WO2021044924A1 - 無機組成物及び無機組成物の製造方法 - Google Patents

無機組成物及び無機組成物の製造方法 Download PDF

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大也 出井
龍彦 出井
昭彦 越智
田中　修平
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興亜硝子株式会社
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    • G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid

Definitions

  • the present invention relates to an inorganic composition and a method for producing the inorganic composition.
  • an inorganic composition having excellent mechanical strength, toughness, etc. including a completely vitrified glass, a partially vitrified glass composition, and other non-glass ceramics. The same shall apply hereinafter.
  • silica glass is a high-quality glass composition that contains nearly 100% silicon dioxide as an inorganic composition and is widely used in the semiconductor field, optical communication field, and the like.
  • soda-lime glass is a glass composition containing about 70% of silicon dioxide and alkali as a main component of the residue, and is inexpensive, and has excellent transparency and mechanical strength. It is most often used as a glass composition for glass containers.
  • Borosilicate glass is a glass composition containing about 80% of silicon dioxide and boron oxide as the main component of the residue. It is known as heat-resistant glass and hard glass, and is often used as glass for physics and chemistry appliances and kitchen utensils. Has been done. As these glasses, there is a demand for products capable of inspecting physical properties and the like by a simple non-destructive method while further enhancing mechanical strength and toughness and improving bendability, and reducing manufacturing costs.
  • soda-lime glass obtained by immersing it in a predetermined molten potassium nitrate salt is disclosed (see, for example, Patent Document 1). More specifically, soda-lime glass having a thickness (t) of 0.2 mm or less and a surface compressive stress of more than 700 MPa is disclosed.
  • Patent Document 2 a thin flexible glass in which a predetermined material is coated on the surface and chemically strengthened is disclosed (see, for example, Patent Document 2). More specifically, soda-lime glass and borosilicate glass which are chemically strengthened and coated to form a layer containing a predetermined oxide layer and / or silicon oxide layer are disclosed.
  • silica glass having predetermined characteristics for the purpose of improving transmission loss of an optical fiber is disclosed (see, for example, Patent Document 3). More specifically, when the silicon dioxide concentration is 99.7% or more, the virtual temperature is 1000 ° C. or more, the Rayleigh scattering coefficient is 0065 dB / Km or less, and the void radius measured by the positron annihilation lifetime method is 0.24 nm or less. There is a silica glass. Further, as a treatment condition for such silica glass, it is disclosed that the silica glass is kept at a temperature of 1200 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower at a pressure of 30 MPa or higher and then cooled under a predetermined condition.
  • JP-A-2018-188335 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-529305 (Claims, etc.) Japanese Patent No. 6372011 (Claims, etc.)
  • the thickness of the applicable glass is 300 ⁇ m or less, and there is a problem that it is difficult to handle a large area of glass.
  • the silica glass having a predetermined property disclosed in Patent Document 3 is intended to improve the optical property of the silica glass, and is a general glass other than the silica glass such as soda lime glass and borosilicate glass. It did not focus on the strength and toughness of glass. Further, by measuring the void radius by the positron annihilation lifetime method, it is possible to inspect whether the silica glass has the desired physical properties by a non-destructive method. There was a problem of needing it.
  • the inventors of the present invention contain at least one selected from glass or other ceramics (non-glass ceramics), and four points based on JIS R 1601. Bending intensity measured by the bending test method and wavelengths in a predetermined range measured by fluorescence photometric analysis based on JIS K 0120 when excited by light with wavelengths in the range of 180-250 nm. By setting the fluorescence intensity of the above to a predetermined value or less, it is possible to inspect the physical properties by a non-destructive method while having excellent mechanical strength, toughness, etc. under low temperature and normal pressure conditions in manufacturing. The present invention has been completed by finding that an inorganic composition having excellent properties can be obtained. That is, an object of the present invention is to provide an inorganic composition having excellent mechanical strength and toughness and high productivity, and a production method capable of producing such an inorganic composition quickly and easily.
  • the inorganic composition of the present invention contains at least one selected from glass or non-glass-based ceramic as a compounding component, and is measured by a four-point bending test method based on JIS R 1601 of the inorganic composition.
  • the wavelength is 260 to 600 nm, which is measured by the fluorescence photometric analysis method based on JIS K 0120 when the bending strength is set to a value of 300 MPa or less and the wavelength is excited by light having a value in the range of 180 to 250 nm.
  • It is an inorganic composition characterized by having a fluorescence intensity within the range of 3000 RFU (relative fluorescence unit) or less.
  • the inorganic composition of the present invention attention is paid to the bending strength and the fluorescence strength when excited, and these are controlled to a value equal to or less than a predetermined value.
  • mechanical strength and toughness are excellent, specifically, bending strength, impact strength and Vickers hardness are excellent, and physical properties can be inspected by a non-destructive method, so that productivity is high, and compounding components such as glass containers are used. It becomes possible to provide the optimum inorganic composition.
  • the void radius measured by the positron annihilation lifetime method is a value of 0.181 nm or less. This is because an inorganic composition having more excellent mechanical strength and toughness can be obtained by such a structure.
  • the Vickers hardness measured based on JIS Z 2244 is set to a value of 4 Hv or more.
  • the impact strength measured by the impact test apparatus is set to a value of 0.8 kJ / m 2 or more.
  • the inorganic composition of the present invention has a flat plate-like portion and the thickness thereof is in the range of 0.01 to 20 mm.
  • at least one of glass or non-glass ceramics can be used because it can cover the main thickness of the molded product derived from the inorganic composition used in industry and consumer products. It is a molded product derived from the contained inorganic composition, and can provide various containers, plate-like products, and the like that are useful for consumer use and have a predetermined thickness.
  • another invention of the present invention is a method for producing the above-mentioned inorganic composition of the present invention, which comprises the following first to third steps.
  • Third step Step of implanting ions into the inorganic composition By carrying out in this way, the bending intensity and the fluorescence intensity when excited can be controlled smaller and more accurately. Therefore, the inorganic composition according to the present invention can be stably and reliably produced.
  • Still another invention of the present invention is a method for producing the above-mentioned inorganic composition of the present invention, which comprises the following steps A and B.
  • Step A Place the inorganic composition in a predetermined place in a heating furnace equipped with a photon irradiation device
  • Step B Heat the inorganic composition to 150 to 1000 ° C. and irradiate the inorganic composition with photons. Further, by carrying out the injection step in this manner, the bending intensity and the fluorescence intensity when excited can be easily controlled to be smaller than in the case where each of the above steps is not carried out.
  • the inorganic composition can be produced stably and inexpensively.
  • FIG. 1 (a) to 1 (b) are views provided for explaining the relationship between the fluorescence intensity and the bending intensity of the inorganic composition.
  • 2 (a) to 2 (b) are views provided for explaining the relationship between the fluorescence intensity and the impact resistance intensity of the inorganic composition.
  • 3 (a) to 3 (b) are views provided for explaining the relationship between the void radius of the inorganic composition and the bending strength and the impact resistance strength, respectively.
  • FIG. 4 is a diagram provided for explaining a four-point bending test on an inorganic composition.
  • 5 (a) to 5 (b) are views provided for explaining indentations under a load of 4.9 N and a load of 9.8 N when a Vickers hardness test was performed on the inorganic composition of the present invention.
  • FIG. 5 (c) to 5 (d) are views provided for explaining indentations under a load of 1.9 N and a load of 4.9 N when a Vickers hardness test was performed on the inorganic composition of the comparative example. is there.
  • FIG. 6 (a) is a diagram provided for explaining the sample used for the impact test by the impact tester and the impact application location
  • FIG. 6 (b) explains the state of the impact dent after the repeated impact test. It is a figure provided for doing.
  • FIG. 7 is a diagram provided for explaining an ion implantation apparatus for carrying out a predetermined treatment (ion implantation treatment, etc.) of the second embodiment (first manufacturing method) of the present invention.
  • FIG. 8 (a) to 8 (b) are provided for explaining a processing apparatus for carrying out a predetermined treatment (heating, photon injection treatment, etc.) of the third embodiment (second manufacturing method) of the present invention. It is a figure.
  • FIG. 9 is a diagram provided for explaining the change in fluorescence intensity of the inorganic composition depending on the treatment conditions in the third embodiment (second production method) of the present invention.
  • the first embodiment of the present invention is a strengthened inorganic composition containing at least one selected from glass or non-glass-based ceramics, and a four-point bending test based on JIS R 1601. It is measured by the fluorescence photometric analysis method based on JIS K 0120 when the bending strength measured by the method is set to a value of 300 MPa or less and the wavelength is excited by light having a value in the range of 180 to 250 nm. It is an inorganic composition characterized in that the fluorescence intensity in the wavelength range of 260 to 600 nm is set to a value of 3000 RFU (relative fluorescence unit) or less.
  • the target inorganic composition contains at least one selected from glass or other ceramics (non-glass ceramics) as a compounding component.
  • the type of glass used as a compounding component of the inorganic composition is not particularly limited, and examples thereof include soda-lime glass, borosilicate glass, lead glass, phosphate glass, and silica glass. However, since it is relatively inexpensive, has excellent transparency and the like, and is easy to handle, it is preferable to contain soda-lime glass, borosilicate glass, or one of the glass compositions.
  • the inorganic composition to be strengthened is typically not only completely vitrified glass and other non-glass ceramics, but also partially vitrified glass and the like. It is a broad concept that also includes.
  • soda-lime glass is all well-known as soda-lime glass. Therefore, typically, the following composition is obtained when the total amount is 100% by weight based on the weight%.
  • SiO 2 65-85% by weight
  • B 2 O 3 0.01 to 5% by weight
  • Al 2 O 3 0.01 to 5% by weight
  • MgO 0.01 to 20% by weight
  • CaO 0.01 to 20% by weight
  • the glass composition of Corning's glass code No. 0081 (SiO 2 : 73% by weight, Al 2 O 3 : 1% by weight, MgO: 4% by weight, CaO: 5% by weight, Na 2 O: 17% by weight).
  • a glass component of soda-lime glass at least one of a predetermined amount (for example, 0.01 to 5% by weight) of B 2 O 3 , ZnO, P 2 O 5 , P 2 O 5, SO 2 and the like, and oxidation It is also preferable to contain coloring components such as cobalt and copper oxide.
  • borosilicate glass is all well known as borosilicate glass. Therefore, typically, the following composition is obtained when the total amount is 100% by weight based on the weight%. SiO 2 : 80-85% by weight B 2 O 3 : 10 to 15% by weight Al 2 O 3 : 0.01 to 5% by weight Na 2 O: 5 to 20% by weight K 2 O: 5 to 20% by weight
  • the glass composition of Corning's glass code No. 7740 (SiO 2 : 80.9% by weight, B 2 O 3 : 12.7% by weight, Al 2 O 3 : 2.3% by weight, Na 2 O: 4% by weight, K 2 O: 0.04% by weight, Fe 2 O 3 : 0.03% by weight).
  • a predetermined amount for example, 0.01 to 5 wt%) ZnO in, and at least one such P 2 O 5, P 2 O 5, SO 2, cobalt oxide, copper oxide, etc. It is also preferable to contain the coloring component of.
  • soda-lime glass and borosilicate glass lead glass, phosphate glass, and aluminosilicate glass are contained in a predetermined amount, for example, in the range of 0.1 to 20% by weight when the total amount is 100% by weight. It is also preferable to blend salt glass or the like. Further, it is preferable to use colorless transparent glass as the glass constituting the glass container, but it is also preferable to use colored transparent glass or colored translucent glass. When colorless transparent glass is used, the color of the contents contained in the glass container can be sufficiently recognized from the outside, and the color of the contents can be vividly recognized by utilizing the internal reflection of light. .. On the other hand, when colored transparent glass or colored translucent glass is used, the contents can be visually recognized by utilizing the internal reflection of light, and a decorative effect can be exhibited.
  • ceramics are all well-known ceramics that are recognized as non-glass ceramics. Therefore, for example, when the total amount is 100% by weight on a weight% basis, the composition is as follows. SiO 2 : 60-85% by weight Al 2 O 3 : 8 to 25% by weight Fe 2 O 3 : 0.01 to 15% by weight K 2 O: 0.05 to 20% by weight Na 2 O: 1 to 15% by weight TiO 2 : 0.001 to 0.1% by weight MgO: 0.001 to 0.1% by weight CaO: 0.001-5% by weight
  • the fluorescence intensity of the inorganic composition in the present invention can be measured by a fluorescence intensity analysis method based on JIS K 0120.
  • a fluorescence intensity analysis method for example, a plate-like object having a predetermined size (for example, width 5 mm ⁇ height 10 mm ⁇ thickness 1 mm) is prepared as a sample, and the sample is irradiated with excitation light to obtain a spectrophotometer. This is a method of measuring the fluorescence intensity at a predetermined wavelength.
  • the wavelength of the excitation light to be irradiated is not particularly limited, but is preferably a value in the range of 180 to 250 nm from the viewpoint of facilitating the measurement of the fluorescence intensity.
  • the fluorescence intensity in the wavelength range of 260 to 600 nm based on JIS K 0120 when excited by light having a wavelength in the range of 180 to 250 nm. Is set to a value of 3000 RFU (relative fluorescence unit) or less. The reason for this is that by controlling the fluorescence intensity to such a value, the characteristic curves A (corresponding to borosilicate glass) and the characteristics are shown in FIGS. 1 (a) to (b) and FIGS. 2 (a) to 2 (b).
  • the fluorescence intensity of such an inorganic composition becomes excessively small, the manufacturing yield and the types of components that can be used may be excessively limited. Therefore, the fluorescence intensity is more preferably set to a value in the range of 300 to 2900 RFU, and further preferably set to a value in the range of 500 to 2800 RFU.
  • FIGS. 1 (a) to 1 (b) the relationship between the fluorescence intensity (RFU) in the inorganic composition and the bending intensity (MPa) obtained by the four-point bending test method is described in more detail.
  • the horizontal axis of FIG. 1A shows the fluorescence intensity (RFU) at a wavelength of 470 nm based on JIS K 0120 when excited by light having a wavelength of 204 nm in the inorganic composition
  • the vertical axis shows the fluorescence intensity (RFU) at a wavelength of 470 nm.
  • the bending strength (MPa) obtained by the 4-point bending test method is taken and shown.
  • the characteristic curve A belongs to the inorganic composition as borosilicate glass
  • the characteristic curve B belongs to the inorganic composition of soda-lime glass
  • the characteristic curve C belongs to the inorganic composition as ceramic.
  • the bending intensity value tends to decrease sharply. There is. Therefore, from the changes in the characteristic curves A, B, and C, when the wavelength of the inorganic composition is excited by light having a value in the range of 180 to 250 nm, the wavelength is in the range of 260 to 600 nm based on JIS K 0120.
  • the fluorescence intensity (RFU) of the glass By controlling the fluorescence intensity (RFU) of the glass to a value equal to or less than a predetermined value, the bending strength value can be maintained high regardless of whether the glass is soda-lime glass or borosilicate glass, and the excellent mechanical strength is achieved. Is understood to be obtained.
  • the relationship between the fluorescence intensity (RFU) in the inorganic composition and the impact intensity measured based on JIS K 711-1 will be described in more detail. .. That is, the horizontal axis of FIG. 2A shows the fluorescence intensity (RFU) at a wavelength of 470 nm based on JIS K 0120 when excited by light having a wavelength of 204 nm in the inorganic composition, and the vertical axis shows the fluorescence intensity (RFU) at a wavelength of 470 nm. , Impact strength is taken and shown. Further, the horizontal axis of FIG.
  • the characteristic curve A belongs to the inorganic composition as borosilicate glass
  • the characteristic curve B belongs to the inorganic composition as soda-lime glass
  • the characteristic curve C belongs to the inorganic composition as ceramic.
  • the impact intensity measured based on JIS K 711-1 can be maintained high regardless of whether the glass is soda-lime glass or borosilicate glass. It is understood that excellent impact resistance can be obtained.
  • the void radius measured by the positron annihilation lifetime method is preferably set to a value of 0.181 nm or less.
  • the characteristic curve A corresponding to borosilicate glass
  • the characteristic curve B corresponding to soda-lime glass
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) As shown by the characteristic curve C (corresponding to ceramic), it is more excellent in impact strength measured based on bending strength as mechanical strength and JIS K 711-1 as toughness considered to be a reciprocal characteristic thereof. This is because an inorganic composition can be obtained.
  • the radius of the void is more preferably set to a value in the range of 0.15 to 0.178 nm, and further preferably set to a value in the range of 0.16 to 0.175 nm.
  • the relationship between the void radius (nm) in the inorganic composition and the bending strength (MPa) obtained by the four-point bending test method will be described in more detail. That is, the horizontal axis of FIG. 3A shows the void radius (nm) in the inorganic composition, and the vertical axis shows the bending strength (MPa) obtained by the 4-point bending test method. is there. Then, the characteristic curve A belongs to the inorganic composition as borosilicate glass, the characteristic curve B belongs to the inorganic composition as soda-lime glass, and the characteristic curve C belongs to the inorganic composition as ceramic. ing.
  • the void radius in the inorganic composition exceeds 0.181 nm, the bending strength value tends to decrease. .. Therefore, by controlling the void radius (nm) in the inorganic composition to a value equal to or less than a predetermined value based on the changes in the characteristic curves A, B, and C, soda-lime glass, borosilicate glass, or ceramic can be used. It is understood that the value of bending strength can be maintained high and excellent mechanical strength can be obtained.
  • the relationship between the void radius (nm) in the inorganic composition and the impact strength measured based on JIS K 711-1 will be described in more detail. That is, the horizontal axis of FIG. 3B shows the radius of the void (nm) in the inorganic composition, and the vertical axis shows the impact strength. Then, the characteristic curve A belongs to the inorganic composition as borosilicate glass, the characteristic curve B belongs to the inorganic composition as soda-lime glass, and the characteristic curve C belongs to the inorganic composition as ceramic. ing.
  • the void radius in the inorganic composition exceeds 0.181 nm, the rate of decrease in mechanical strength, toughness, etc. increases.
  • the impact strength measured based on JIS K 711-1 tends to decrease to about 0.3 kJ / m 2. Therefore, by controlling the void radius (nm) in the inorganic composition to a predetermined value or less based on the changes in the characteristic curves A, B, and C, even if it is soda-lime glass, borosilicate glass, or ceramic, JIS K is used. It is understood that the impact strength measured based on 711-1 can be maintained high and excellent impact resistance can be obtained.
  • the size of the void is determined by utilizing the fact that the time from when the positron is driven into a sample such as an inorganic composition until the positron disappears is a time corresponding to the size of the void. This is the method to be sought.
  • the time from the signal when the radiation source collapses to the signal when the positron disappears is measured.
  • the three components represented by ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 can be obtained by using the obtained positron lifetime profile.
  • ⁇ 3 is a value that reflects the radius of the void, and can be obtained by applying it to the following equation (1).
  • ⁇ is the pi
  • R is the radius of the void
  • R 0 R + ⁇ ( ⁇ is a value representing the spread of electrons, which is 0.1650 nm).
  • Various molded products (including applications)
  • An inorganic molded product derived from the inorganic composition of the first embodiment including a glass molded product and other ceramic molded products. Hereinafter, it may be simply referred to as a glass molded product.
  • the inorganic composition of the first embodiment is formed into a glass container or a container shape derived from other ceramics.
  • the reason for this is that by making the glass composition into the shape of a glass container or a container shape derived from other ceramic compositions, the contents contained in the glass container or the like are mechanically protected, and the glass container or the like is formed. This is because it is possible to effectively prevent a decrease in visibility when viewed through. Therefore, as an example of the use of such a glass container, a glass bottle or a cup for storing beverages, foods, cosmetics, etc., and a glass case for displaying decorations, precious metals, etc. , Can be widely used for bowls, cups, jars, boxes, etc. as pottery. That is, it can be widely applied as a container having a predetermined shape of various glass containers and other ceramic containers, which have been conventionally thought to be easily broken depending on handling.
  • the inorganic composition of the first embodiment can be a linear product.
  • the shape can be maintained without being cut or broken even when the wire is wound or frequently changed in shape. Therefore, as an example of the use of such a linear object, it can be used as a building material such as a heat insulating material, or a fiber reinforced plastic compounded with an epoxy resin or a phenol resin.
  • the fiber diameter of the reinforced inorganic composition can be, for example, 1/20 or less as compared with the unreinforced inorganic composition.
  • the inorganic composition of the first embodiment is regarded as a kind of variant, but can be a coating. That is, by forming the inorganic composition into a coated product formed by laminating it on a base material or the like, the surface of a metal, resin or the like can be coated with a predetermined inorganic composition. Therefore, if it is a deformed product that is reinforced, for example, a flat coating material derived from an inorganic composition can be obtained, and then a predetermined bending process or the like can be performed. Furthermore, even when the base material or the like has a curved surface in advance, the inorganic composition of the first embodiment can be coated. Therefore, such a coating material can be suitably used, for example, for protecting a solar panel having a curved surface, a gas barrier layer having a curved surface, a vehicle body of an automobile having a curved surface, and the like.
  • Mixture 1 (partially reinforced inorganic composition)
  • a partially reinforced inorganic composition can be a partially reinforced inorganic composition. That is, as the inorganic composition, a mixture of the reinforced inorganic composition and the non-reinforced inorganic composition, that is, a portion requiring high bending strength and the like by forming a partially reinforced inorganic composition, and a portion relatively not. Can be integrated and used with separate functions.
  • such a partially reinforced inorganic composition can be used for a glass container with a body whose neck is particularly reinforced, a ceramic container other than that, a glass electrode of a smartphone, a wearable device, or the like, a glass protective cover, or the like.
  • the partially reinforced inorganic composition can be easily formed, for example, by partially injecting photons through a predetermined mask in the third embodiment (second production method) described later. it can.
  • the inorganic composition of the first embodiment is in the form of a mixture of a resin material or the like. That is, it is also preferable to mix a predetermined amount of the reinforced inorganic composition with a resin material, a ceramic material other than the reinforced inorganic composition, a metal material, or the like to form a mixture.
  • a breakage problem there is a problem that the glass fiber is easily broken when mixed and the desired length cannot be obtained.
  • the glass fiber derived from the inorganic composition of the embodiment or other ceramic fiber is used, the problem of breakage at the time of such mixing can be solved. Therefore, as a novel glass fiber reinforced resin, even when the blending amount of the glass fiber derived from the inorganic composition of the first embodiment is reduced as compared with the conventional glass fiber reinforced resin. Excellent mechanical strength and toughness can be obtained.
  • the inorganic composition of the first embodiment has a flat plate-shaped portion, and the thickness of the flat plate-shaped portion is set to a value within the range of 0.01 to 20 mm. Is also preferable. The reason for this is that by setting the thickness within the above range, when a molded product derived from an inorganic composition is obtained, it can have sufficient rigidity, and can be thin and lightweight. Therefore, it is more preferable to set the thickness in the range of 0.1 to 10 mm, and further preferably set it to a value in the range of 0.3 to 7 mm.
  • the inorganic composition of the first embodiment has a bending strength measured by the four-point bending test method shown in FIG. 4 based on JIS R 1601 (hereinafter, may be simply referred to as bending strength). ) Is set to a value of 300 MPa or more. The reason for this is that by setting the bending strength to a predetermined value, it is possible to prevent the molded product from cracking even when the molded product is bent or deformed.
  • the bending strength is more preferably set to a value in the range of 350 to 800 MPa, and further preferably set to a value in the range of 400 to 600 MPa.
  • the 4-point bending test method can be measured based on JIS R 1601, but more specifically, it can be measured according to the description of Example 1 described later.
  • the inorganic composition of the first embodiment preferably has an impact strength measured by an impact tester of 0.8 kJ / m 2 or more as a guideline for having good toughness. ..
  • the reason for this is that an inorganic composition having excellent impact resistance can be reliably formed by setting the impact strength to a predetermined value or more. However, if the impact strength becomes excessively high, the manufacturing yield and the types of components that can be used may be excessively limited. Therefore, more preferably a value within the range of 1.0 ⁇ 2.0kJ / m 2 impact strength, still more preferably a value within the range of 1.1 ⁇ 1.8kJ / m 2.
  • FIG. 6A shows an example of a sample for which impact strength is measured by an impact tester (impact tester, manufactured by AGR International Co., Ltd.) and an impact application location.
  • FIG. 6B shows an example of impact dents after repeated impact tests by an impact tester (impact tester, manufactured by AGR International Co., Ltd.). That is, it can be understood that there is no cracking starting from these impact dents and the impact resistance is excellent.
  • the impact test equipment includes not only the impact tester (manufactured by AGR International Co., Ltd.), but also the Izod impact test equipment based on the JIS K 7110 standard and the Charpy impact test equipment based on the JIS K 710-1 standard. Etc. can be preferably used.
  • the Vickers hardness measured based on JIS Z 2244 is preferably set to a value of 4 Hv or more.
  • the reason for this is that by setting the Vickers hardness to the above value, an inorganic composition having excellent scratch resistance can be obtained.
  • the Vickers hardness is more preferably set to a value in the range of 6 to 12 Hv, and further preferably set to a value in the range of 8 to 10 Hv.
  • the inorganic composition that cracks in the Vickers hardness test is weakened in impact resistance as a whole molded product due to a partial scratch. This is because the above-mentioned bending test and impact strength characteristics are extremely likely to deteriorate. It should be noted that the quality of the toughness of the inorganic composition can be determined based on the presence or absence of such cracks and the length of the cracks (for example, 1 mm or less).
  • the light transmittance is 75% or more at a plate thickness of 3 mm.
  • the reason for this is transparency and visibility, whether it is a given molded product or used in the same way as a commonly used untreated glass plate or untreated glass container. This is because it can be an excellent molded product.
  • the light transmittance is more preferably set to a value in the range of 80 to 99%, and further preferably set to a value in the range of 85 to 98%.
  • the light transmittance (visible light) can be measured according to the description in Example 1 described later.
  • the softening point as a thermomechanical property is set to a value of 1000 ° C. or less.
  • the inorganic composition can be easily softened when heated to form an inorganic composition into a predetermined shape, and heat treatment can be easily performed after molding. ..
  • the softening point becomes excessively high, the manufacturing yield and the types of components that can be used may be excessively limited.
  • the softening point is more preferably set to a value in the range of 550 to 950 ° C, and further preferably set to a value in the range of 600 to 900 ° C.
  • the softening point of the inorganic composition can be measured in accordance with JIS R 3103-1: 2001.
  • a second embodiment of the present invention is a method for producing the inorganic composition of the first embodiment, which comprises the following first to third steps.
  • First manufacturing method A step of arranging the inorganic composition in a predetermined place in the processing chamber of the ion implantation apparatus for carrying out the ion implantation method.
  • Second step The internal pressure of the ion implantation apparatus is within the range of 0.0001 to 0.017 Pa. Step to reduce the pressure to the value
  • Third step Step to implant ions into the inorganic composition
  • the first step is a step of preparing an ion implantation apparatus for carrying out the ion implantation method and arranging the inorganic composition at a predetermined position in the treatment chamber (vacuum chamber). More specifically, when injecting ions, any known ion implantation device can be used. That is, since the fluorescence intensity measured by the fluorescence intensity analysis method can be controlled in a desired range stably and quickly as compared with the case where each of the above steps is not carried out, the inorganic composition of the first embodiment can be easily and surely obtained. Can be manufactured.
  • the ion implantation device 100 basically includes a vacuum chamber 109, a high voltage unit 113, an acceleration tube 105, a lens 107, and a scanner 108, and at least inside the high voltage unit 113. , An ion source 102 and a mass spectrometer 103.
  • the vacuum chamber 109 is at a predetermined position inside the vacuum chamber 109, and an inorganic composition 111 (which may be a raw material glass composition) to be processed is arranged on the base material 112, and ion implantation is performed. It is a container for doing. Moreover, the vacuum chamber 109 is provided with an exhaust hole (not shown) for exhausting internal air or the like.
  • the high voltage unit 113 sorts a plurality of types of ions drawn from the ion source 102 by the electric field of the extraction electrode (not shown) into predetermined ion types by the mass spectrometer 103 and the analysis slit 104. It is a device. Therefore, the ion source 102 includes a high voltage generator or the like for ionizing a predetermined element. Therefore, according to the ion implantation device 100 configured in this way, a predetermined ion can be extracted from the ion source 102 by driving the high voltage unit 113.
  • the predetermined ions selected by the mass spectrometer 103 and the analysis slit 104 are accelerated by the acceleration tube 105. Further, the accelerated ions are converged by the lens 107, scanned by the scanner 108, and then irradiated to the inorganic composition 111 which is the object to be treated. Therefore, by driving the high voltage unit 113, a predetermined ion species (nitrogen ion or the like) is attracted from the ion source 102, injected into the surface and the inside of the inorganic composition 111, and measured by the fluorescence fluorescence analysis method. The fluorescence intensity can be adjusted within a predetermined range.
  • the inorganic composition 111 and the base material 112 are rotationally driven by using a motor or the like, and the ions are sequentially implanted.
  • the second step is a step of adjusting the internal pressure of the ion implantation device (sometimes referred to as ion implantation pressure) to a predetermined vacuum pressure. More specifically, it is a step of reducing the pressure in the processing chamber (vacuum chamber) of the ion implantation device to a value in the range of 0.0001 to 0.017 Pa using a vacuum pump such as a cryopump. ..
  • the pressure in the processing chamber of the ion implantation device becomes a value less than 0.0001 Pa, it may take an excessive time to create such a vacuum state, and it is necessary to use a special vacuum pump. This is because it may occur or it may be difficult to maintain a predetermined pressure.
  • the pressure in the processing chamber of the ion implanter exceeds 0.017 Pa, electron desorption due to collision with gas particles is likely to occur, and by extension, the fluorescence intensity measured by the fluorescence intensity analysis method is adjusted. This is because it may be difficult.
  • the pressure in the processing chamber (vacuum chamber) of the ion implantation apparatus is more preferably set to a value in the range of 0.0005 to 0.012 Pa, and is in the range of 0.001 to 0.008 Pa. It is more preferable to set the value.
  • the third step is a step of injecting ions into the inorganic composition under predetermined conditions.
  • the ion species introduced into the vacuum chamber and, by extension, injected into the inorganic composition are not particularly limited, but are ions of rare gases such as argon, helium, neon, krypton, and xenone; fluorocarbon, hydrogen.
  • ion implantation can be performed more easily on the inorganic composition, and the fluorescence intensity can be easily adjusted regardless of whether the thickness is relatively thick or thin. It is further preferred to implant at least one ion selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, oxygen, argon, helium, neon, xenon, and krypton.
  • the applied voltage at the time of ion implantation is a value within the range of 10 kV to 200 kV.
  • the ion implantation amount dose amount
  • the applied voltage at the time of ion implantation is more preferably set to a value in the range of 12 kV to 150 kV, and further preferably set to a value in the range of 15 kV to 100 kV.
  • the molding step is a molded product having a predetermined shape derived from the inorganic composition before the first step or the inorganic composition obtained after the third step. And so on.
  • Such a molding step is an arbitrary step of forming a predetermined shape in the inorganic composition before the first step or in the inorganic composition obtained after the third step by using a conventionally known method. Is. Therefore, in the inorganic composition before the first step, or in the inorganic composition obtained after the third step, various shapes such as a plate shape, a container shape, a linear shape, and a deformed shape should be obtained. Can be done.
  • the inorganic composition obtained after carrying out the third step is characterized by having excellent mechanical strength and toughness per predetermined thickness. Therefore, the thinning process is carried out, and for example, a plate or container having a thickness of 0.01 to 20 mm is made into a thinner plate or container by using a chemical mechanical polishing apparatus (CMP apparatus) or a cutting apparatus. Is preferable. That is, even with such a thin glass composition, predetermined mechanical strength and toughness can be obtained, which contributes to thinning of liquid crystal display devices, organic EL display devices, and the like. can do.
  • CMP apparatus chemical mechanical polishing apparatus
  • a predetermined resin base material is used.
  • Metal plates, metal foils and the like are preferably laminated.
  • a third embodiment of the present invention is a method for producing the inorganic composition of the first embodiment, which is a method for producing an inorganic composition including the following steps A and B (second production). Method).
  • Step A Place the inorganic composition in a predetermined place in a heating furnace equipped with a photon irradiation device
  • Step B Heat the inorganic composition to 150 to 1000 ° C. and irradiate the inorganic composition with photon. Step of injecting photons into the inorganic composition
  • Step A is a step of preparing a heating furnace 10 equipped with a photon irradiation device 15 as shown in FIG. 8A and arranging the inorganic composition at a predetermined position thereof.
  • a photon irradiation device used in the step A at least one of a xenon lamp, an ultraviolet lamp, a halogen lamp, a near infrared lamp, an LED (Light-Emitting-Diode), or a laser can be used.
  • a device provided with a filament formed of cantal or graphite as a light emitting unit can also be used as a photon irradiation device.
  • the above-mentioned light sources and the like may be used in combination, and further, a condensing means such as a lens may be additionally used. It is preferable to change the shape, output, number, etc. of the photon irradiation device according to the size, shape, etc. of the glass composition to be treated.
  • the heating furnace used in the step A can be composed of an electric furnace, a lamp heating furnace, a processing furnace having a high temperature / heating element filament, for example, a processing furnace provided with a Cantal heating element.
  • the above-mentioned photon irradiation devices are provided at positions and in numbers according to the size and shape of the object to be treated.
  • the heating furnace preferably has a sensor for detecting the temperature inside the furnace, a control unit for controlling the temperature inside the furnace and setting a temperature profile, and the like.
  • Step B is a step of heating the inorganic composition to a value in the range of 150 to 1000 ° C., irradiating the inorganic composition with photons, and injecting photons into the inorganic composition. That is, with respect to the object to be treated (inorganic composition) placed in the predetermined place of the heating furnace as shown in FIG. 8 (a), the temperature suitable for the treatment of the inorganic composition within a predetermined range was set for a predetermined time. Heat.
  • the temperature and time suitable for the treatment of the inorganic composition, and the temperature profile the temperature, time and profile suitable for adjusting the fluorescence intensity referred to in the present invention of the glass composition shall be grasped in advance by experiments and the like. Is preferable.
  • the reason why the temperature range is set to a value in the range of 150 to 1000 ° C. in this treatment is that the fluorescence intensity of the inorganic composition of the present embodiment measured by the fluorescence intensity analysis method can be easily adjusted within a desired range. Because. Further, from the viewpoint that the strengthening treatment can be performed more efficiently, when the target of the strengthening treatment is a glass composition containing soda-lime glass, borosilicate glass, etc. among the inorganic compositions, the temperature range of the inorganic composition in this treatment Is preferably a value within the range below the softening point of the inorganic composition. Therefore, it is more preferable to heat the inorganic composition so that the temperature is below the softening point and is in the range of 200 to 700 ° C., and is in the range of 250 to 600 ° C. It is more preferable to heat the mixture.
  • FIG. 9 is based on JIS K 0120 when three soda-lime glass plates manufactured under the same conditions are subjected to the main treatment under different conditions and then excited by light having a wavelength of 204 nm.
  • the value of fluorescence intensity (RFU) at a wavelength of 400 to 600 nm is taken and shown.
  • the curve A corresponds to the case where the heating temperature is set to 500 ° C. as the treatment condition
  • the curve B corresponds to the case where the heating temperature is set to 200 ° C. as the treatment condition
  • the curve C corresponds to the case where the heat treatment is not performed. To do.
  • the fluorescence intensity measured by the fluorescence fluorescence analysis method is stably, accurately, and suitable. It is understood that the value can be adjusted within the above range. In addition, it can be understood that this treatment step involving heating can effectively adjust the fluorescence intensity measured by the fluorescence intensity analysis method of the inorganic composition, as compared with the case where the heat treatment is not performed.
  • Step B is also a step of injecting photons into the inorganic composition. Therefore, as described above, it is preferable to use at least one photon irradiation device such as a xenon lamp, an ultraviolet lamp, a halogen lamp, a near-infrared lamp, an LED, or a laser. , Infrared, etc.) is preferably set to a value within the range of 0.4 to 5 ⁇ m. The reason for this is that when the wavelength is less than 0.4 ⁇ m, excessive energy is applied, it becomes difficult to adjust the fluorescence intensity measured by the fluorescence spectrophotometry, and the obtained bending strength and impact strength are not stable. This is because there are cases.
  • at least one photon irradiation device such as a xenon lamp, an ultraviolet lamp, a halogen lamp, a near-infrared lamp, an LED, or a laser. , Infrared, etc.
  • Example 1 Preparation of Inorganic Composition
  • a borosilicate glass plate having a thickness of 1.1 mm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm (denoted as sample type A in Table 1) is used as sample 20'in thickness.
  • a soda-lime glass plate (denoted as sample type B in Table 1) having a thickness of 1.1 mm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm is used as a sample 20 ′′, and has a thickness of 1.1 mm, a width of 10 mm, and a length.
  • a plurality of ceramic plates having a diameter of 50 mm (denoted as sample type C in Table 1) were prepared.
  • the content of SiO 2 was 70% by weight and the content of Al 2 O 3 was 10% by weight with respect to the total amount.
  • the heating furnace 10 has an internal space, a housing 11, a stage 13, and a heat insulating property.
  • a heating furnace equipped with the photon irradiation device 15 was prepared.
  • the stage 13 is provided at a predetermined position in the internal space of the housing 11.
  • the photon irradiation device 15 is arranged so as to surround the stage 13.
  • the heating furnace 10 includes a halogen lamp manufactured by FinTech as a photon irradiation device 15. Specifically, it is a line-shaped halogen lamp having a length of 250 mm and has a specification of 200 V / 5 KW. Therefore, photons and heat (indicated by the number 17 in FIG. 8A) extend from the photon irradiation device 15 toward the sample 20, the sample 20', and the sample 20'.
  • FIGS. 1 (a) to 1 (b) show the relationship between the result of the bending test in each sample and the fluorescence intensity measured by the fluorescence intensity analysis method.
  • Vickers hardness test A Vickers hardness test based on JIS Z 2244 was carried out on each sample after the strengthening treatment of Example 1, and the Vickers hardness was measured and evaluated according to the following criteria. The results obtained are shown in Table 1. ⁇ : Vickers hardness is 12 Hv or more. ⁇ : Vickers hardness is 8 Hv or more. ⁇ : Vickers hardness is 4 Hv or more. X: Vickers hardness is less than 4 Hv. 5 (a) to 5 (b) show the shapes and cracks of the indentations 45 and 45a when the sample 20 after the strengthening treatment was impacted with a load of 4.9 N and a load of 9.8 N, respectively. It is a photograph observation of the presence or absence of the occurrence of.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (b) show the relationship between the impact intensity obtained in the impact test on each sample and the fluorescence intensity of the inorganic composition measured by the fluorescence intensity analysis method.
  • FIG. 6 (b) is an enlarged view of the impact marks after the cumulative impact of the sample 20 after the strengthening treatment of Example 1 shown in FIG. 6 (a) was performed a large number of times (25 times). 50 times).
  • Example 2 in the second embodiment, as a heating furnace equipped with a photon irradiation device, a tabletop muffle furnace (KDF P100 manufactured by Denken Co., Ltd.) is provided, and a tabletop muffle furnace (not shown) is provided with a heating element filament (Kanthal AF) in the furnace. ) was prepared as a strengthening processing device. Next, the same sample 20, sample 20 ′, and sample 20 ′′ as in Example 1 were prepared, and as a strengthening treatment, the sample was placed in the center of the tabletop muffle furnace, and the temperature of the sample was raised to 500 ° C. by a heating element filament. After that, irradiation with the heating element filament was continued for about 3 hours.
  • KDF P100 manufactured by Denken Co., Ltd. a tabletop muffle furnace
  • Kanthal AF heating element filament
  • Example 2 the visible light transmittance and the softening point of the sample 20 were measured before and after the strengthening treatment step, but they were 90% or more and 600 ° C. or more, respectively, and no significant difference was observed. It was. Further, before and after the strengthening treatment step, the visible light transmittance and the softening point of the sample 20'were measured, but they were 92% or more and 600 ° C. or more, respectively, and no significant difference was observed.
  • Example 3 an ion implantation device (SHX-III / S manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) was prepared as a strengthening treatment device. Further, after preparing the same sample 20, sample 20 ′′, and sample 20 ′′ as in Example 1 and performing ion implantation into the sample 20, sample 20 ′′, and sample 20 ′′ as a strengthening treatment under the following conditions. , Fluorescence intensity and the like were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results obtained are shown in Table 1. In Example 3, the visible light transmittance and the softening point of the sample 20 were measured before and after the strengthening treatment step, but they were 90% or more and 600 ° C. or more, respectively, and no significant difference was observed. It was. Further, before and after the strengthening treatment step, the visible light transmittance and the softening point of the sample 20'were measured, but they were 92% or more and 600 ° C. or more, respectively, and no significant difference was observed.
  • Ion generating gas Ar Gas flow rate: 100 sccm Duty ratio: 0.5% Applied voltage: 100kV Chamber pressure: 0.005 Pa Pulse width: 5 ⁇ sec Processing time (ion implantation time): 5 seconds
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the same heating furnace 10 as in Example 1 was prepared as the strengthening treatment device, and as shown in FIG. 8B, the photon irradiation device 15 and the stage 13 in the internal space of the heating furnace 10 A silicon shielding plate 19 was installed between the two. Other than that, the same sample 20, sample 20 ′, and sample 20 ′′ as in Example 1 were prepared, and after performing the strengthening treatment under the same conditions as in Example 1, the fluorescence intensity and the like were measured in the same manner as in Example 1. And evaluated. The results obtained are shown in Table 1.
  • the silicon shielding plate 19 has a property that it transmits infrared rays having a wavelength of 1.1 ⁇ m or more, but does not transmit light having a wavelength shorter than 1.1 ⁇ m.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the same sample 20, sample 20 ′′, and sample 20 ′′ as in Example 1 were prepared, and the sample 20, sample 20 ′′, and sample 20 ′′ were evaluated without performing the strengthening treatment. The results obtained are shown in Table 1. 5 (c) to 5 (d) show indentations 41, 41a and cracks 43, 43a when a load of 1.9 N and a load of 4.9 N are applied to the sample 20 obtained in Comparative Example 2. It is what I observed.
  • the inorganic composition contains at least one selected from glass or non-glass ceramics. It has become possible to provide an inorganic composition which is superior in mechanical strength as compared with the conventional one, is also excellent in toughness considered to be a reciprocal property, is easy to inspect in manufacturing, and is also excellent in productivity. Further, according to the method for producing an inorganic composition of the present invention, it has become possible to stably and easily produce an inorganic composition in which the fluorescence intensity is adjusted to a predetermined value without performing liquid treatment or high pressure treatment.
  • the present invention can be widely applied to soda lime glass, borosilicate glass, and non-glass-based ceramics, which are widely used at present. It is expected to be expanded and contribute to a wide range of applications such as protective glass, glass containers for cosmetics, flat glass for windows, flat glass for automobiles, floor tiles, and tableware.

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Abstract

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、機械的強度及び靭性等が優れ、生産性にも優れる無機組成物等を提供する。　成分として、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１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を３００ＭＰａ以上の値であって、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、蛍光光度分析法によって測定される、波長２６０～６００ｎｍでの蛍光強度が３０００ＲＦＵ以下の値であり、フォトン照射装置を備えた加熱炉の所定場所に当該無機組成物を配置し、当該無機組成物を、１５０～１０００℃に加熱するとともに、当該無機組成物にフォトンを照射することによって製造される無機組成物等である。

Description

無機組成物及び無機組成物の製造方法
　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、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とともに、当該無機組成物の、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以下の値とし、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、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とともに、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以下の値とし、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、Ｐ2Ｏ5、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、Ｐ2Ｏ5、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、τ３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、Ｒ０＝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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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 (7)

  1. 　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以下の値とすることを特徴とする無機組成物。
  2. 　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
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