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公開番号2023012551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-01-25
出願番号2022181682,2020117154
出願日2022-11-14,2015-10-08
発明の名称金属酸化物濃度勾配を有するガラスおよびガラスセラミック
出願人コーニング インコーポレイテッド
代理人個人
主分類C03C 3/097 20060101AFI20230118BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】改善された破壊抵抗及び損傷抵抗を示すガラス系物品で、ゼロではない金属酸化物濃度勾配または厚さの相当な部分に沿って変動する金属酸化物濃度を示すガラス系物品を提供する。
【解決手段】ガラス基体において、45モル%から75モル%の範囲の量のSiO2、5モル%から28モル%の範囲の量のAl2O3、0.1モル%から10モル%の範囲の量のP2O5、および5モル%未満の量のMgO、を含み、RxOで表される金属酸化物の総量(モル%)とAl2O3の量(モル%)との間の差(RxO-Al2O3)が、0から3の範囲にあり、RxOはAg2O,Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,Cs2O,MgO,CaO、およびZnOの合計であり、B2O3を実質的に含まず、かつ、TiO2を実質的に含まない、組成とする。
【選択図】図39
特許請求の範囲【請求項1】
ガラス基体において、
45モル%から75モル%の範囲の量のSiO
2

5モル%から28モル%の範囲の量のAl
2

3

0.1モル%から10モル%の範囲の量のP
2

5
、および
5モル%未満の量のMgO、
を含み、

x
Oで表される金属酸化物の総量(モル%)とAl
2

3
の量(モル%)との間の差(R
x
O-Al
2

3
)が、0から3の範囲にあり、R
x
Oは前記ガラス基体中のAg

O,Li

O,Na

O,K

O,Rb

O,Cs

O,MgO,CaO、およびZnOの合計であり、
当該ガラス基体がB
2

3
を実質的に含まず、かつ、
当該ガラス基体がTiO
2
を実質的に含まない、ガラス基体。
続きを表示(約 320 文字)【請求項2】
Al
2

3
が5モル%から20モル%の範囲の量で存在する、請求項1に記載のガラス基体。
【請求項3】
0モル%から6モル%の範囲の量のNa
2
Oをさらに含む、請求項1に記載のガラス基体。
【請求項4】
0モル%から2モル%の範囲の量のZnOをさらに含む、請求項1に記載のガラス基体。
【請求項5】
ZrO
2
を実質的に含まない、請求項1に記載のガラス基体。
【請求項6】
0モル%から2モル%の範囲の量のSnO
2
をさらに含む、請求項1に記載のガラス基体。

発明の詳細な説明【関連出願の説明】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、2015年7月21日に出願された米国仮特許出願第62/194967号、2015年6月4日に出願された米国仮特許出願第62/171110号、2015年2月18日に出願された米国仮特許出願第62/117585号、2014年10月8日に出願された米国仮特許出願第62/061372号の米国法典第35編第119条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
続きを表示(約 2,700 文字)【技術分野】
【0002】
本開示は、改善された破壊抵抗を含む改善された損傷抵抗を示すガラス系物品に関し、より詳しくは、ゼロではない金属酸化物濃度勾配または厚さの相当な部分に沿って変動する金属酸化物濃度を示すガラスおよびガラスセラミック物品に関する。
【背景技術】
【0003】
ガラス系物品は、そのような物品の表面に大きい傷をもたらし得る激しい衝撃をしばしば経験する。そのような傷は、表面から約200マイクロメートルまでの深さにまで延在することがある。従来、そのような傷をガラスにもたらすかもしれない破損を防ぐために、熱強化されたガラスが使用されてきた。何故ならば、熱強化されたガラスは、大抵、大きい圧縮応力(CS)層(例えば、ガラスの全厚の約21%)を示し、これが、傷の伝搬を防ぎ、それゆえ、破損を防ぐことができるからである。熱強化により生じる応力プロファイルの一例が図1に示されている。図1において、熱処理されたガラス系物品100は、第1の表面101、厚さt
1
、および表面CS110を有する。このガラス系物品100は、第1の表面101から、ここに定義されるような層の深さ(DOL)130まで減少するCSを示し、この層の深さで、応力は、圧縮応力から引張応力に変化し、最大中央張力(CT)120に到達する。
【0004】
熱強化は、現在、厚いガラス系物品(すなわち、厚さt
1
が約3ミリメートル以上のガラス系物品)に限られている。何故ならば、熱強化および所望の残留応力を達成するために、そのような物品のコアと表面の間に、十分な温度勾配が形成されなければならないからである。そのような厚い物品は、ディスプレイ(例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電化製品)、建物(例えば、窓、シャワーパネル、カウンター甲板など)、輸送機関(例えば、自動車、列車、航空機、航海用船舶など)、電化製品、または優れた破壊抵抗を要求するが薄い軽量の物品を必要とする任意の用途などの多くの用途において、望ましくないかまたは実用的ではない。
【0005】
公知の化学強化されたガラス系物品は、熱強化されたガラス系物品の応力プロファイルを示さないが、化学強化は、熱強化と同じ様式でガラス系物品の厚さにより制限されない。化学強化(例えば、イオン交換法による)により生じる応力プロファイルの一例が、図2に示されている。図2において、化学強化されたガラス系物品200は、第1の表面201、厚さt
2
、および表面CS210を有する。このガラス系物品200は、第1の表面201から、ここに定義されるようなDOC230まで減少するCSを示し、この層の深さで、応力は、圧縮応力から引張応力に変化し、最大CT220に到達する。図2に示されるように、そのようなプロファイルは、平らなCT領域、もしくは引張応力が一定またはほぼ一定のCT領域、および大抵、図1に示された最大中央値と比べて、より小さい最大CT値を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、改善された破壊抵抗を示す薄いガラス系物品が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の第1の態様は、厚さ(t)(例えば、約3ミリメートル以下、約1ミリメートル以下、または約0.5ミリメートル以下)を画成する、第1の表面とその第1の表面の反対にある第2の表面、およびその厚さに沿って延在する応力プロファイルを有するガラス系物品に関する。1つ以上の実施の形態において、約0・tから0.3・tまで、および0.7・t超からの厚さ範囲の間の応力プロファイルの全ての点が、約-0.1MPa/マイクロメートル未満、または約0.1MPa/マイクロメートル超の正接を持つ。
【0008】
実施の形態において、そのガラス系物品は、その厚さの相当な部分または全厚に沿って変動するゼロではない金属酸化物濃度を有する。金属酸化物濃度の変動は、ここでは、勾配と称されることがある。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、約0・tから0.3・tまでの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、約0・tから0.35・tまで、約0・tから0.4・tまで、約0・tから0.45・tまで、または約0・tから0.48・tまでの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。この金属酸化物は、そのガラス系物品に応力を生じさせると記載されることがある。金属酸化物濃度の変動は、約100マイクロメートルの厚さセグメントに沿って約0.2モル%の変化を含むことがある。この濃度の変動は、上記の厚さ範囲に沿って連続的であることがある。いくつかの実施の形態において、濃度の変動は、約10マイクロメートルから約30マイクロメートルの範囲の厚さセグメントに沿って連続的であることがある。
【0009】
いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第1の表面から、その第1の表面と第2の表面の間の地点まで減少し、その地点から第2の表面まで増加する。
【0010】
ここに用いたように、その金属酸化物は、強化イオンまたはガラス系物品にCSを生じさせるイオンを含む。いくつかの実施の形態において、その金属酸化物は、ガラス系基体中の全金属酸化物の全ての最大のイオン直径を有する。1つ以上の実施の形態において、金属酸化物は、アルカリ金属酸化物、または異なる金属酸化物またはアルカリ金属酸化物の組合せを含むことがある。例示の金属酸化物としては、Ag
2
Oが挙げられる。例示のアルカリ金属酸化物としては、Li
2
O、Na
2
O、K
2
O、Rb
2
O、およびCs
2
Oのいずれか1つ以上が挙げられる。その金属酸化物は、このガラス系物品の相当な部分または全厚に沿って変動する、その特定の金属酸化物のゼロではない濃度で存在してよい。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第1の表面から、第1の表面と第2の表面の間の地点まで減少し、その地点から第2の表面まで増加する。その金属酸化物の濃度は、その地点でゼロではないであろう。
(【0011】以降は省略されています)

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