、第２のクラッド層１０６は、コア層１０２の第２の主面に融着される。このような実施形態では、第１のクラッド層１０４とコア層１０２との間、及び／又は、第２のクラッド層１０６とコア層１０２との間の界面は、例えば、それぞれのクラッド層をコア層に接着するように添加又は構成された、ポリマー中間層、接着剤、コーティング層、又は任意の非ガラス材料などの接着材料を含んでいなくてもよい。よって、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、コア層１０２に直接融着していてよく、あるいは、コア層１０２に直接隣接していてもよい。
さまざまな例示的な実施形態では、ガラス物品１００は、コア層１０２と第１のクラッド層１０４との間、及び／又は、コア層１０２と第２のクラッド層１０６との間に配置された、１つ以上の中間層を含みうる。例えば、中間層は、コア層１０２とクラッド層１０４、１０６との界面に形成された、中間ガラス層及び／又は拡散層を含む。拡散層は、該拡散層に隣接した各層の構成成分を含むブレンド領域を含みうる。よって、２つの直接隣接したガラス層は、拡散層において融着されうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、直接隣接するガラス層間の界面がガラス－ガラス界面である、ガラス－ガラス積層体（例えば、インサイチュで融着された多層ガラス－ガラス積層体）を含む。
幾つかの実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６は、第１のガラス組成物とは異なる第２のガラス組成物を含む。例えば、図１に示される実施形態では、コア層１０２は、第１のガラス組成物を含み、第１及び第２のクラッド層１０４、１０６の各々は、第２のガラス組成物を含む。他の実施形態では、第１のクラッド層１０４は、第２のガラス組成物を含み、第２のクラッド層１０６は、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物とは異なる、第３のガラス組成物を含む。
ガラス物品１００は、例えば、フュージョンドロー、ダウンドロー、スロットドロー、アップドロー、又はフロートプロセスなどの適切なプロセスを使用して形成することができる。ガラス物品のさまざまな層は、ガラス物品１００の成形中に積層されてもよく、あるいは、独立して成形され、その後、積層されてガラス物品１００を形成してもよい。幾つかの実施形態では、ガラス物品は、フュージョンドロープロセスを使用して形成されうる。
図２は、例えば、ガラス物品１００などのガラス物品の形成に使用することができる、オーバーフロー分配器２００の１つの例示的な実施形態の断面図である。オーバーフロー分配器２００は、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第４，２１４，８８６号明細書に記載されるように構成することができる。例えば、オーバーフロー分配器２００は、下部オーバーフロー分配器２２０及び、該下部オーバーフロー分配器の上方に位置付けられた上部オーバーフロー分配器２４０を含む。下部オーバーフロー分配器２２０は、トラフ２２２を含む。第１のガラス組成物２２４は、溶融され、粘稠状態でトラフ２２２内へと供給される。第１のガラス組成物２２４は、以下にさらに説明されるように、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。上部オーバーフロー分配器２４０は、トラフ２４２を含む。第２のガラス組成物２４４は、溶融されて、粘稠状態でトラフ２４２内へと供給される。第２のガラス組成物２４４は、以下にさらに説明されるように、ガラス物品１００の第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６を形成する。
第１のガラス組成物２２４は、トラフ２２２から溢れ出て、下部オーバーフロー分配器２２０の対向する外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる。外側成形面２２６及び２２８は、延伸ライン２３０で収束する。下部オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物２２４の分離した流れは、延伸ライン２３０で収束し、そこでともに融着して、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。
第２のガラス組成物２４４は、トラフ２４２から溢れ出て、上部オーバーフロー分配器２４０の対向する外側成形面２４６及び２４８を流れ落ちる。第２のガラス組成物２４４は、該第２のガラス組成物が下部オーバーフロー分配器２２０の周囲を流れて、下部オーバーフロー分配器２２０の外側成形面２２６及び２２８上を流れる第１のガラス組成物２２４に接触するように、上部オーバーフロー分配器２４０によって外側に偏向される。第２のガラス組成物２４４の分離した流れは、下部オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物２２４のそれぞれの分離した流れに融着する。延伸ライン２３０で第１のガラス組成物２２４の流れが収束すると、第２のガラス組成物２４４は、ガラス物品１００の第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６を形成する。
幾つかの実施形態では、粘凋状態におけるコア層１０２の第１のガラス組成物２２４は、粘凋状態における第１及び第２のクラッド層１０４、１０６の第２のガラス組成物２４４と接触して、積層シートを形成する。幾つかのこのような実施形態では、積層シートは、図２に示されるように、下部オーバーフロー分配器２２０の延伸ライン２３０から離れて移動するガラスリボン部分である。ガラスリボンは、例えば重力及び／又は引っ張りローラなどによって、下部オーバーフロー分配器２２０から離れる方へと延伸されうる。ガラスリボンは、下部オーバーフロー分配器２２０から離れて移動する際に冷える。ガラスリボンは、例えば、スコアリング、曲げ、熱衝撃、及び／又はレーザ切断などの適切な技法を使用して、ガラス物品１００用に切り離される。
図１に示されるガラス物品１００は３つの層を含んでいるが、他の実施形態も、本開示に含まれることが意図されている。他の実施形態では、ガラス物品は、２つ、４つ、又はそれより多くの層など、決定された数の層を有しうる。例えば、２つの層を含むガラス物品は、オーバーフロー分配器のそれぞれの延伸ラインから離れて移動しつつ、２つの層が接合するように位置付けられた、２つのオーバーフロー分配器を使用して、あるいは、２つのガラス組成物がオーバーフロー分配器の対向する外側成形面上を流れ、オーバーフロー分配器の延伸ラインにおいて収束するように、分割されたトラフを備えた単一のオーバーフロー分配器を使用して、形成することができる。４つ又はそれより多くの層を含むガラス物品は、追加のオーバーフロー分配器を使用して、及び／又は分割されたトラフを備えたオーバーフロー分配器を使用して、形成することができる。よって、決定された数の層を有するガラス物品は、それに応じてオーバーフロー分配器を変更することによって形成されうる。
幾つかの実施形態では、コア層１０２、第１のクラッド層１０４、又は第２のクラッド層１０６のうちの少なくとも１つは、着色されたガラス組成物を含む。例えば、第１のガラス組成物は、コア層１０２が着色された層を含むように、着色剤を含みうる。追加的に又は代替的に、第２のガラス組成物は、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６が着色された層を含むように、着色剤を含みうる。
さらなる実施形態では、第１のクラッド層及び第２のクラッド層は、本明細書に記載されるように、異なるガラス組成物を含みうる。幾つかのこのような実施形態では、第２のガラス組成物又は第３のガラス組成物のうちの一方又は両方は、対応する第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層が着色された層を含むように、着色剤を含みうる。例えば、第１のクラッド層及び第２のクラッド層は、該第１のクラッド層及び第２のクラッド層が同一又は異なる色合い又は色を有するように、同一又は異なる着色剤を含みうる。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の２以上の層が、着色されたガラス材料を含む。例えば、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４又は第２のクラッド層１０６のうちの少なくとも一方が、着色されたガラス材料を含んでいてもよい。幾つかのこのような実施形態では、コア層１０２の色及びクラッド層１０４及び／又はクラッド層１０６の色は、互いに異なりうる。よって、コア層１０２は、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６とは異なる色合い又は色を含む。このような実施形態では、ガラス物品１００は、コア層１０２の色合い又は色と、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６の異なる色合い又は色との組合せである、色合い又は色を含む。よって、ガラス物品１００の異なる層の異なる着色されたガラス材料を使用して、ガラス物品１００に全体的な所望の色合い又は色を与えることができる。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の少なくとも１つの層は、着色剤として銅を含むガラス材料を含む。しかしながら、他の実施形態では、ガラス物品１００の１つ以上の他の層は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選択される遷移金属、希土類元素、及びそれらの組合せなど、異なる着色剤を含む、ガラス材料を含みうる。
幾つかの実施形態では、１つの層のガラス組成物は、別の層のガラス組成物よりも着色料を取り込むのに適しうる。よって、少なくともある特定の実施形態では、ガラス物品の積層構造は、所望の色を生じる着色剤を、それと最も相容性のガラス組成物を有する層内に取り込み可能にする。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、少なくとも約０．０５ｍｍ、少なくとも約０．１ｍｍ、少なくとも約０．２ｍｍ、又は少なくとも約０．３ｍｍの厚さを含む。追加的に又は代替的に、ガラス物品１００は、最大で約 ５ｍｍ、最大で約３ｍｍ、最大で約２ｍｍ、最大で約１．５ｍｍ、最大で約１ｍｍ、最大で約０．７ｍｍ、又は最大で約０．５ｍｍの厚さを含む。単なる非限定的な例として、ガラス物品１００は、約０．２ｍｍ～約３ｍｍ、約１ｍｍ～約３ｍｍ、又は約１．５ｍｍ～約２．５ｍｍの厚さを含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の厚さに対するコア層１０２の厚さの比は、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、又は少なくとも約０．９５である。幾つかの実施形態では、第２の層（例えば、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の各々）の厚さは、約０．０１ｍｍ～約０．３ｍｍである。
幾つかの実施形態では、クラッド層は、コア層よりも薄い。例えば、第１のクラッド層及び第２のクラッド層の各々は、本明細書に記載される、それらの間に配置されるコア層よりも薄い。幾つかのこのような実施形態では、第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層は、それぞれのクラッド層が着色された層を含むように、着色剤を含む。比較的薄いクラッド層に着色剤を閉じ込めることにより、ガラス物品において所望の色合い又は色を達成するために用いられる着色剤の量を低減することができる。追加的に又は代替的に、コア層のガラス材料の形成に用いられる溶融装置と比較して、より小さいガラス溶融装置（例えば、溶融タンク）を、比較的薄いクラッド層に着色剤を有するガラス材料の形成に使用することができる。よって、着色剤を含むガラス材料を比較的小さいバッチで使用することができ、異なるガラス材料（例えば、異なる着色剤を含む）への切替に必要とされる時間を短縮することができる。
幾つかの実施形態では、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物は、本明細書に記載されるフュージョンドロープロセスを使用するガラス物品１００の形成に適した液相粘度を含む。例えば、第１の層（例えば、コア層１０２）の第１のガラス組成物は、少なくとも約１００ｋＰ（約１０ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約２００ｋＰ（約２０ｋＰａ・ｓ）、又は少なくとも約３００ｋＰ（約３０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を含む。追加的に又は代替的に、第１のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ（約３００ｋＰａ・ｓ）、最大で約２５００ｋＰ（約２５０ｋＰａ・ｓ）、最大で約１０００ｋＰ（約１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大で約８００ｋＰ（約８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を含む。
追加的に又は代替的に、第２の層（例えば、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６）の第２のガラス組成物は、少なくとも約５０ｋＰ（約５ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約１００ｋＰ（約１０ｋＰａ・ｓ）、又は少なくとも約２００ｋＰ（約２０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を含む。追加的に又は代替的に、第２のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ（約３００ｋＰａ・ｓ）、最大で約２５００ｋＰ（約２５０ｋＰａ・ｓ）、最大で約１０００ｋＰ（約１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大で約８００ｋＰ（約８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を含む。第１のガラス組成物は、オーバーフロー分配器を介して第２のガラス組成物を運び、第２の層を形成するのに役立てることができる。よって、第２のガラス組成物は、一般に、フュージョンドロープロセスを使用した単層シートの形成に適していると考えられているよりも低い液相粘度を含みうる。
幾つかの実施形態では、１つの層／ガラス組成物の液相粘度は、別の層／ガラス組成物の液相粘度よりも、着色料を取り込むのにより適しうる。よって、ガラス物品の積層構造は、所望の色を生成する着色剤を、それと最も相容性である液相粘度を有する層内に取り込み可能にする。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、強化ガラス物品として構成されうる。例えば、幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６の第２のガラス組成物は、コア層１０２の第１のガラス組成物とは異なる平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を含む。例えば、第１及び第２のクラッド層１０４、１０６は、コア層１０２よりも低い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成されうる。ＣＴＥの不整合（すなわち、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６の平均ＣＴＥとコア層１０２の平均ＣＴＥとの差異）は、ガラス物品１００の冷却の際に、クラッド層における圧縮応力及びコア層における引張応力の形成を生じる。このような強化は、ガラス物品１００を熱的強化（例えば、焼き戻し）又は化学強化（例えば、イオン交換）プロセスに供することなく、達成することができる。よって、本明細書に記載されるＣＴＥの不整合によるガラス物品１００の強化によって、例えば、化学強化プロセスはガラスから銅イオンを抽出可能であるために、このようなプロセスとは不適合な傾向にある、銅をドープしたガラスなど、熱的強化及び／又は化学強化プロセスとは不適合な着色剤の使用が可能となりうる。さまざまな実施形態では、第１及び／又は第２のクラッド層の各々は、独立して、コア層より高い平均ＣＴＥ、コア層より低い平均ＣＴＥ、又はコア層と実質的に同じ平均ＣＴＥを有しうる。
幾つかの実施形態では、コア層１０２の平均ＣＴＥと第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６の平均ＣＴＥとは、少なくとも約５×１０－７℃－１、少なくとも約１５×１０－７℃－１、少なくとも約２５×１０－７℃－１、又は少なくとも約３０×１０－７℃－１だけ異なる。追加的に又は代替的に、コア層１０２の平均ＣＴＥと第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６の平均ＣＴＥとは、最大で約１００×１０－７℃－１、最大で約７５×１０－７℃－１、最大で約５０×１０－７℃－１、最大で約４０×１０－７℃－１、最大で約３０×１０－７℃－１、最大で約２０×１０－７℃－１、又は最大で約１０×１０－７℃－１だけ異なる。幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６の第２のガラス組成物は、最大で約６６×１０－７℃－１、最大で約５５×１０－７℃－１、最大で約５０×１０－７℃－１、最大で約４０×１０－７℃－１、又は最大で約３５×１０－７℃－１の平均ＣＴＥを含む。追加的に又は代替的に、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約２５×１０－７℃－１、又は少なくとも約３０×１０－７℃－１の平均ＣＴＥを含む。追加的に又は代替的に、コア層１０２の第１のガラス組成物は、少なくとも約４０×１０－７℃－１、少なくとも約５０×１０－７℃－１、少なくとも約５５×１０－７℃－１、少なくとも約６５×１０－７℃－１、少なくとも約７０×１０－７℃－１、少なくとも約８０×１０－７℃－１、又は少なくとも約９０×１０－７℃－１の平均ＣＴＥを含む。追加的に又は代替的に、コア層１０２の第１のガラス組成物は、最大で約１１０×１０－７℃－１、最大で約１００×１０－７℃－１、最大で約９０×１０－７℃－１、最大で約７５×１０－７℃－１、又は最大で約７０×１０－７℃－１の平均ＣＴＥを含む。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の１つ以上の層は、イオン交換可能なガラス組成物を含む。例えば、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、それらの形成後に、ガラス物品をさらに強化することができるように（例えば、ＣＴＥの不整合によって達成されるよりも大きい表面圧縮応力を達成するため）、イオン交換可能なガラス組成物を含む。クラッド層での使用に適した例示的なイオン交換可能なガラス組成物としては、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許出願公開第２０１５／００３０８２７号明細書に記載されるものが挙げられるが、それらに限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層は、アルカリ金属を含む。
コア層１０２は、アルカリ金属を含んでいてもよく、若しくは、実質的に含んでいなくてもよく（例えば、約０．１モル％未満で含んでいてもよい）、あるいは、アルカリ金属を含んでいなくてもよい。追加的に又は代替的に、コア層１０２は、その形成後に、ガラス物品をさらに強化することができるように（例えば、ガラス物品の隣接する層間のイオン交換によってコア／クラッド界面における圧縮応力の増加を達成するため、及び／又は、ガラス物品の端に沿ったコア層の露出部分に表面圧縮応力を達成するため）、イオン交換可能なガラス組成物を含みうる。コア層での使用に適した例示的なイオン交換可能なガラス組成物としては、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス組成物が挙げられるが、それらに限定されない。クラッド層は、アルカリ金属を含んでいてもよく、若しくは、実質的に含んでいなくてもよく（例えば、約０．１モル％未満で含む）、あるいは、アルカリ金属を含んでいなくてもよい。
幾つかの実施形態では、着色剤によって生成される色合い又は色は、ガラス物品をイオン交換プロセスに供することによる影響を受ける場合がある。例えば、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６が、着色剤を含む実施形態では、ガラス物品１００は、所望の色を生成するために、イオン交換プロセスに供されうる（例えば、クラッド層中に存在する着色剤の挙動を変化させることによって）。追加的に又は代替的に、コア層１０２は、ガラス物品１００を、着色剤によって生成される色合い又は色を実質的に変化させることなく、イオン交換プロセスに供することができるように（例えば、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６をさらに強化するため）、着色剤を含む。よって、クラッド層は、着色剤が実質的にイオン交換プロセスの影響を受けないように、イオン交換プロセス中にコア層を保護する。
さまざまな実施形態では、ガラス層の相対的な厚さは、所望の強度特性を有するガラス物品を達成するように選択されうる。例えば、幾つかの実施形態では、コア層１０２の第１のガラス組成物と第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６の第２のガラス組成物は、所望のＣＴＥの不整合を達成するように選択され、ガラス層の相対的な厚さは、所望のＣＴＥの不整合と組み合わせて、クラッド層における所望の圧縮応力及びコア層における引張応力を達成するように選択される。いかなる理論にも束縛されることを望まないが、ガラス物品の強度は、主に、ガラス層の相対的な厚さ及びクラッド層における圧縮応力によって決定することができ、ガラス物品の破損パターンは、主に、ガラス層の相対的な厚さ及びコア層における引張応力によって決定することができると考えられる。よって、ガラス層のガラス組成物及び相対的な厚さは、所望の強度及び／又は破損パターンを有するガラス物品を達成するように選択されうる。
ガラス物品は、追加的な処理（例えば、熱的焼き戻し又はイオン交換処理）なしに、形成されたままの状態で、所望の強度及び／又は破損パターンを有しうる。例えば、形成されたままのガラスシート又は成形されたガラス物品は、本明細書に記載される熱的に焼き戻しされた又はイオン交換されたガラス物品と比較して、改善された強度を有しうる。
幾つかの実施形態では、クラッド層の圧縮応力は、最大で約８００ＭＰａ、最大で約５００ＭＰａ、最大で約３５０ＭＰａ、又は最大で約１５０ＭＰａである。追加的に又は代替的に、クラッド層の圧縮応力は、少なくとも約１０ＭＰａ、少なくとも約２０ＭＰａ、少なくとも約３０ＭＰａ、少なくとも約５０ＭＰａ、又は少なくとも約２５０ＭＰａである。追加的に又は代替的に、コア層の引張応力は、最大で約１５０ＭＰａ、又は最大で約１００ＭＰａである。追加的に又は代替的に、コア層の引張応力は、少なくとも約５ＭＰａ、少なくとも約１０ＭＰａ、少なくとも約２５ＭＰａ、又は少なくとも約５０ＭＰａである。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、耐久性ガラス物品として構成される。例えば、ガラス物品１００は、試薬への曝露に応じた分解に対して耐性である。幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２のクラッド層１０４、１０６の第２のガラス組成物は、試薬への曝露に応じた分解に対して耐性である、耐久性ガラス組成物を含む。幾つかの実施形態では、ガラス物品は、クラッドで覆われたコアを含む。例えば、コア層１０２は、図１に示されるように第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を含むクラッド内に包まれる。
幾つかのこのような実施形態では、コア層１０２の第１のガラス組成物は、試薬への曝露に応じた分解に対して非耐性である、非耐久性ガラス組成物を含む。耐久性のクラッドは、試薬への曝露からコアを保護するのに役立ちうる。他の実施形態では、第１のガラス組成物は、試薬への曝露に応じた分解に対して耐性である、耐久性ガラス組成物を含む。よって、コアがクラッドに包まれているため、耐久性ガラス物品のコアの第１のガラス組成物は、耐久性又は非耐久性のガラス組成物を含むことができる。幾つかの実施形態では、コア層は、非耐久性でありうる着色された層を含み、クラッド層は、着色層を保護する役目を果たす。追加的に又は代替的に、コア層は、空気に対して反応性の着色剤（例えば、Ｃｕ）を含み、クラッド層は、ガラス物品の表面において着色剤が空気と接触するのを防ぐ役目を果たす。
さまざまな実施形態では、ガラス物品は、強度及び／又は化学的耐久性が有益である用途に持ちいられうる。例えば、化学的耐久性は、ガラスが屋外で用いられる用途（例えば、自動車ガラス又は建築ガラス）、又は、ガラス物品が酸又は塩基などの潜在的に腐食性の試薬と接触する可能性が高い他の用途（例えば、実験室のベンチトップ）にとって有益でありうる。強度は、これらの同じ用途において、ガラス物品の破損を避けるために有益でありうる。
コア層１０２の第１のガラス組成物、並びに第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６の第２のガラス組成物は、本明細書に記載される所望の特性を有するガラス物品を形成することができる適切なガラス組成物を含みうる。例示的なガラス組成物及び該例示的なガラス組成物の選択された特性としては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２９６７１号に記載されるものが挙げられうる。
幾つかの例示的な実施形態では、着色及び／又はテクスチャ化することができる積層ガラス物品が提供される。本明細書で用いられる場合、「テクスチャ化された」積層ガラス物品は、少なくとも約４１０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４２０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４３０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４４０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４５０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４６０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４７０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４８０Ｒａ（μインチ）、少なくとも約４９０Ｒａ（μインチ）、又は少なくとも約５００Ｒａ（μインチ）など、少なくとも約４００Ｒａ（μインチ）の表面粗さを含む。逆に、「滑らかな表面」は、約１２０Ｒａ（μインチ）未満、約１１５Ｒａ（μインチ）未満、又は約１１０Ｒａ（μインチ）未満など、約１２５Ｒａ（μインチ）未満の表面粗さを含む。例えば、積層ガラス物品のクラッド層の一方又は両方を、１つ以上のテクスチャローラを使用して、部分的に又は完全にテクスチャ化することができる。さまざまな実施形態では、テクスチャ化された積層ガラス物品は、ガラスコア層と、該コア層に熱的に融着した少なくとも１つのガラスクラッド層とを含むガラス積層体を（例えば、オーバーフロー分配器、スロットドロー装置、フロートバス、又は別のガラス成形装置から）延伸する工程；（例えば、ガラス積層体が延伸される際に）テクスチャローラと接触するガラス積層体部分がクラッド層とコア層の軟化点間の温度を有するとともに、ガラス積層体の第１の表面（例えば、クラッド層の外表面）に沿ってテクスチャローラを転がすことによって、ガラス積層体をテクスチャ化する工程；及び、テクスチャ化されたガラス積層体を切断して、テクスチャ化された積層ガラス物品を形成する工程を含む方法によって形成されうる。ガラス積層体のコア層及びクラッド層のうちの１つ以上は、以下に記載される無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス組成物など、着色されたガラス組成物を含みうる。例えば、テクスチャ化されたガラス積層体は、着色されたコア層及び無色のクラッド層；着色されたコア層、無色の第１のクラッド層、及び着色された第２のクラッド層；着色されたコア層、着色された第１のクラッド層、及び着色された第２のクラッド層；無色のコア層、着色された第１のクラッド層、及び無色の第２のクラッド層；又は、無色のコア層及び着色された第１及び第２のクラッド層を含みうる。したがって、テクスチャ化されたガラス積層体は、異なる複合的色合いを生成するために、上記着色された及び／又は無色の層のいずれかを含みうる。幾つかの実施形態では、コア層は、クラッド層より高い軟化点を有していてよいが、本開示はそのように限定されない。このような軟化点の差異によって、比較的少ない粘性又はより軟らかいクラッド層のテクスチャ化中に、比較的多い粘性又はより硬いコア層が、積層ガラス物品の形状及び／又は安定性を維持可能にしうる。
無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス組成物
さまざまな実施形態では、着色剤として銅を含む、無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス組成物が提供される。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、さまざまな色に着色することができる。例えば、ガラス組成物は、着色された青色、緑色、青緑色、又は赤色でありうる。他の実施形態では、ガラス組成物は、銅を含みうるが、無色又は実質的に無色に見える場合がある。ガラス組成物の着色は、少なくとも幾つかの実施形態では、ガラス形成中に達成することができる。他の実施形態では、ガラス組成物は、アニールされたガラスを再加熱することによって（例えば、ストライクイン（striking in）によって）、達成することができる。
ガラス組成物は、上述のガラス物品１００など、ガラス積層体のコア層、クラッド層、又はそれらのいずれかの組合せとして使用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス組成物を使用して、ガラス積層体の着色されたコア層、一又は複数の着色されたクラッド層、若しくはそれらの組合せを形成することができる。他の実施形態では、ガラス組成物を使用して、積層体（例えば、単層ガラスシート）の一部ではない、ガラスシートを形成することができる。ガラス組成物は、幾つかの実施形態では、抗菌特性を有していてもよい。ガラス組成物は、幾つかの実施形態では、導波路として構成されたガラス物品に含めることができる。ガラス組成物は、上述のように、フュージョンドロープロセスを使用して形成することができる。
さまざまな実施形態では、ガラス組成物は、ガラスネットワーク形成剤、１つ以上のアルカリ土類酸化物、１つ以上の酸化還元剤、及び銅を含みうる。例示的な組成範囲が、下記表１に示されている。
Figure 0007037864000001
表１に示されるように、例示的なガラス組成物は、約７７～約９３モル％、約７８～約９２モル％、又は約８０～約９０モル％のガラスネットワーク形成剤など、約７５～約９４モル％のガラスネットワーク形成剤を含みうる。ガラスネットワーク形成剤は、金属シリケートでありうる。例えば、ガラスネットワーク形成剤は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３、あるいはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３、あるいはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及び／又はＢ２Ｏ３、及び／又はＰ２Ｏ５を含みうる。
例示的なガラス組成物は、約７～約２５モル％の１つ以上のアルカリ土類酸化物を含みうる。例えば、ガラス組成物は、約７．８９～約２４．５モル％、約９～約２４モル％、又は約１０～約２３モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、アルカリ土類酸化物は、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択されうる。
例示的なガラス組成物は、約０．５～約２０モル％のＣｕＯを含みうる。例えば、ガラス組成物は、約０．５～約１５モル％、約０．５～約９モル％、約０．５～約８モル％、約０．５～約７、又は約１～約４．５モル％のＣｕＯを含んでいてもよい。構成成分の量は、ＣｕＯに関して記載されるが、銅は、例示的なガラス組成物中に任意の酸化状態で含まれうる。
例示的なガラス組成物は、約０～約７モル％の酸化還元剤を含みうる。例えば、ガラス組成物は、約０～約６モル％、約０．５～約６モル％、約１～約５モル％、又は約１．５～約４．５モル％の少なくとも１つの酸化還元剤を含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、Ｃｌ（例えば、ＫＣｌ又はＮａＣｌに由来する）、ＺｒＯ２、Ｃ、又はＦｅ２Ｏ３から選択される酸化還元剤も含みうる。例えば、ガラス組成物は、ＳｎＯ２、木炭、又はそれらの組合せから選択される１つ以上のさらなる構成成分を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＳｎＯを含んでよく、Ｓｂ、Ａｓ、Ｓ、Ｃ、又はＣｅなどの他の酸化還元剤を含んでいなくてもよい。
銅は、コロイド状金属としてガラス組成物中に存在していてよく、その酸化状態に応じて着色剤として作用しうる。例えば、酸化還元剤がＳｎを含む実施形態では、次の反応のうちの一方又は両方が、その色を制御するように、着色層内で起こりうる：
２Ｃｕ２＋＋Ｓｎ２＋→２Ｃｕ１＋＋Ｓｎ４＋；及び
２Ｃｕ１＋＋Ｓｎ２＋→２Ｃｕ０＋Ｓｎ４＋。
特定の理論に縛られることは望まないが、ガラス組成物の色は、銅の酸化状態によって変化すると考えられ、これは、以前には認識されなかった還元剤として作用する、ガラス組成物の他の構成成分の影響を受ける可能性がある。これは、少なくとも一部には、ガラスネットワークの構造変化に起因する可能性がある。例えば、ガラス組成物の色は、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の総量間の比、アルカリ土類金属ＲＯの総量、及びアルカリ土類金属の平均イオン半径に対応しうる。例えば、異なるガラス組成物の色を予測するために、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３又はＲＯ／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル％比を、アルカリ土類金属の平均イオン半径と併せて使用することができる。概して、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３＞１及び高い平均イオン半径の存在は、赤色の着色と関連しうる。これらの条件すべての組合せによって、銅カチオンの金属銅への還元が生じうる。
さまざまな実施形態によれば、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３のモル％比は、約１～約４など、約０．５～約５の範囲でありうる。幾つかの実施形態では、ＲＯ／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル％比は、約０．２～約４など、約０．１～約４．５の範囲でありうる。
さまざまな実施形態では、ガラス組成物は、ＺｒＯ２又は他の無機構成成分など、微量の他の構成成分を含みうる。
幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、青い色合いを有しうる。例えば、ガラス組成物は、Ｌ＊＜９６、ａ＊＜－１、及びｂ＊＜１のＬ＊ａ＊ｂ＊座標を有する青色を有しうる。
幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、赤い色合いを有しうる。例えば、ガラス組成物は、Ｌ＊＜９６、ａ＊＞０、及び０＜ｂ＊／ａ＊＜１．５のＬ＊ａ＊ｂ＊座標を有する赤色を有しうる。
幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、緑の色合いを有しうる。例えば、ガラス組成物は、Ｌ＊＜９６、ａ＊＜０、及びｂ＊＞０のＬ＊ａ＊ｂ＊座標を有する緑色を有しうる。
さまざまな実施形態によれば、ガラス組成物は、下記表２に示される組成範囲及び対応する例示的なバッチ材料を含みうる。
Figure 0007037864000002
表２を参照すると、例示的なガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、及びそれらの組合せから選択されるガラスネットワーク形成剤を含みうる。例えば、ガラス組成物は、ガラスネットワーク形成剤として、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含みうる。他の実施形態では、ガラス組成物は、ガラスネットワーク形成剤として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３を含みうる。
幾つかの実施形態では、例示的なガラス組成物は、約４０～約８０モル％のＳｉＯ２を含みうる。他の実施形態では、ガラス組成物は、約４５～約７５モル％のＳｉＯ２、約５０～約７２モル％のＳｉＯ２、約６０～約７０モル％のＳｉＯ２、又は約６０～約少なくとも約７１モル％のＳｉＯ２を含みうる。
追加的に又は代替的に、例示的なガラス組成物は、約５～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３を含みうる。例えば、ガラス組成物は、約６～少なくとも約２１モル％のＡｌ２Ｏ３、約７～約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、約８～約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約９～約１５モル％のＡｌ２Ｏ３を含みうる。
幾つかの実施形態では、例示的なガラス組成物は、０～２５モル％のＢ２Ｏ３を含みうる。例えば、ガラス組成物は、０～約２４モル％のＢ２Ｏ３、約１～約２２モル％のＢ２Ｏ３、約５～約１８モル％のＢ２Ｏ３、約６～約１５モル％のＢ２Ｏ３、又は約７～約１２モル％のＢ２Ｏ３を含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を含まない、又は実質的に含まないことがある。
さまざまな実施形態によれば、例示的なガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せなど、アルカリ土類金属酸化物を含みうる。アルカリ土類金属酸化物は、硝酸塩、炭酸塩、及び／又は純粋な酸化物バッチ材料から誘導することができる。
さまざまな実施形態では、例示的なガラス組成物は、０～約９モル％のＭｇＯを含みうる。例えば、ガラス組成物は、０～８モル％のＭｇＯ、約１～約７モル％のＭｇＯ、約２～約７モル％のＭｇＯ、又は約３～約５モル％のＭｇＯを含みうる。
追加的に又は代替的に、例示的なガラス組成物は、独立して、０～２２モル％の範囲の量で、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、及び／又はＳｒＯを含みうる。例えば、ガラス組成物は、独立して、０～約２１モル％、約１～約２０モル％、約２～約１５モル％、約３～約１２モル％、又は約５～約１０モル％の範囲の量で、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ及び／又はＳｒＯを含みうる。
さまざまな実施形態では、例示的なガラス組成物は、酸化還元剤として、スズ（ＳｎＯ２）及び／又は炭素（例えば、木炭）を含みうる。例えば、ガラス組成物は、０～約７モル％のスズを含んでいてもよく、これは、上乗せ添加として添加することができる。他の実施形態では、ガラス組成物は、０～６モル％、約０．０５～約５モル％、約０．１～約５モル％、約０．２５～約４モル％、又は約０．５～約３モル％のスズを含みうる。スズは、清澄剤として作用しうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、スズを含まない、又は実質的に含まないことがある。ガラス組成物は、任意選択的に、約０～約０．５モル％など、約０～約１モル％の炭素を（例えば、木炭、糖、デンプン、又は他の有機材料の形態で）含みうる。
例示的なガラス組成物は、２０モル％までの銅（ＣｕＯ）を含みうる。銅は、上乗せ添加として含まれていても、含まれていなくてもよい。さまざまな実施形態では、ガラス組成物は、比較的少量の銅を含んでいてもよく、着色剤として使用される場合にかなりの量の銅を必要とする通常のガラス組成物と比較して、さらになお、所望の色を呈することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、約０．１～約１５モル％、約０．２５～約８モル％、約０．５～約４．５モル％、約０．７５～約３モル％、又は約１～約２モル％の銅を含みうる。
幾つかの実施形態では、ガラス組成物が、Ａｌ２Ｏ３＜１０モル％、Ｂ２Ｏ３＜０．１モル％、ＢａＯ＞２モル％、ＳｎＯ２＜１モル％、及びＣｕＯ＞０．５モル％を含む場合には、該ガラス組成物は、ルビーレッド色を有しうる。例示的なガラス組成物は、該ガラス組成物が、Ａｌ２Ｏ３＞１０モル％、Ｂ２Ｏ３＞０モル％、ＢａＯ＜１０モル％、ＳｎＯ２≦０．１モル％、ＣｕＯ≧０．５モル％を含む場合には、緑色を有しうる。
例示的なガラス組成物は、ガラス組成物がＢａＯ＜１０モル％を含む場合には、青色を有しうる。例示的なガラスは、硝酸塩などの酸化剤が含まれる場合、及び／又は、炭素などの還元剤がガラスバッチ材料から除外される場合には、青色を有しうる。
これらの実施形態のいずれにおいても、ガラス組成物は、本明細書に記載される量で明示的に列挙されたものに加えて、他の構成成分を含んでいてもよい。
さまざまな実施形態によれば、ガラス組成物は、図１に示される一般的な構成を有するガラス物品の少なくとも１つの層に含まれうる。特に、ガラス組成物は、ガラス物品の少なくとも１つの着色層を形成し、それによって着色されたガラス物品を提供するために、使用することができる。幾つかの実施形態では、着色された層は、コア層でありうる。この場合には、ガラス組成物中に含まれる銅は、空気及び／又は水との反応から保護されうる。追加的に又は代替的に、着色されたコア層は、ガラス物品に３Ｄの外観を与えることができ、あるいは、単層の着色されたガラス物品には存在しない色の深さをもたらすことができる。このような実施形態では、クラッド層は、実質的に無色であってもよく、あるいは、本明細書に記載される異なった色のクラッド層とコア層とを組み合わせることによって達成される所望の色を有するガラス物品を可能にするように着色されていてもよい。
幾つかの実施形態では、本明細書に記載されるガラス物品は、ガラス－ポリマー積層体の第１のペイン又はプライとして使用することができる。例えば、ガラス－ポリマー積層体は、互いに積層された第１のペイン及び第２のペインを含み、その間にポリマー中間層が配置されている。幾つかの実施形態では、第２のペインは、本明細書に記載される第２のガラス物品を含む。第２のガラス物品は、第１のペインのガラス物品と同一の構成又は異なる構成を有しうる。他の実施形態では、第２のペインは、単層ガラスシート（例えば、アニールされたガラスシート、熱的に強化されたガラスシート、又は化学的に強化されたガラスシート）又はポリマーシート（例えば、ポリカーボネートシート）を含む。中間層は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又は別の適切なポリマー材料を含む。
さまざまな実施形態では、本明細書に記載されるガラス物品は、自動車、ボート、及び航空機などの車両（例えば、フロントガラス、窓又はサイドライトなどのグレージング、ミラー、ピラー、ドアのサイドパネル、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、又は車両のシート、又はそれらのいずれかの一部分）、建築用の備品又は構造物（例えば、建物の内壁又は外壁、及び床材）、電化製品（例えば、冷蔵庫、オーブン、コンロ、洗濯機、乾燥機、又は別の電化製品）、消費者向け電子製品（例えば、テレビ、ラップトップ、コンピュータモニタ、並びに、携帯電話、スマートフォン、タブレット、及び音楽プレーヤーなどのハンドヘルド電子製品）、家具、情報キオスク、小売キオスクなどに取り入れることができる。例えば、本明細書に記載されるガラス物品は、ディスプレイ（例えば、カバーガラス、カラーフィルタ、又はガラスバックプレーン）及び／又はタッチパネル用途に使用することができ、それによって、該ガラス物品は、湾曲した形状、機械的強度等のガラス物品の所望の属性を有するディスプレイ及び／又はタッチパネルを可能にしうる。幾つかの実施形態では、このようなディスプレイは、放射線を放出するように構成されたマイクロＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、プラズマセル、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）セル・アレイ、又は別の適切な要素を含みうる。他の実施形態では、このようなディスプレイは、投写形ディスプレイを含みうる。例えば、ガラス物品は、その上に投写される画像を表示するための光散乱特徴を含む。別の例では、本明細書に記載されるガラス物品は、消費者向け電子製品用途に用いることができる。例えば、ガラス物品は、携帯電話又はスマートフォン用のケースの一部（例えば、デバイスのディスプレイとは反対側の背面）として用いられうる。
幾つかの実施形態では、本明細書に記載されるガラス物品を含むディスプレイは、可視光に対して少なくとも部分的に透明である。環境光（例えば、日光）は、ディスプレイ画像をこのようなディスプレイ上に投写するか、あるいはディスプレイによって生成した場合に、該画像を見るのを困難又は不可能にしてしまうことがある。幾つかの実施形態では、ディスプレイ画像を投写又は放出するディスプレイ又はその一部は、例えば、無機又は有機のフォトクロミック又はエレクトロクロミック材料、懸濁粒子デバイス、及び／又はポリマー分散型液晶などのダークニング材料を含みうる。よって、ディスプレイの透明性は、ディスプレイ画像のコントラストを増加させるように調整することができる。例えば、ディスプレイの透明性は、ディスプレイを暗くしてディスプレイ画像のコントラストを増加させることによって、明るい日光中において低減することができる。調整は、自動的に（例えば、紫外線などの光の特定の波長へのディスプレイ表面の曝露に応じて、あるいはフォトアイなどの光検出器によって生成された信号に応じて）又は手動で（例えば、ビューアによって）制御されうる。
本明細書に記載されるガラス物品は、例えば、消費者用又は商業用の電子デバイスのカバーガラス、カラーフィルタ、又はガラスバックプレーン用途、例えば、ＬＣＤ、ＬＥＤ、マイクロＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及び量子ドットディスプレイ、コンピュータモニタ、及び現金自動預け払い機（ＡＴＭ）；タッチスクリーン又はタッチセンサ用途；例えば、携帯電話、パーソナルメディアプレーヤー、及びタブレットコンピュータを含めたポータブル電子デバイス；例えば、導体ウエハを含めた集積回路用途；光起電用途；建築ガラス用途；例えば、グレージング及びディスプレイを含めた自動車又は車両ガラス用途；商業用又は家庭用電化製品用途；照明又は標識（例えば、静的又は動的標識）用途；又は、例えば、鉄道及び航空宇宙用途を含めた輸送用途などを含む、さまざまな用途に用いることができる。
さまざまな実施形態は、以下のガラス材料の実施例によってさらに明確にされよう。バッチ材料を媒体とともにタービュラミキサーで１時間ブレンドすることによって、ガラスシートを形成した。結果的に得られた混合物を、大気雰囲気とともに電気炉内において６時間、１６５０℃で、Ｐｔるつぼ内で溶融させた。結果的に得られたガラスを、約７２５℃～７７０℃の範囲の温度でアニールした。アニールされたガラスから直径３３ｍｍの試験片をコア穿孔し、該試験片を０．７～０．８ｍｍの厚さに研磨することによって、透過率及び色を測定するための試料を調製した。Ｘ－Ｒｉｔｅ Ｃｏｌｏｒ ｉ７ベンチトップ分光光度計、反射率／透過率基準レベル、並びに、各測定試料について３６０ｎｍ～７５０ｎｍの波長のパーセント透過率を計算し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色座標を提供する二重ビーム積分球分光光度計を使用して、色測定を行った。Ｄ６５光源及び１０度視野で色座標を計算した。式ＡＢＳ＝－ｌｏｇ（Ｔ／１００）を使用して、透過率データから吸収（ＡＢＳ）を計算した（式中、Ｔはパーセントでの透過率である）。
実施例１
赤色に着色されたガラス組成物を、下記表３に示されるバッチ材料から形成した。さまざまな構成成分の量が、酸化物基準のモル％として、表３に与えられている。表３には、０．７ｍｍ±０．１ｍｍの厚さを有する選択されたガラス組成物のＬ＊ａ＊ｂ＊色座標も含まれている。加えて、表３は、含まれるアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の合計モル量、並びに、Ａｌ２Ｏ３及び（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル量に対するＲＯの総量の比も提供している。
Figure 0007037864000003
Figure 0007037864000004
Figure 0007037864000005
図３は、赤色に着色されたガラス組成物Ｒ１０及びＲ１１の吸光度スペクトルを示すグラフである。図３に示されるように、赤色に着色されたガラス組成物Ｒ１０及びＲ１１は、５５０～５７０ｎｍに吸光度の極大値を有しており、３５０～５５０ｎｍの波長範囲よりも６００～７００ｎｍの波長範囲の方が小さい吸光度を有していた。
実施例２
表４に示される青色に着色されたガラス組成物を、上記のように形成した。さまざまな構成成分の量は、酸化物基準のモル％として表４に与えられている。表４には、０．７ｍｍ±０．１ｍｍの厚さを有する選択されたガラス組成物のＬ＊ａ＊ｂ＊色座標も含まれている。加えて、表４は、含まれるアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の合計モル量、並びに、Ａｌ２Ｏ３及び（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル量に対するＲＯの総量の比も提供している。
Figure 0007037864000006
図４は、青色に着色されたガラス組成物Ｂ１及びＢ８の吸光度スペクトルを示すグラフである。図４に示されるように、青色に着色されたガラス組成物Ｂ１及びＢ８は、約４５０ｎｍ～約５５０ｎｍの間に吸光度の最小値を有しており、これは、青緑色又は青色の着色をもたらす。
実施例３
表５に示される緑に着色されたガラス組成物を、上述のように形成した。さまざまな構成成分の量は、酸化物基準のモル％として表５に与えられている。表５には、０．７ｍｍ±０．１ｍｍの厚さを有する選択されたガラス組成物のＬ＊ａ＊ｂ＊色座標も含まれている。加えて、表５は、含まれるアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の合計モル量、並びに、Ａｌ２Ｏ３及び（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル量に対するＲＯの総量の比も提供している。
Figure 0007037864000007
Figure 0007037864000008
Figure 0007037864000009
Figure 0007037864000010
Figure 0007037864000011
Figure 0007037864000012
図５は、緑に着色されたガラス組成物Ｇ１及びＧ１２の吸光度スペクトルを示すグラフである。図５に示されるように、ガラス組成物Ｇ１及びＧ１２は、約４９５～約５７０ｎｍに吸光度の最小値を有しており、これは、緑がかった着色をもたらす。
実施例４
モル％で、６８．９のＳｉＯ２、１０．５のＡｌ２Ｏ３、９．９のＢ２Ｏ３、１０．１のＳｒＯ（炭酸ストロンチウムとして）、０．１のＳｎＯ２、１のＣｕＯ、及び０．５のＣ（木炭として）を含むバッチ化組成物Ｃ４から、実質的に無色のガラスを調製した。Ｌ＊ａ＊ｂ＊色座標及び透過率を、厚さ０．７ｍｍ±０．１ｍｍの試料について次のように測定した：Ｌ＊＝９６．６７、ａ＊＝－０．０８、ｂ＊＝０．４４。実質的に無色のガラスＣ４の吸光度スペクトルを、図３、４、及び５に示す。Ｃ４は、波長約４００～約７５０ｎｍにおいて０．０８未満の吸光度及び約０．０１未満の吸光度デルタ（例えば、吸光度の最大値と最小値の差異）を有しており、これは、実質的に無色の組成物をもたらす。
実施例５
ガラス組成物をアニーリングした後、０．５時間～２４時間の間、アニール点の±５０℃以内の温度へとガラスを再加熱（例えば、ストライク－イン）することによって着色をもたらすことを除き、上述のように、表６に示される赤色に着色されたガラス組成物を形成した。さまざまな構成成分の量は、酸化物基準でモル％として表６に与えられている。表６には、再加熱プロセスを行う前の０．７ｍｍ±０．１ｍｍの厚さを有する選択されたガラス組成物のＬ＊ａ＊ｂ＊色座標も含まれている。加えて、表６には、含まれるアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の合計モル量、並びに、Ａｌ２Ｏ３及び（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）のモル量に対するＲＯの総量の比も提供されている。
Figure 0007037864000013
図６は、青色、緑色及び無色のガラスの色座標を示すグラフである。図６に示されるように、青色のガラスは、約－４～約－７．５の範囲のａ＊座標、及び約－２～約１の範囲のｂ＊座標を有していた。緑色のガラスは、約－５．５～約－１の範囲のａ＊座標、及び約１～約５の範囲のｂ＊座標を有していた。無色のガラスは、約（０、０．２５）のａ＊及びｂ＊座標を有していた。
図７は、赤色のガラスの色座標を示すグラフである。図７を参照すると、赤色のガラスは、約１～約６０の範囲のａ＊座標、及び約０～約５５の範囲のｂ＊座標を有していた。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の観点を除き、制限されるべきではない
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
ガラス組成物であって、酸化物基準で、
約４５モル％～約８０モル％のＳｉＯ２；
約６モル％～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３；
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、約７モル％～約２５モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物；
約０．５モル％～約２０モル％のＣｕＯ；
０モル％～約６モル％のＳｎＯ２、ＳｎＯ、又はそれらの組合せ；
０モル％～約１モル％のＣ；
０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
０モル％～約１０モル％のＰｂＯ
を含み、
アルカリ金属を実質的に含まない、
ガラス組成物。
実施形態２
＞０モル％～約２２モル％のＭｇＯ；
＞０モル％～約２２モル％のＣａＯ；
＞０モル％～約２２モル％のＳｒＯ；
＞０モル％～約２２モル％のＢａＯ；
＞０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；
＞０モル％～約１０モル％のＰｂＯ；及び
それらの組合せ
からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス組成物。
実施形態３
前記組成物が、ＳｎＯ２及びＣ以外の酸化還元剤を実質的に含まないことを特徴とする、実施形態１又は２に記載のガラス組成物。
実施形態４
前記Ｃｕの少なくとも一部がコロイド状金属の形態であることを特徴とする、実施形態１～３のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態５
前記コロイド状金属Ｃｕの少なくとも一部が、前記ガラス組成物がそのアニール点未満に冷却された後に、該ガラス組成物を再加熱することによって形成されることを特徴とする、実施形態４に記載のガラス組成物。
実施形態６
約１モル％～約８モル％のＣｕＯを含むことを特徴とする、実施形態１～５のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態７
約０．５モル％～約４モル％のＣｕＯを含むことを特徴とする、実施形態１～５のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態８
約１モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３を含むことを特徴とする、実施形態１～７のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態９
前記ガラス組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、青い色合い及び４５０ｎｍ～５４０ｎｍの可視光吸光度における局所最小値を含むことを特徴とする、実施形態１～８のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１０
前記ガラスシートが、約３８０ｎｍ未満及び約６００ｎｍ超の可視波長について、０．１５超の吸光度を有することを特徴とする、実施形態９に記載のガラス組成物。
実施形態１１
前記組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、緑の色合い及び４９５ｎｍ～５７０ｎｍの可視光吸光度における局所最小値を含むことを特徴とする、実施形態１～８のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１２
前記ガラスシートが、約４２５ｎｍ未満及び約６４０ｎｍ超の可視波長について、０．１５超の吸光度を有することを特徴とする、実施形態１１に記載のガラス組成物。
実施形態１３
前記組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、赤い色合い、５５０ｎｍ～５７０ｎｍの可視光吸光度における局所最大値、及び６００ｎｍ～７００ｎｍの波長における、３５０ｎｍ～５５０ｎｍの波長のものよりも低い吸光度を含むことを特徴とする、実施形態１～８のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１４
前記ガラスシートが、約５７５ｎｍ未満の可視波長について、０．０８超の吸光度を有することを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス組成物。
実施形態１５
前記組成物が、Ｃｕのモル％をＳｎよりも多く含むことを特徴とする、実施形態１～１４のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１６
前記組成物が、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まないことを特徴とする、実施形態１～１５のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１７
前記ガラス組成物が、形成されたままの状態で、若しくは熱処理に供された後に、着色されていることを特徴とする、実施形態１～１６のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１８
前記ガラス組成物が、酸化剤を含むバッチ材料から形成されることを特徴とする、実施形態１～１７のいずれかに記載のガラス組成物。
実施形態１９
ガラスコア層；及び
前記コア層の第１の側に配置されたガラスクラッド層
を含む、積層ガラス物品であって、
前記コア層又は前記クラッド層のうちの少なくとも一方が、実施形態１～１８のいずれかに記載のガラス組成物を含む、
積層ガラス物品。
実施形態２０
前記クラッド層が、前記コア層に直接融着していることを特徴とする、実施形態１９に記載の積層ガラス物品。
実施形態２１
前記コア層が、前記ガラス組成物を含み；
前記コア層が、前記クラッド層とは異なる色合いを有し；かつ
前記クラッド層が、酸化物基準で、
約４５モル％～約８０モル％のＳｉＯ２；
約６モル％～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３；
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、約７モル％～約２５モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物；
約０．５モル％～約２０モル％のＣｕＯ；
０モル％～約６モル％のＳｎＯ２、ＳｎＯ、又はそれらの組合せ；
０モル％～約１モル％のＣ；
０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
０モル％～約１０モル％のＰｂＯ
を含む第２のガラス組成物を含む
ことを特徴とする、実施形態１９又は２０に記載の積層ガラス物品。
実施形態２２
前記コア層が、前記ガラス組成物を含み；かつ
前記ガラス物品が、前記コア層の前記第１の側とは反対側の第２の側に配置された第２のガラスクラッド層をさらに含む
ことを特徴とする、実施形態１９又は２０に記載の積層ガラス物品。
実施形態２３
前記第１又は第２のクラッド層のうちの少なくとも一方が、テクスチャ表面を含むことを特徴とする、実施形態２２に記載の積層ガラス物品。
実施形態２４
前記テクスチャ表面が、前記前記第１又は第２のクラッド層のうちの少なくとも一方をテクスチャ化されたローラと接触させることによって形成されることを特徴とする、実施形態２２に記載の積層ガラス物品。
実施形態２５
前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層の各々が、前記コア層より低い熱膨張係数を有することを特徴とする、実施形態２２～２４のいずれかに記載の積層ガラス物品。
実施形態２６
前記前記第１及び第２のクラッド層の各々が、テクスチャ表面を含むことを特徴とする、実施形態２２～２５のいずれかに記載の積層ガラス物品。
実施形態２７
前記前記第１及び第２のクラッド層の各々が、着色剤を実質的に含まないことを特徴とする、実施形態２２～２６のいずれかに記載の積層ガラス物品。
実施形態２８
前記第１及び第２のクラッド層のうちの少なくとも一方が、着色されたアルカリ含有ガラスを含むことを特徴とする、実施形態２２～２６のいずれかに記載の積層ガラス物品。
実施形態２９
実施形態１９～２８のいずれかに記載の積層ガラス物品を含む、消費者向け電子デバイス。
実施形態３０
前記消費者向け電子デバイスのケースが、前記積層ガラス物品を含むことを特徴とする、実施形態２９に記載の消費者向け電子デバイス。
１００ 積層ガラス物品
１０２ コア層
１０４ 第１のクラッド層
１０６ 第２のクラッド層
２００ オーバーフロー分配器
２２０ 下部オーバーフロー分配器
２２２ トラフ
２２４ 第１のガラス組成物
２２６，２２８ 対向する外側成形面
２４０ 上部オーバーフロー分配器
２４２ トラフ
２４４ 第２のガラス組成物
２４６，２４８ 対向する外側成形面

Claims (10)

  1. ガラス組成物であって、酸化物基準で、
    約４５モル％～約８０モル％のＳｉＯ２；
    約６モル％～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３；
    ０モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３；
    約６モル％～約２２モル％のＣａＯ；
    ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、約７モル％～約２５モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物；
    約０．５モル％～約２０モル％のＣｕＯ；
    超ゼロ～約６モル％のＳｎＯ２、ＳｎＯ、又はそれらの組合せ；
    ０モル％～約１モル％のＣ；
    ０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
    ０モル％～約１０モル％のＰｂＯ
    を含み、
    アルカリ金属を実質的に含まない、
    ガラス組成物。
  2. 前記Ｃｕの少なくとも一部が、コロイド状金属の形態であることを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物。
  3. 約１モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のガラス組成物。
  4. 前記ガラス組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、青い色合い及び４５０ｎｍ～５４０ｎｍの可視光吸光度における局所最小値を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス組成物。
  5. 前記組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、緑の色合い及び４９５ｎｍ～５７０ｎｍの可視光吸光度における局所最小値を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス組成物。
  6. 前記組成物から形成され、かつ、０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートが、赤い色合い、５５０ｎｍ～５７０ｎｍの可視光吸光度における局所最大値、及び、３５０ｎｍ～５５０ｎｍの波長のものよりも低い、６００ｎｍ～７００ｎｍの波長における吸光度を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス組成物。
  7. 前記組成物が、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まないことを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス組成物。
  8. ガラスコア層；及び
    前記コア層の第１の側上に配置されたガラスクラッド層
    を含む、積層ガラス物品であって、
    前記コア層又は前記クラッド層のうちの少なくとも一方が、請求項１～７のいずれか一項に記載のガラス組成物を含む、
    積層ガラス物品。
  9. 前記コア層が、前記ガラス組成物を含み；
    前記コア層が、前記クラッド層とは異なる色合いを有し；かつ
    前記クラッド層が、酸化物基準で、
    約４５モル％～約８０モル％のＳｉＯ２；
    約６モル％～約２２モル％のＡｌ２Ｏ３；
    ０モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３；
    ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、約７モル％～約２５モル％の少なくとも１つのアルカリ土類酸化物；
    約０．５モル％～約２０モル％のＣｕＯ；
    ０モル％～約６モル％のＳｎＯ２、ＳｎＯ、又はそれらの組合せ；
    ０モル％～約１モル％のＣ；
    ０モル％～約５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
    ０モル％～約１０モル％のＰｂＯ
    を含む第２のガラス組成物を含む
    ことを特徴とする、請求項８に記載の積層ガラス物品。
  10. 前記コア層が、前記組成物を含み；
    前記ガラス物品が、前記コア層の前記第１の側とは反対側の第２の側に配置された第２のガラスクラッド層をさらに含み；かつ
    前記第１又は第２のクラッド層のうちの少なくとも一方が、テクスチャ表面を含む
    ことを特徴とする、請求項８に記載の積層ガラス物品。
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