特許 7648357 可撓性および／または折畳み可能な物品ならびに可撓性および／または折畳み可能な物品の手配方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-10

(45)【発行日】2025-03-18

(54)【発明の名称】可撓性および／または折畳み可能な物品ならびに可撓性および／または折畳み可能な物品の手配方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 21/00 20060101AFI20250311BHJP

【ＦＩ】

C03C21/00 101

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020157794

(22)【出願日】2020-09-18

(62)【分割の表示】P 2018164427の分割

【原出願日】2018-09-03

(65)【公開番号】P2020200238

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2021-05-06

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-10

(31)【優先権主張番号】10 2017 120 320.6

(32)【優先日】2017-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】10 2018 110 500.2

(32)【優先日】2018-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】504299782

【氏名又は名称】ショット アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＳＣＨＯＴＴ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｈａｔｔｅｎｂｅｒｇｓｔｒ． １０， ５５１２２ Ｍａｉｎｚ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】マークス ハイス－シュケ

(72)【発明者】

【氏名】マティアス ヨッツ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァネッサ ヒラー

【合議体】

【審判長】宮澤 尚之

【審判官】小野 久子

【審判官】後藤 政博

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０３７５８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０５１５１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５００１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０８９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２３５７３（ＷＯ，Ａ２）

【文献】国際公開第２０１７／０９４６８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／００７０１４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C03C21/00

C03C1/00-14/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学強化処理されたホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスから成る物品であって、
前記ガラス中のＬｉ _２ Ｏ＋Ｎａ _２ Ｏの割合は、５重量％超であり、
マルテンス硬さは、少なくとも１０００ＭＰａであり、
前記物品は、破壊じん性Ｋ_Ｉｃと、圧縮応力ＣＳと、押込み深さ特性値ｘ_ｃと、物品厚さｄと、を有し、
前記物品について、

【数1】

が満たされており、
ここで、

【数2】

である場合、

【数3】

であり、

【数4】

である場合、Ｂ＝０であり、

【数5】

である場合、Ｂ＝０であり、かつ
ｍ＝１メートルであり、
ｘ_ｃは、少なくとも２μｍであり、かつ
ＵｅＰは、少なくとも８００ＭＰａであり、ＣＳは、少なくとも８００ＭＰａであり、かつ
前記物品は、前記物品と、付加的に、化学強化処理されたガラスから成る少なくとも１つの他の物品と、を含む物品のセットに含まれており、マルテンス硬さは、少なくとも１０００ＭＰａであり、
前記他の物品は、破壊じん性Ｋ_Ｉｃと、圧縮応力ＣＳと、押込み深さ特性値ｘ_ｃと、物品厚さｄと、を有し、
前記他の物品について、

【数6】

が満たされており、
ここで、

【数7】

である場合、

【数8】

であり、

【数9】

である場合、Ｂ＝０であり、

【数10】

である場合、Ｂ＝０であり、かつ
ｍ＝１メートルであり、
ｘ_ｃは、少なくとも２μｍであり、かつ
ＵｅＰは、少なくとも８００ＭＰａであり、ＣＳは、少なくとも８００ＭＰａである、物品。

【請求項2】

ｘ_ｃは、少なくとも６μｍである、
請求項１記載の物品。

【請求項3】

ｘ_ｃは、少なくともｄ／１５である、
請求項１または２記載の物品。

【請求項4】

前記ガラスの弾性率は、４０ＧＰａ～２００ＧＰａの範囲内である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の物品。

【請求項5】

前記破壊じん性Ｋ_Ｉｃは、０．４ＭＰａ・√ｍより大きい、
請求項１から４までのいずれか１項記載の物品。

【請求項6】

前記押込み深さ特性値ｘ_ｃは、最大５０μｍである、
請求項１から５までのいずれか１項記載の物品。

【請求項7】

前記物品厚さは、５μｍ～５００μｍの範囲内である、
請求項１から６までのいずれか１項記載の物品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可撓性および／または折畳み可能な物品と、その使用と、可撓性および／または折畳み可能な物品の手配方法と、に関する。物品は透明な脆性材料から、とりわけガラス、ガラスセラミック、セラミックまたは結晶等から成る。かかる物品はとりわけ、ディスプレイカバーとして、とりわけディスプレイの保護カバーとして、例えばスマートフォンまたはタブレットまたはＴＶ機器等において使用される。かかる物品は、例えばＯＬＥＤまたはＬＥＤ等の電子部品用の基板としても使用することができる。

【背景技術】

【0002】

脆性材料は、特定の荷重限界までしか曲げることができない。この荷重限界は、実に多くの種々の材料パラメータおよび強度パラメータに依存する。現在の物品は、所望の曲げ半径に関する顧客の要求を未だ達成できていない。

【0003】

可撓性のディスプレイに生じる荷重事例は、３つのグループに分けることができる。
１）曲げによる引張荷重
２）例えばディスプレイへの物の落下または製品の落下等により生じる衝撃荷重
３）例えば硬質の物等の引っ掻きによる荷重

【0004】

従来技術では、容認できる荷重特性を有する物品は存在していなかった。この荷重特性は、例えば弾性率、ポアソン比、破壊じん性、圧縮応力、押込み深さ特性値、物品厚さ、硬度、密度および未臨界亀裂成長時の特性等の、実に多くの種々の材料パラメータおよび強度パラメータに依存する。これら種々のパラメータが荷重特性に及ぼす影響は複雑である。その上、これらのパラメータ間にも多様な相互作用が生じる。全てのパラメータを最適化することは、これまでは成功しなかった。また、これまでは、かかる多くのパラメータのうち、荷重特性を改善するために特に関連するパラメータを特定することにも成功していない。その上、特に関連するパラメータだけでなく、特に関連するパラメータを関係付けてその関係から荷重特性を推定できる、これらのパラメータ間に存在する関係を見出すことも望ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の課題は、曲げによる荷重を受けたときの平均寿命が長くなった物品と、かかる物品の手配方法と、を実現することである。「平均寿命が長くなった」とは、その物品が従来技術の物品よりも長期間にわたって、本願にて挙げた荷重に耐えられることを意味する。かかる改善された曲げ性により、割らずにより小さい半径を達成することができる。よって「平均寿命が長くなった」とは、その物品が従来技術と比較して、割れる前により小さい半径に曲がることができることも意味する。本発明の課題は、不具合確率が同じである場合に本発明の物品の方がより高い荷重（より小さい曲げ半径）を達成することができる物品、または逆に、所与の荷重（曲げ半径）の場合に本発明の物品の方が不具合確率が低くなる物品と、かかる物品の製造方法と、を実現することである。本発明の課題はまた、衝撃荷重および／または引っ掻き荷重を受けたときの平均寿命が長くなった物品と、かかる物品の手配方法と、を実現することである。さらに、本発明の課題はとりわけ、曲げによる荷重および／または衝撃荷重および／または引っ掻き荷重を受けたときの物品の平均寿命が長くなった物品と、その手配方法と、を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題は、本発明によって解決される。

【0007】

一実施形態では本発明は、曲げ特性が改善された、透明な脆性材料から成る物品の手配方法に関する。

【0008】

一実施形態では本発明は、透明な脆性材料から成る物品を手配するための方法であって、
ａ）物品のセットの個々の物品の以下のパラメータ
ｉ．破壊じん性Ｋ_Ｉｃ
ii．圧縮応力ＣＳ
iii．押込み深さ特性値ｘ_ｃ
iv．物品厚さｄ
を求めるステップと、
ｂ）前記セットのうち、以下の数式

【数1】

を満たす物品を選択するステップと
を有し、
ここで、

【数2】

である場合、

【数3】

であり、

【数4】

である場合、Ｂ＝０であり、

【数5】

である場合、Ｂ＝０であり、
ｍ＝１メートルであり、
ｘ_ｃ＞０μｍであり、
ＵｅＰ＞２５０ＭＰａである、
方法に関する。

【0009】

この数式を使用する際には、長さｘ_ｃおよびｄを単位メートルで、応力ＣＳおよびＵｅＰを単位ＭＰａで、破壊じん性Ｋ_Ｉｃを単位ＭＰａ・√ｍで使用する。数３９５、０．８４３および２．３７はそれぞれ無単位である。上記数式において、引張応力は正で、圧縮応力は負で使用すべきである。よって、圧縮応力であるＣＳは負の数である。

【0010】

個々の物品の上記パラメータ破壊じん性Ｋ_Ｉｃ、圧縮応力ＣＳ、押込み深さ特性値ｘ_ｃおよび物品厚さｄの測定は、どの個々の物品においても必ず直接行わなければならないものではない。個々の物品のパラメータの測定は、例えば１つまたは複数の参照物品を用いて間接的に行うこともできる。本発明では、個々の物品のパラメータを推定できる参照物品に基づいてパラメータを測定することにより、個々の物品の本発明のパラメータを求めることができる。例えば、同一ロットの各物品間でパラメータに差がない、または有意でない限りにおいて、１つの製造ロットの中で１つまたは複数のパラメータの測定は、選択された物品自体では直接行わずに、同一ロットのうち１つまたは複数の参照物品において行うことができる。ここで「有意でない差」とは、有利には、同一ロットにおける最大値と最小値との差が最大２０％であること、さらに有利には最大１５％であること、さらに有利には最大１０％であること、さらに有利には最大５％であること、さらに有利には最大２％であること、さらに有利には最大１％であることをいう。

【0011】

特に有利には、１つまたは複数の参照物品を用いて各物品の破壊じん性Ｋ_Ｉｃを求める。このパラメータに関しては、各物品間の差が特に小さいので、破壊じん性Ｋ_Ｉｃはかかる間接測定に特に適している。

【0012】

一実施形態では本発明は、曲げ特性が改善された、透明な脆性材料から成る物品に関する。

【0013】

一実施形態では本発明は、透明な脆性材料から成る物品であって、当該物品は、破壊じん性Ｋ_Ｉｃと、圧縮応力ＣＳと、押込み深さ特性値ｘ_ｃと、物品厚さｄと
を有し、当該物品については、以下の数式

【数6】

が満たされており、
ここで、

【数7】

である場合、

【数8】

であり、

【数9】

である場合、Ｂ＝０であり、

【数10】

である場合、Ｂ＝０であり、
ｍ＝１メートルであり、
ｘ_ｃ＞０μｍであり、
ＵｅＰ＞２５０ＭＰａである、
物品に関する。

【0014】

本発明には、上記特性を有するｎ個の物品のセットも含まれる。物品数ｎは有利には、少なくとも２，３，４，５，１０，２０，５０であるか、または少なくとも１００にもなる。かかる「物品のセット」は、当該複数の物品が空間的にまとまっており、規定通りに選択されており、他の使用のために手配されたものであることによって特徴付けられる。「物品のセット」は有利には、上記の特性を有しない物品を含まず、上記の特性を有する物品のみを含む。とりわけ、「物品のセット」との文言は有利には、上記の特性を有しないので本発明のセットに属しない他の物品が存在する場合には、セットに属する物品が当該他の物品から空間的に分離されていることも意味する。とりわけ、物品のセットに属する物品は、有利には同一の製造ロットに由来するものである。

【0015】

本発明における透明な材料とは、有利には、２ｍｍの厚さの場合に当該材料が示す、３８０～８００ｎｍのスペクトルのうち５０ｎｍ幅の領域、特に有利には２５０ｎｍ幅の領域の電磁波の純透過率が、２５％超、さらに有利には６０％超、さらに有利には８０％超、さらに有利には９０％超、特に有利には９５％超である材料である。

【0016】

本発明における脆性材料とは有利には、０．１μｍ^－１／２超の脆性Ｓ、さらに有利には０．２μｍ^－１／２超、さらに有利には０．５μｍ^－１／２超、さらに有利には０．８μｍ^－１／２超、さらに有利には１μｍ^－１／２超、さらに有利には１．５μｍ^－１／２超、さらに有利には２μｍ^－１／２超の脆性Ｓを有する材料である。有利には脆性Ｓは、最大２０μｍ^－１／２、さらに有利には最大１８μｍ^－１／２、さらに有利には最大１５μｍ^－１／２、さらに有利には最大１２μｍ^－１／２、さらに有利には最大１０μｍ^－１／２、さらに有利には最大９μｍ^－１／２、さらに有利には最大８μｍ^－１／２である。有利には脆性Ｓは、０．１μｍ^－１／２～２０μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には０．２μｍ^－１／２～１８μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には０．５μｍ^－１／２～１５μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には０．８μｍ^－１／２～１２μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には１μｍ^－１／２～１０μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には１．５μｍ^－１／２～９μｍ^－１／２の範囲内、さらに有利には２μｍ^－１／２～８μｍ^－１／２の範囲内である。ここで脆性Ｓとは、ヴィッカース硬さＨと破壊じん性Ｋ_Ｉｃとの比
Ｓ＝Ｈ／Ｋ_Ｉｃ
をいう。

【0017】

この比は、Lawn, B. R.; Marshall D. B.;; ≪Hardness, Toughness, and Brittleness: An Indentation Analysis≫; Journal of the American Ceramic Society (1979)”中の解説では、脆性を表す尺度として使用されている。当業者には、かかる脆性をどのようにして実験により測定するかは知られている。有利には脆性は、“Sehgal, J.; Ito, S.;≪Brittleness of glass≫; Journal of Non-Crystalline Solids (1999)”中の解説に従って測定される。

【0018】

透明な脆性材料は有利には、ガラス、ガラスセラミック、セラミックおよび結晶から成る群から選択される。有利な結晶は、サファイヤ、ダイヤモンド、コランダム、ルビー、トパーズ、石英および正長石から成る群から選択されたものである。サファイヤが、特に有利な結晶である。特に有利なのは、透明な脆性材料がガラスまたはガラスセラミックであることであり、さらに特に有利なのはガラスであることである。特に有利には、透明な脆性材料はホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスである。有利には、本発明の材料中のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏの割合、とりわけ本発明のガラス中のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏの割合は、１重量％超、さらに有利には３重量％超、さらに有利には５重量％超である。特に有利な実施形態では、本発明の材料、特に本発明のガラスはＮａ_２Ｏを含有するが、Ｌｉ_２Ｏ，Ｒｂ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏを含有しない。本願明細書において、材料とりわけガラスが「ある成分を含有しない」、または「特定の成分を含まない」という場合、これは、当該成分が材料中またはガラス中に不純物として存在してもよい場合がある、という意味である。つまり、当該成分は有意な量で添加または含有されない、ということである。有意でない量とは、本発明では１０００ｐｐｍ未満、有利には５００ｐｐｍ未満の量であり、大抵有利なのは１００ｐｐｍ未満の量である。

【0019】

他に保護メカニズムを用いずに脆性材料を曲げると、凸側に引張応力が生じ、閾値を超えるとこの引張応力が破壊を引き起こす。本願では、上記の関係式の耐久性パラメータＵｅＰが２５０ＭＰａを上回るように、パラメータ破壊じん性Ｋ_Ｉｃ、圧縮応力ＣＳ、押込み深さ特性値ｘ_ｃおよび物品厚さｄを選択すると、特に可撓性および／または折畳み可能な物品が得られることが発見された。ＵｅＰは引張応力の次元を有し、単位ＭＰａで表される。つまり驚くべきことに、パラメータ破壊じん性Ｋ_Ｉｃ、圧縮応力ＣＳ、押込み深さ特性値ｘ_ｃおよび物品厚さｄと、耐久性パラメータＵｅＰとの間に上述の関係式が成り立ち、かつＵｅＰが２５０ＭＰａを上回る場合、透明な脆性材料から成る物品は曲げ荷重下で特に長寿命であることが発見された。有利には、ＵｅＰは少なくとも３００ＭＰａ、さらに有利には少なくとも３５０ＭＰａ、さらに有利には少なくとも４００ＭＰａ、さらに有利には少なくとも４５０ＭＰａ、非常に特に有利には少なくとも５００ＭＰａ、さらに有利には少なくとも６００ＭＰａ、さらに有利には少なくとも７００ＭＰａ、さらに有利には少なくとも８００ＭＰａである。有利には、ＵｅＰは最大１，０００，０００ＭＰａ、さらに有利には最大１００，０００ＭＰａ、さらに有利には最大２０，０００ＭＰａ、さらに有利には最大１０，０００ＭＰａ、さらに有利には最大７，５００ＭＰａ、さらに有利には最大５，０００ＭＰａ、さらに有利には最大４，０００ＭＰａ、さらに有利には最大３，０００ＭＰａ、さらに有利には最大２，０００ＭＰａである。有利には、ＵｅＰは２５０ＭＰａ超かつ１，０００，０００ＭＰａ以下、さらに有利には３００ＭＰａ～１００，０００ＭＰａ、さらに有利には３５０ＭＰａ～２０，０００ＭＰａ、さらに有利には４００ＭＰａ～１０，０００ＭＰａ、さらに有利には４５０ＭＰａ～７，５００ＭＰａ、さらに有利には５００ＭＰａ～５，０００ＭＰａ、さらに有利には６００ＭＰａ～４，０００ＭＰａ、さらに有利には７００ＭＰａ～３，０００ＭＰａ、さらに有利には８００ＭＰａ～２，０００ＭＰａの範囲内である。

【0020】

本発明の物品は有利には、（曲げ）軸まわりに可撓性および／または折畳み可能である。有利には、曲げ軸は物品の長手軸に対して垂直に配置されている。本発明の物品は有利には（曲げ）軸まわりに可撓性および／または折畳み可能であり、（曲げ）軸は有利には物品の長手軸に対して垂直に配置されており、物品は１００，０００回の曲げ過程および／または折畳み過程に割れずに耐える。本発明の物品は有利には（曲げ）軸まわりに可撓性および／または折畳み可能であり、（曲げ）軸は有利には物品の長手軸に対して垂直に配置されており、物品は２００，０００回の曲げ過程および／または折畳み過程に割れずに耐える。１回の曲げ過程および／または折畳み過程は、曲がっていない状態から曲げ半径を最大２０ｍｍ、最大１０ｍｍ、最大５ｍｍ、または最大２ｍｍとして曲がった状態に物品を曲げ、かつ／または折畳むことであり得る。物品の長手軸に対して垂直に配置された曲げ軸が特に有利となるのは、当該物品がディスプレイカバーとして、とりわけディスプレイの保護カバーとして、例えばスマートフォン等において使用される場合である。この曲げ軸は有利には、曲げることおよび／または折畳むことによって物品が実質的に２等分になるように配置される。かかる軸まわりに曲げるかつ／または折畳むことによって、例えばスマートフォン、または他の有利には可搬性の電子機器、例えば電子ブック等を、開閉することができる。

【0021】

当業者には、上述の有利な破壊じん性Ｋ_Ｉｃ、圧縮応力ＣＳ、押込み深さ特性値ｘ_ｃおよび物品厚さｄを有する物品をどのようにして得ることができるかは知られている。しかし、上述のパラメータと耐久性パラメータＵｅＰとの間に上述の関係式が成り立ち、かつＵｅＰが２５０ＭＰａを上回るように当該パラメータを選択すると、優れた荷重特性を有する物品が得られることは、当業者には従来知られていなかった。よって、本発明は上述の関係式の開示によって、当業者が、優れた特性を有する本発明の物品を得ることを可能にするものである。

【0022】

本発明では「破壊じん性」Ｋ_Ｉｃとは、引張応力下での破壊じん性（モードＩ）をいう。この破壊じん性は単位ＭＰａ・√ｍで表され、有利には、ＡＳＴＭ規格Ｃ１４２１－１５（第９頁以降）に記載されている「予亀裂導入法」により測定される。破壊じん性Ｋ_Ｉｃは有利には、１つまたは複数の参照物品を用いて求められる。有利には、破壊じん性Ｋ_Ｉｃを測定するために使用される物品は強化処理されておらず、とりわけ化学強化処理されていない。有利には、Ｋ_Ｉｃは０．４ＭＰａ・√ｍより大きい。さらに有利には、Ｋ_Ｉｃは少なくとも０．４５ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．５ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．６ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．７ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．８ＭＰａ・√ｍである。有利には、Ｋ_Ｉｃは最大１００ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には最大７５ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には最大５０ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には最大１０ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には最大８ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には最大５ＭＰａ・√ｍである。有利にはＫ_Ｉｃは、０．４ＭＰａ・√ｍ超かつ１００ＭＰａ・√ｍ以下の範囲内、さらに有利には０．４５ＭＰａ・√ｍ～７５ＭＰａ・√ｍの範囲内、さらに有利には０．５ＭＰａ・√ｍ～５０ＭＰａ・√ｍの範囲内、さらに有利には０．６ＭＰａ・√ｍ～１０ＭＰａ・√ｍの範囲内、さらに有利には０．７ＭＰａ・√ｍ～８ＭＰａ・√ｍの範囲内、さらに有利には０．８ＭＰａ・√ｍ～５ＭＰａ・√ｍの範囲内である。

【0023】

曲げたときの寿命をさらに延ばすためには、物品に生じる応力分布を変化させることもできる。有利には物品は強化処理されており、とりわけ熱強化処理および／または化学強化処理されており、特に有利には化学強化処理されている。例えば、物品とりわけガラス物品を、元素交換によって化学強化処理することができる。その際には通常は、物品中の小さいアルカリイオンが、より大きなアルカリイオンと交換される。ここで典型的なのは、より小さいナトリウムがカリウムと置換されることである。しかし本発明では、非常に小さいリチウムがナトリウムまたはカリウムと置換されることもある。本発明では、アルカリイオンを銀イオンと置換することも可能である。さらに、アルカリイオンと同一の原理でアルカリ土類イオンを互いに交換することもできる。有利にはこのイオン交換は、溶融塩から成る槽中で物品表面と塩槽との間で行われる。かかる槽は「強化処理槽」とも称される。交換を行う際には、純粋な溶融塩、例えば溶融したＫＮＯ_３等を使用することができる。また、塩類混合物または塩類と他の成分との混合物を使用することもできる。物品内部において規定通りに調整された圧縮付勢プロファイルを生じさせると、曲げられた物品の信頼性をさらに向上させることができる。これは、多段階で化学交換プロセスを行うことにより達成することができる。また、イオン注入によっても、所望の圧縮付勢プロファイルを生じさせることができる。

【0024】

小さいイオンを大きいイオンと交換することにより、その交換ゾーンにおいて圧縮応力が生じ、交換プロセスが１回である場合、この圧縮応力はガラスの表面から中央に向かって相補誤差関数に従って下降していく。その最大圧縮応力はガラス表面の直ぐ下方に生じ、以下「ＣＳ」（compressive stress）という。ＣＳは応力であり、単位ＭＰａで表される。有利には、ＣＳは折原製作所の測定機器ＦＳＭ‐６０ＬＥを用いて測定される。

【0025】

有利には、ＣＳは２００ＭＰａより大きい。さらに有利には、ＣＳは少なくとも４００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも６００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも８００ＭＰａである。有利には、ＣＳは最大２００００ＭＰａであり、さらに有利には最大１００００ＭＰａであり、さらに有利には最大５０００ＭＰａであり、さらに有利には最大３０００ＭＰａである。有利にはＣＳは、２００ＭＰａ超かつ２００００ＭＰａ以下の範囲内、さらに有利には４００ＭＰａ～１００００ＭＰａの範囲内、さらに有利には６００ＭＰａ～５０００ＭＰａの範囲内、さらに有利には８００ＭＰａ～の３０００ＭＰａの範囲内である。ここで掲げた値は、ＣＳの絶対値を示している。本発明の数式では、ＣＳは上記にて説明したように、負の数として使用しなければならない。

【0026】

１段階の元素交換を行った場合の付勢プロファイルの形状は、上記のように相補誤差関数に従ったものとなる。拡散係数Ｄはイオン種ごとに異なり、また、温度および材料が異なる場合も異なってくる。拡散係数Ｄは単位ｍ^２／ｓで測定される。拡散係数Ｄと強化処理時間ｔとによって、押込み深さ特性値ｘ_ｃを

【数11】

によって計算することができる。強化処理時間ｔとは、物品が強化処理槽中にある時間である。この時間は自動的に求めることができ、または手動の時間計測により求めることができる。拡散係数Ｄは本発明では、多数の異なる手法を用いて求めることができる。有利には拡散係数は、規定の強化処理温度と時間とによる交換されたイオンの深さプロファイルを用いて計算される。この深さプロファイルは、例えばＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を用いて測定することができる。これに代えて、ＴｏＦ‐ＳＩＭＳ法（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）を用いることもできる。ＴｏＦ‐ＳＩＭＳ法では、イオンビームを用いて衝撃を与えて物品表面から材料を放出させ、このようにして生成されたイオンの組成を測定する。このように衝撃を与えて材料を放出させることにより、物品の奥深くまで「掘り下げて」、イオンプロファイルの変化を検出することができる。当業者に知られている適した手法は他にもある。

【0027】

「交換されたイオン」とは本発明では、化学強化処理の交換プロセスによって、交換ゾーンにおける当該イオンの濃度の方が基礎材料における濃度より増加したイオンをいう。交換されたイオンの濃度は、物品の表面から内部に向かって下降していく。上記の数式

【数12】

に依存せずに、例えばＴｏＦ‐ＳＩＭＳまたはＥＤＸを用いて求められたイオン深さプロファイルから、交換されたイオン（有利にはＫイオン）のイオン濃度が表面と基礎材料との間の濃度差の１５．７３％まで下降する深さとして、押込み深さ特性値ｘ_ｃを求めることもできる。というのも化学強化処理後は、交換されたイオンの濃度は相補誤差関数に従って表面の濃度からバルク中の濃度まで下降していくからである。

【数13】

【0028】

つまり、ｘ＝ｘ_ｃの場合には
c(x_c) = erfc(1)≒15.73%
が成り立つ。

【0029】

つまり、深さｘ＝ｘ_ｃの場合に、基礎割合を超える割合は、表面における最大割合の約１５．７３％となる。

【0030】

したがって押込み深さ特性値ｘ_ｃは、
c_ion (x_c)＝c_ion (bulk)＋0.1573・(c_ion (surface)－c_ion (bulk))
が成立する深さである。

【0031】

同式中、ｃ_ｉｏｎ（ｂｕｌｋ）は基礎材料中の交換されたイオンの濃度を示しており、ｃ_ｉｏｎ（ｓｕｒｆａｃｅ）は物品の表面の交換されたイオンの濃度を示しており、ｃ_ｉｏｎ（ｘ_ｃ）は深さｘ_ｃにおける交換されたイオンの濃度を示している。

【0032】

本発明の物品の表面は、強化処理後にさらに変化および／または除去することができる（例えばエッチングおよび／または研磨等によって）。パラメータ破壊じん性Ｋ_Ｉｃと圧縮応力ＣＳと押込み深さ特性値ｘ_ｃと物品厚さｄと耐久性パラメータＵｅＰとの間の本発明の関係式は、物品とりわけガラスの表面を強化処理後にさらに変化および／または除去した場合（例えばエッチングおよび／または研磨等によって）においても成立する。かかる場合には、同式中において以下の値が使用される。
・破壊じん性Ｋ_Ｉｃは、上記のように求められる。
・物品厚さｄは、表面処理後の厚さである。
・圧縮応力ＣＳは、表面処理後の表面における圧縮応力の値である。
・表面を強化処理後にさらに変化させ、特に交換がなされた表面の一部を（例えばエッチングおよび／または研磨等によって）除去すると、例えば交換されたイオンの濃度が特に高い表面部分が除去されることにより、表面における交換されたイオンの濃度も変化する。したがって押込み深さ特性値ｘ_ｃは、下記および上記にて説明した数式に従い、
c_ion (x_c)＝c_ion (bulk)＋0.1573・(c_ion (surface)－c_ion (bulk))
が成立する深さとして求められる。
同式中、ｃ_ｉｏｎ（ｂｕｌｋ）は基礎材料中の交換されたイオンの濃度を示しており、ｃ_ｉｏｎ（ｓｕｒｆａｃｅ）は表面処理後の表面の交換されたイオンの濃度を示しており、ｃ_ｉｏｎ（ｘ_ｃ）は深さｘ_ｃにおける交換されたイオンの濃度を示している。

【0033】

押込み深さ特性値ｘ_ｃの単位は長さの単位である。有利には、ｘ_ｃは少なくとも２μｍ、さらに有利には少なくとも３μｍ、さらに有利には少なくとも０．８４３・４μｍ、さらに有利には少なくとも４μｍ、さらに有利には少なくとも６μｍ、さらに有利には少なくとも８μｍ、さらに有利には少なくとも１０μｍである。有利にはｘ_ｃは、最大５０μｍ、さらに有利には最大３０μｍ、さらに有利には最大２７μｍ、さらに有利には最大２５μｍ、さらに有利には最大２４μｍ、さらに有利には最大２２μｍ、さらに有利には最大２０μｍである。有利にはｘ_ｃは、２μｍ～５０μｍの範囲内、さらに有利には３μｍ～３０μｍの範囲内、さらに有利には０．８４３・４μｍ～２７μｍの範囲内、さらに有利には４μｍ～２５μｍの範囲内、さらに有利には６μｍ～２４μｍの範囲内、さらに有利には８μｍ～２２μｍの範囲内、さらに有利には１０μｍ～２０μｍの範囲内である。

【0034】

ｘ_ｃが物品厚さｄとの比較においてある程度を超えないことが有利であることが判明している。有利にはｘ_ｃは、最大ｄ／２、さらに有利には最大ｄ／３、さらに有利には最大ｄ／３．５、さらに有利には最大ｄ／４、さらに有利には最大ｄ／５、さらに有利には最大ｄ／６、さらに有利には最大ｄ／７である。また、有利にはｘ_ｃは、少なくともｄ／４０、さらに有利には少なくともｄ／３０、さらに有利には少なくともｄ／２７、さらに有利には少なくともｄ／２５、さらに有利には少なくともｄ／２０、さらに有利には少なくともｄ／１５、さらに有利には少なくともｄ／１０である。有利にはｘ_ｃは、ｄ／４０～ｄ／２の範囲内、さらに有利にはｄ／３０～ｄ／３の範囲内、さらに有利にはｄ／２７～ｄ／３．５の範囲内、さらに有利にはｄ／２５～ｄ／４の範囲内、さらに有利にはｄ／２０～ｄ／５の範囲内、さらに有利にはｄ／１５～ｄ／６の範囲内、さらに有利にはｄ／１０～ｄ／７の範囲内である。

【0035】

有利には、ｘ_ｃは少なくとも２μｍかつ少なくともｄ／４０、さらに有利には少なくとも３μｍかつ少なくともｄ／３０、さらに有利には少なくとも０．８４３・４μｍかつ少なくともｄ／２７、さらに有利には少なくとも４μｍかつ少なくともｄ／２５、さらに有利には少なくとも６μｍかつ少なくともｄ／２０、さらに有利には少なくとも８μｍかつ少なくともｄ／１５、さらに有利には少なくとも１０μｍかつ少なくともｄ／１０である。有利には、ｘ_ｃは最大５０μｍかつ最大ｄ／２、さらに有利には最大３０μｍかつ最大ｄ／３、さらに有利には最大２７μｍかつ最大ｄ／３．５、さらに有利には最大２５μｍかつ最大ｄ／４、さらに有利には最大２４μｍかつ最大ｄ／５、さらに有利には最大２２μｍかつ最大ｄ／６、さらに有利には最大２０μｍかつ最大ｄ／７である。

【0036】

所与の曲げ半径の場合の引張応力の絶対的な大きさは、物品厚さｄと共にほぼ線形に変化する。物品厚さが大きくなるほど、曲げ応力が大きくなる。「曲げ応力」とは、曲げられた物品の凸側の引張応力をいう。物品の厚さは、開発者ないしは設計者によって自由に選択することができる。物品の厚さは単位メートル［ｍ］で測定される。有利には、物品厚さｄは最大５００μｍであり、さらに有利には最大４５０μｍであり、さらに有利には最大４００μｍであり、さらに有利には最大３００μｍである。有利には、物品厚さｄは少なくとも５μｍであり、さらに有利には少なくとも２０μｍであり、さらに有利には少なくとも５０μｍであり、さらに有利には少なくとも１００μｍである。有利には物品厚さｄは、５μｍ～５００μｍの範囲内、さらに有利には２０μｍ～４５０μｍの範囲内、さらに有利には５０μｍ～４００μｍの範囲内、さらに有利には１００μｍ～３００μｍの範囲内である。有利には、物品厚さｄは厚さゲージを用いて測定される。また、重量、基面および密度を介して、計算により物品厚さを求めることもできる。他の適した手法も可能である。

【0037】

さらに、物品の凸側の引張応力は１次近似で透明な脆性材料の弾性率に直接比例することが判明している。よって、曲げられる物品の寿命については、材料の弾性率があまり高くない方が有利である。有利には、弾性率は最大２００ＧＰａであり、さらに有利には最大１５０ＧＰａであり、さらに有利には最大１２０ＧＰａであり、さらに有利には最大１００ＧＰａである。有利には、弾性率は少なくとも４０ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも５０ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも６０ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも７０ＧＰａである。有利には弾性率は、４０ＧＰａ～２００ＧＰａの範囲内、さらに有利には５０ＧＰａ～１５０ＧＰａの範囲内、さらに有利には６０ＧＰａ～１２０ＧＰａの範囲内、さらに有利には７０ＧＰａ～１００ＧＰａの範囲内である。弾性率は有利には、当該材料中における音速を介して求められる。音速を介して弾性率を求めることは通常であり、当業者に知られている。

【0038】

引張応力を物品内から外に移動させる場合にも、曲げられる製品の寿命を延ばすことができる。これは、本発明ではとりわけ、物品の少なくとも片面に、とりわけ引張応力がかかる面に、他の材料を設けることによって達成することができる。よって本発明は、本発明の物品と、当該物品の少なくとも片面に設けられた他の材料とを備えた複合材にも関する。他の材料を物品エッジと物品エッジの付近とに設けることで足りる。物品面全体に他の材料を施す必要はない。「物品エッジの付近」とは有利には、最近傍の物品エッジからの距離が最短距離で有利には少なくとも１０・ｄ、かつ有利には最大５０・ｄ、さらに有利には最大２０・ｄである、物品の面の領域をいう。ここで「ｄ」は物品厚さを示す。

【0039】

有利には、他の材料は１０ＧＰａ超の弾性率を有する。有利には、他の材料の弾性率は少なくとも２０ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも５０ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも７５ＧＰａであり、さらに有利には少なくとも１００ＧＰａである。有利には、他の材料の弾性率は最大１０００ＧＰａであり、さらに有利には最大８００ＧＰａであり、さらに有利には最大７００ＧＰａであり、さらに有利には最大６５０ＧＰａである。有利には他の材料の弾性率は、１０ＧＰａ超かつ１０００ＧＰａ以下の範囲内、さらに有利には２０ＧＰａ～８００ＧＰａの範囲内、さらに有利には５０ＧＰａ～７００ＧＰａの範囲内、さらに有利には１００ＧＰａ～の６５０ＧＰａの範囲内である。

【0040】

物品の弾性率Ｅ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}との比較において、他の材料の弾性率は有利には、Ｅ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}／１０～１０・Ｅ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}の範囲内、さらに有利にはＥ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}／５～５・Ｅ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}の範囲内、さらに有利にはＥ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}／２～２・Ｅ_{Ａｒｔｉｋｅｌ}の範囲内である。

【0041】

有利には他の材料の脆性Ｓは、２０μｍ^－１／２未満、さらに有利には１０μｍ^－１／２未満、さらに有利には５μｍ^－１／２未満、さらに有利には２μｍ^－１／２未満、さらに有利には１μｍ^－１／２未満、さらに有利には０．５μｍ^－１／２未満、さらに有利には０．２５μｍ^－１／２未満、さらに有利には０．１μｍ^－１／２未満、さらに有利には０．０５μｍ^－１／２未満、さらに有利には０．００５μｍ^－１／２未満である。有利には、他の材料の厚さは０．２・ｄ～５・ｄの範囲内、さらに有利には０．５・ｄ～２・ｄの範囲内である。ここで、ｄは物品の厚さである。有利には、他の材料の厚さは少なくとも１０μｍ、さらに有利には少なくとも５０μｍ、さらに有利には少なくとも１００μｍ、さらに有利には少なくとも２００μｍ、さらに有利には少なくとも５００μｍである。有利には他の材料は、プラスチック、とりわけポリマープラスチックと、金属性材料、とりわけ金属とから成る群から選択される。特に有利なプラスチックは、ポリエチレン（ＰＥ）である。有利には、他の材料は金属性材料であり、非常に特に有利には鋼である。

【0042】

上記のように、引張応力は物品内から他の材料へ移動される。よって、他の材料が比較的高い膨張限界を有すると有利である。有利には、他の材料とりわけ金属性材料の０．２％膨張限界は、少なくとも５０Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも７５Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも１００Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも１５０Ｎ／ｍｍ^２である。０．２％膨張限界は、除荷後、試料の開始長さを基準とする残留膨張がちょうど０．２％となる（１軸の）機械的応力である。０．２％膨張限界は、公称応力‐総膨張グラフから一義的に求めることができる。

【0043】

また、他の材料が比較的高い引張強度を有する場合も有利である。有利には、他の材料とりわけポリマープラスチックの引張強度は、少なくとも５０Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも６０Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも７０Ｎ／ｍｍ^２、さらに有利には少なくとも８０Ｎ／ｍｍ^２である。引張強度は有利には、ＥＮ ＩＳＯ ６８９２－１，ＩＳＯ ６８９２，ＡＳＴＭ Ｅ ８，ＡＳＴＭ Ｅ ２１，ＤＩＮ ５０１５４，ＩＳＯ ５２７，ＡＳＴＭ Ｄ ６３８の規格に従って測定される。

【0044】

驚くべきことにさらに、物品内の幾何学的現象が、物品エッジにおいて圧縮付勢を低下させる原因となることが発見された。かかる不利な現象は、エッジ丸み付け加工によって低減することができる。驚くべきことに、物品厚さｄと強化処理深さ特性値ｘ_ｃと丸み付け半径ＯＶＲとが、以下の関係
ｄ／３＞ＯＶＲ＞ｘ_ｃ／５
にあることが有利であることが判明している。

【0045】

よって有利には、丸み付け半径ＯＶＲはｄ／３未満かつｘ_ｃ／５超である。丸み付け半径ＯＶＲは、当該物品板材の横割れにおいて測定される。ここでＯＶＲは、横割れの際に横割れのエッジに当てはめることができる最大可能な円の半径に相当する。このエッジは、元の板材のエッジにおける横断面である。有利には個々の物品のＯＶＲの測定は、当該個々の物品のＯＶＲを推定できる１つまたは複数の参照物品を用いて間接的に行われる。例えば、同一ロットの各物品間でパラメータに差がない、または有意でない限りにおいて、１つの製造ロットの中で測定は、選択された物品自体では直接行わず、同一ロットのうち１つまたは複数の参照物品において行うことができる。ここで「有意でない差」とは、有利には、同一ロットにおける最大値と最小値との差が最大２０％であること、さらに有利には最大１５％であること、さらに有利には最大１０％であること、さらに有利には最大５％であること、さらに有利には最大２％であること、さらに有利には最大１％であることをいう。

【0046】

一実施形態では本発明は、丸み付け半径ＯＶＲを求め、ＯＶＲがｄ／３未満かつｘ_ｃ／５超である物品を選択して、透明な脆性材料から成る物品の手配方法に関する。一実施形態では本発明は、丸み付け半径ＯＶＲがｄ／３未満かつｘ_ｃ／５超である、透明な脆性材料から成る物品に関する。一実施形態では本発明は、透明な脆性材料から成る物品と、当該物品の少なくとも片面に設けられた他の材料とを備えた複合材であって、丸み付け半径ＯＶＲがｄ／３未満かつｘ_ｃ／５超である複合材に関する。

【0047】

エッチングを行うためには、材料の除去に適した環境を使用する。その際には有利には、例えば種々の濃度のＨＦ等のフッ酸含有液体、とりわけ酸性フッ化アンモニウムを使用する。これは他の液体と混合して、とりわけ他の酸と混合して使用することができる。濃度およびエッチング時間は、所望の除去に応じて適宜調整することができる。本発明では、アルカリ液中でエッチングすることもできる。アルカリ液を用いてエッチングを行う場合、ＨＦを用いたエッチングと比較してエッチング時間が長くなる。有利なアルカリ液は苛性カリ（ＫＯＨ）または苛性ソーダ（ＮａＯＨ）である。本発明ではプラズマエッチングを使用することもできる。

【0048】

曲げられる物品の寿命に圧縮付勢プロファイルが及ぼす効果は、当該ガラスにおいて強度測定を行うことにより証明することができる。こうするためには、MatthewsonおよびKurkjianによる刊行物（J. Am. Ceram. Soc., 69 [11]、第８１５～８２１頁、１９８６年）に従って強度を測定する２点曲げ測定を行った。有利には個々の物品の強度の測定は、当該個々の物品の強度を推定できる１つまたは複数の参照物品を用いて間接的に行われる。例えば、同一ロットの各物品間でパラメータに差がない、または有意でない限りにおいて、１つの製造ロットの中で、選択された物品自体では直接測定を行わず、同一ロットのうち１つまたは複数の参照物品において行うことができる。ここで「有意でない差」とは、有利には、同一ロットにおける最大値と最小値との差が最大２０％であること、さらに有利には最大１５％であること、さらに有利には最大１０％であること、さらに有利には最大５％であること、さらに有利には最大２％であること、さらに有利には最大１％であることをいう。

【0049】

測定値列の平均値（ＭＷ）と、測定値列の標準偏差（ＳＴＡＢＷ）と、１つの測定値列に含まれる試料の数Ｎと、強度パラメータＯＦＰとの間に、

【数14】

によって計算される特殊な関係が成立する場合、曲げたときの物品の耐破壊性が特に高いことが判明している。

【0050】

ＯＦＰは有利には少なくとも２、さらに有利には４より大きい。さらに有利には、ＯＦＰは少なくとも５であり、さらに有利には少なくとも１０であり、さらに有利には少なくとも２０である。有利には、ＯＦＰは最大１００であり、さらに有利には最大８０であり、さらに有利には最大７０であり、さらに有利には最大６０である。有利にはＯＦＰは、４超かつ１００以下の範囲内、さらに有利には５～８０の範囲内、さらに有利には１０～７０の範囲内、さらに有利には２０～６０の範囲内である。

【0051】

一実施形態では本発明は、強度パラメータＯＦＰを上述の数式に従って求め、ＯＦＰが４より大きい物品を選択して、透明な脆性材料から成る物品の手配方法に関する。一実施形態では本発明は、強度パラメータＯＦＰが４より大きい、透明な脆性材料から成る物品に関する。一実施形態では本発明は、透明な脆性材料から成る物品と、当該物品の少なくとも片面に設けられた他の材料とを備えた複合材であって、強度パラメータＯＦＰが４より大きい複合材に関する。さらに有利には、ＯＦＰは少なくとも５であり、さらに有利には少なくとも１０であり、さらに有利には少なくとも２０である。有利には、ＯＦＰは最大１００であり、さらに有利には最大８０であり、さらに有利には最大７０であり、さらに有利には最大６０である。有利にはＯＦＰは、４超かつ１００以下の範囲内、さらに有利には５～８０の範囲内、さらに有利には１０～７０の範囲内、さらに有利には２０～６０の範囲内である。

【0052】

脆弱材料では、未臨界亀裂成長が生じ得る。この未臨界亀裂成長では、臨界以下の荷重の場合であっても（すなわち、直接破壊を生じない荷重事例であっても）マイクロ欠陥が成長して臨界領域にまで「成長」し、遅延した破壊を生じ得る。典型的には、亀裂成長速度は相対的な応力拡大係数ｖの関数として表され、数式
ｖ＝ｖ_０（Ｋ_Ｉ／Ｋ_Ｉｃ）^ｎ
に従う指数関数的な関係が分かる。

【0053】

驚くべきことに、長い平均寿命を達成するためには、引張応力が不変である場合、材料パラメータであり「ｎ値」とも称される指数ｎよりも、空気中湿度の影響の方が格段に重要であることが確認されている。とりわけ、空気中相対湿度が２０％ｒＨ～７０％ｒＨの間の範囲内で変動する場合に上記式中の前置係数ｖ_０が大きく変動する物品が、曲げられる物品としての使用に適していることが発見された。有利には、空気中相対湿度が２０％ｒＨ～７０％ｒＨの間の範囲内で変動する場合、前置係数ｖ_０は１５超のファクタ、さらに有利には２０超、さらに有利には２５超、さらに有利には３０超、さらに有利には５０超のファクタだけ変動する。

【0054】

一実施形態では本発明は、空気中相対湿度が２０％ｒＨ～７０％ｒＨの間の範囲内で変動する場合に前置係数ｖ_０が１５超のファクタ、さらに有利には２０超、さらに有利には２５超、さらに有利には３０超、さらに有利には５０超のファクタだけ変動する物品を選択して、透明な脆性材料から成る物品の手配方法に関する。一実施形態では本発明は、空気中相対湿度が２０％ｒＨ～７０％ｒＨの間の範囲内で変動する場合に前置係数ｖ_０が１５超のファクタ、さらに有利には２０超、さらに有利には２５超、さらに有利には３０超、さらに有利には５０超のファクタだけ変動する、透明な脆性材料から成る物品に関する。一実施形態では本発明は、透明な脆性材料から成る物品と、当該物品の少なくとも片面に設けられた他の材料とを備えた複合材であって、空気中相対湿度が２０％ｒＨ～７０％ｒＨの間の範囲内で変動する場合に前置係数ｖ_０が１５超のファクタ、さらに有利には２０超、さらに有利には２５超、さらに有利には３０超、さらに有利には５０超のファクタだけ変動する複合材に関する。

【0055】

衝撃荷重の場合には、衝撃の中心における圧縮荷重とその縁部における引張荷重とから成る、非常に局所的な応力過上昇が生じる。物品は通常のように、衝突物のエネルギーＥとインパルスｐとの両成分を吸収しなければならない。エネルギーは

【数15】

によって捉えられるのに対し、インパルスは

【数16】

によって捉えなければならない。ここで、ｘは物品の反りを示しており、ｍは物品の最大反り、すなわち、エネルギーを捕捉する距離を示している。ｔは時間を示しており、ｔ_{Ｋｏｎｔａｋｔ}は物品と衝突物との接触時間を示している。Ｆ（ｘ）は、ｘの反りの場合に衝突物に加わる力を示している。Ｆ（ｔ）は、時点ｔにおいて衝突物に加わる力を示している。場合によっては、衝突物が弾性反発する際に２重インパルスが伝達されることもある。同式から分かるように、両成分共に接触中の反りが非常に重要となる。ここで、複数の物品の同一剛性の同一構造を考察すると、信頼性には種々の材料パラメータが重要になる。

【0056】

亀裂開始荷重（英語：crack-initiation-load）は、物体が侵入するときの物品の亀裂形成に対する抵抗能力を表すものである。亀裂開始荷重は基本的に、衝撃荷重時に生じる場合に該当する。よって、比較的高い亀裂開始荷重が有利である。空気中相対湿度が５０％である場合、物品の亀裂開始荷重は有利には少なくとも１．５Ｎであり、さらに有利には少なくとも３Ｎであり、さらに有利には少なくとも５Ｎであり、さらに有利には少なくとも１０Ｎである。有利には、空気中相対湿度が５０％である場合の亀裂開始荷重は最大２００Ｎ、さらに有利には最大１５０Ｎ、さらに有利には最大７５Ｎ、さらに有利には最大６５Ｎ、さらに有利には最大５５Ｎ、さらに有利には最大４５Ｎ、さらに有利には最大３０Ｎである。有利には亀裂開始荷重は、１．５Ｎ～２００Ｎの範囲内、さらに有利には３Ｎ～１５０Ｎの範囲内、さらに有利には５Ｎ～７５Ｎの範囲内、さらに有利には１０Ｎ～の３０Ｎの範囲内である。亀裂開始荷重は有利には、SehgalおよびItoにより執筆されているように（J. Am. Ceram. Soc., 81 [9]、第２４８５～２４８８頁、１９９８年）ヴィッカース圧子（英語：Vickers indenter）を用いて求められる。

【0057】

衝撃荷重の際に重要となるもう１つの点は、臨界圧縮率である。これは、材料が亀裂傾向になる前に耐えられる限界圧縮応力である。この量は膨張に相当し、無単位である。有利には、物品の臨界圧縮率は少なくとも８％、さらに有利には少なくとも１０％である。この臨界圧縮率は、円柱圧縮法によって求めることができる。有利には、両シリンダを介して試験対象の物品試料に圧力を加えることができるように、試験対象の物品試料を２つのシリンダの端面間に置く。圧縮力を加えるためには、例えば型式INSTRON 6025等のユニバーサル試験機を用いることができる。

【0058】

衝撃荷重に対する強度にとっても、弾性率Ｅおよび破壊じん性Ｋ_Ｉｃが重要である。打撃具の所与の幾何的形状の場合、物品の最大圧縮負荷は、

【数17】

に比例する。よって、高い耐破壊性Ｋ_Ｉｃかつ小さい弾性率が有利である。有利には、Ｋ_Ｉｃは０．４ＭＰａ・√ｍより大きい。さらに有利には、Ｋ_Ｉｃは少なくとも０．４５ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．５ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．６ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．７ＭＰａ・√ｍ、さらに有利には少なくとも０．８ＭＰａ・√ｍである。有利には、弾性率は最大２００ＧＰａであり、さらに有利には最大１５０ＧＰａであり、さらに有利には最大１２０ＧＰａであり、さらに有利には最大１００ＧＰａである。

【0059】

引っ掻きの際には、ガラス表面上において硬質の材料を移動させ、または押し込む。かかる引っ掻きによって、チッピング（英語：Chippings）と塑性変形とにより生じる美しくない引っ掻き傷が形成され、また、場合によっては亀裂が形成されて、物品の奥深くまで達してここで物品の破壊を引き起こし得ることもある。引っ掻きに対抗できる態様は複数存在する。

【0060】

透明な脆性材料が硬質であると有利である。驚くべきことに、重要なのはヴィッカース硬さではなくマルテンス硬さであることが発見された。（例えばガラスの）ヴィッカース硬さは、例えば脆性を測定する際の一般的な硬さパラメータとして知られている。ヴィッカース硬さの場合は、角錐形のダイヤモンドをガラスに押し込んで、除荷後に残った押込み跡を幾何学的に測定する。この測定結果から硬さが求められる。よって、この硬さは材料の塑性変形を表す尺度である。それに対してマルテンス硬さを測定する場合は、所与の載置力の場合における押込み深さないしは接触面積を測定する。よってこの硬さは、材料の弾性変形についての情報を示すものである。驚くべきことに、マルテンス硬さの方が、ガラスの抵抗能力を表す良好な尺度となることが発見された。その理由は、マルテンス硬さを測定する場合、圧子下での応力比が物品への荷重時の応力比とより格段に類似するからである。つまり、物品とりわけガラスの破壊は、（特に衝撃荷重の場合）荷重中に生じる、ということである。

【0061】

有利には、材料のマルテンス硬さは少なくとも１０００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも１２００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも１５００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも２０００ＭＰａである。有利には、マルテンス硬さは最大３００００ＭＰａであり、さらに有利には最大２５０００ＭＰａであり、さらに有利には最大２００００ＭＰａであり、さらに有利には最大１６０００ＭＰａである。有利には、マルテンス硬さはＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １４５７７に従って測定される。

【0062】

さらに、ＣＳが比較的大きいと有利であることも発見された。これによって、奥深くに達する亀裂を回避することができる。有利には、ＣＳは２００ＭＰａより大きい。さらに有利には、ＣＳは少なくとも４００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも６００ＭＰａであり、さらに有利には少なくとも８００ＭＰａである。

【0063】

また、押込み深さ特性値ｘ_ｃが大きいと有利である。というのも、幾らか深い亀裂が生じても、いわゆる「中心引張（center-tension）」への亀裂を回避することができ、これによって、幾らか深い亀裂が生じても板材の割れを引き起こすことがないからである。有利には、ｘ_ｃは少なくとも２μｍ、さらに有利には少なくとも３μｍ、さらに有利には少なくとも４μｍ、さらに有利には少なくとも６μｍ、さらに有利には少なくとも８μｍ、さらに有利には少なくとも１０μｍである。

【0064】

本発明はまた、ディスプレイカバーとしての、とりわけスマートフォン、タブレットおよび／またはＴＶ機器用のディスプレイカバーとしての、本発明の物品または複合材の使用にも関する。

【図面の簡単な説明】

【0065】

【図1】ｄ＝１００μｍ、ＫＩｃ＝０．７ＭＰａ・√ｍおよびＣＳ＝－９６０ＭＰａである一例のガラスに基づいて測定された曲げ半径（ワイブル統計による特性値）と計算されたＵｅＰ値（２次ｙ軸）との間の関係を示す図である。２つの参照値は、強化処理されていないガラスの曲げ半径ないしはＵｅＰ値を示している。

【図2】ｄ＝１００μｍ、ＫＩｃ＝０．７ＭＰａ・√ｍおよびＣＳ＝－４４０ＭＰａである他の一例のガラスに基づいて測定された曲げ半径（ワイブル統計による特性値）と計算されたＵｅＰ値（２次ｙ軸）との間の関係を示す図である。２つの参照値は、強化処理されていないガラスの曲げ半径ないしはＵｅＰ値を示している。

【図3】ＵｅＰ値を曲げ半径に依存して示す図である。ＵｅＰ値が２００ＭＰａ未満と小さい２つのデータ点は、強化処理されていないガラスの参照値である。

【図4】ＵｅＰ値を破壊応力に依存して示す図である。ＵｅＰ値が２００ＭＰａ未満と小さい２つのデータ点は、強化処理されていないガラスの参照値である。

【図5】それぞれ圧縮応力ＣＳが異なる３つのガラスのＵｅＰ値をｘ_ｃに依存して示す図である。

【図6】それぞれ厚さｄが異なる４つのガラスのＵｅＰ値をｘ_ｃに依存して示す図である。

【図7】それぞれ厚さｄが異なる４つのガラスのＵｅＰ値をｘ_ｃに依存して示す図である。

【図8】それぞれ破壊じん性Ｋ_Ｉｃが異なる３つのガラスのＵｅＰ値をｘ_ｃに依存して示す図である。

【図9】それぞれ破壊じん性Ｋ_Ｉｃが異なる３つのガラスのＵｅＰ値をｘ_ｃに依存して示す図である。

【実施例】

【0066】

１．
複数の異なる製造ロットからの複数の物品を調達する。個々の物品の破壊じん性Ｋ_Ｉｃ、圧縮応力ＣＳ、押込み深さ特性値ｘ_ｃおよび物品厚さｄを測定する。個々の物品の上述のパラメータの測定は、製造ロットごとに、各ロットを代表するそれぞれ１０個の参照物品に基づいて行われる。パラメータの測定に基づいて、以下の数式

【数18】

を満たす物品を選択する。同式中、

【数19】

である場合、

【数20】

であり、

【数21】

である場合、Ｂ＝０であり、

【数22】

である場合、Ｂ＝０であり、
ｍ＝１メートルであり、
ｘ_ｃ＞０μｍであり、
ＵｅＰ＞２５０ＭＰａである。

【0067】

ここで選択されないのはとりわけ、ＵｅＰが２５０ＭＰａを上回らない物品である。選択された物品は他の物品から分離され、本発明の物品セットにまとめられる。

【0068】

２．
驚くべきことに、ガラスのＵｅＰが高くなると、ガラスが破壊する前に曲げられる曲げ半径は小さくなることが発見された。

【0069】

図１では、一例のガラスに基づいて測定された曲げ半径（ワイブル統計による特性値）と計算されたＵｅＰ値（２次ｙ軸）との間の関係が分かる。２つの参照値は、強化処理されていないガラスの曲げ半径ないしはＵｅＰ値を示している。曲げ半径が最小である場合にＵｅＰ値が最大になることが分かる。このことは、ＵｅＰ値が高いと、小さい曲げ半径を達成できることを意味する。測定は、２点曲げ法により行った。（MatthewsonおよびKurkjian（J. Am. Ceram. Soc., 69 [11]、第８１５～８２１頁、１９８６年）も参照のこと）。２点曲げ法における曲げ半径として、同図では、ガラスが破壊したときの平板間距離の半分を規定した。

【0070】

図２は、－４４０ＭＰａのみの付勢をかけた他のガラスについての同等のグラフである（グラフ中央を参照のこと）。達成可能な曲げ半径は、ＣＳ＝－９６０ＭＰａであるガラスより明らかに大きく、ＵｅＰ曲線は明らかに低くなっていることが分かる。したがって、より大きな付勢をかけると、より小さい曲げ半径を達成することができる。これらの測定は、独国特許出願公開第１０２０１４１１０８５５号明細書（DE 10 2014 110 855 A1）に記載されているステップローラを用いて行われた。同図中の曲げ半径は、ガラスが破壊するときのローラの半径である。

【0071】

両ガラスのデータをグラフに示すと、曲げ半径の関数としてのＵｅＰを示す、図３に示されたグラフと、破壊応力の関数としてのＵｅＰを示す、図４に示されたグラフと、の２つのグラフが得られる（応力が大きくなるほど曲げ半径は小さくなる）。ＵｅＰ値が高いと、小さい曲げ半径を達成できることが分かる。ＵｅＰ値が高くなることは、破壊応力が高くなることに繋がる。ＵｅＰ値が２００ＭＰａ未満と小さい２つのデータ点は参照値であり、強化処理できないガラスないしは非常に小さいＣＳ値しか有しないガラスを代表するものでもある。

【0072】

図５～図９は、耐久性パラメータを他のパラメータの関数として示すグラフである。ｘ軸は常にｘ_ｃである。２つの他のパラメータは固定され、第３のパラメータは曲線にわたって変動している。どのパラメータをどの値で固定しているかは、各図のタイトルに示されている。

【0073】

図５では、付勢ＣＳが大きくなると耐久性パラメータＵｅＰが増大することが分かる。図６および図７では、物品厚さが大きくなるとＵｅＰ値が高くなるという相関関係にあることが分かる。図８および図９からは、破壊じん性ＫＩｃが大きくなるとＵｅＰ値が高くなるという相関関係にあることが明らかである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】