特表2024-523293前駆体ガラスおよびそれから形成された、機械的耐久性が改善された透明ガラスセラミック物品
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】前駆体ガラスおよびそれから形成された、機械的耐久性が改善された透明ガラスセラミック物品
(51)【国際特許分類】
C03C 10/04 20060101AFI20240621BHJP
C03C 3/097 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
C03C10/04
C03C3/097
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577182
(86)(22)【出願日】2022-06-16
(85)【翻訳文提出日】2024-02-13
(86)【国際出願番号】 US2022033705
(87)【国際公開番号】W WO2022266275
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】63/212,139
(32)【優先日】2021-06-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100224775
【弁理士】
【氏名又は名称】南 毅
(72)【発明者】
【氏名】クーン，エリン
(72)【発明者】
【氏名】フゥ，チアン
(72)【発明者】
【氏名】スミス，シャーリーン マリー
(72)【発明者】
【氏名】ホイッティア，アラナ マリー
【テーマコード（参考）】
4G062
【Ｆターム（参考）】
4G062AA11
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(57)【要約】
ガラスセラミック物品は、結晶相；残留ガラス相；５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラスセラミック物品であって、結晶相、
残留ガラス相、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含むガラスセラミック物品。
【請求項2】
前記結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、該二ケイ酸リチウムは、前記結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、請求項１記載のガラスセラミック物品。
【請求項3】
前記二ケイ酸リチウムの粒子が、１０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の粒径を有する、請求項２記載のガラスセラミック物品。
【請求項4】
前記ガラスセラミック物品が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、請求項１から３いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項5】
前記ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、請求項１から４いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項6】
前記ガラスセラミック物品が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、請求項１から５いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項7】
Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、請求項１から６いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項8】
Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、請求項１から７いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項9】
前記ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、請求項１から８いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【請求項10】
ダブルトーション法で測定した前記ガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、請求項１から９いずれか１項記載のガラスセラミック物品。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０２１年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６３／２１２１３９号の優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本明細書は、前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品に関し、より詳しくは、前駆体ガラス組成物およびそれから形成されたイオン交換可能なガラスセラミック物品に関する。
【背景技術】
【0003】
カバーガラス、ガラスバックプレーン、筐体などのガラス物品が、スマートフォン、タブレット、携帯型メディアプレーヤー、パーソナルコンピュータ、およびカメラなどの消費者向けおよび業務用電子機器の両方に用いられている。これらの携帯型機器の持ち運べる性質のために、それらの機器およびその中に含まれるガラス物品は、特に、地面などの硬い表面に偶発的に落とされやすい。さらに、カバーガラスなどのガラス物品は、ガラス物品が、ユーザの指および／またはスタイラス器具を含む様々な物体と必然的に接触する「タッチ」機能性を備えることがある。したがって、ガラス物品は、引っかき傷などの損傷を受けずに、偶発的な落下および日常的な接触に耐えるほど十分に丈夫でなければならない。実際に、ガラス物品の表面に生じる引っかき傷は、ガラスの壊滅的な破壊をもたらす亀裂の開始地点として働くことがあるので、ガラス物品の強度を低下させることがある。
【0004】
さらに、ガラス物品の透過率など、ガラス物品の光学的特徴は、ガラス物品が携帯型電子機器におけるカバーガラスとして組み込まれた場合、重要な検討事項であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、ガラスに対して改善された機械的性質を有しつつ、ガラスと類似の光学的特徴も有する代替材料が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の態様Ａ１によれば、ガラスセラミック物品は、結晶相；残留ガラス相；５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。
【0007】
第２の態様Ａ２は、結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、二ケイ酸リチウムは、結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、第１の態様Ａ１によるガラスセラミック物品を含む。
【0008】
第３の態様Ａ３は、二ケイ酸リチウムの粒子が、１０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の粒径を有する、第２の態様Ａ２によるガラスセラミック物品を含む。
【0009】
第４の態様Ａ４は、ガラスセラミック物品が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、第１から第３の態様Ａ１～Ａ３のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0010】
第５の態様Ａ５は、ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、第１から第４の態様Ａ１～Ａ４のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0011】
第６の態様Ａ６は、ガラスセラミック物品が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、第１から第５の態様Ａ１～Ａ５のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0012】
第７の態様Ａ７は、ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、第１から第６の態様Ａ１～Ａ６のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0013】
第８の態様Ａ８は、ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ５モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、第７の態様Ａ７によるガラスセラミック物品を含む。
【0014】
第９の態様Ａ９は、Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、第１から第８の態様Ａ１～Ａ８のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0015】
第１０の態様Ａ１０は、Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、第１から第９の態様Ａ１～Ａ９のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0016】
第１１の態様Ａ１１は、Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、第１から第１０の態様Ａ１～Ａ１０のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0017】
第１２の態様Ａ１２は、Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、第１から第１１の態様Ａ１～Ａ１１のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0018】
第１３の態様Ａ１３は、Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、第１から第１２の態様Ａ１～Ａ１２のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0019】
第１４の態様Ａ１４は、ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、第１から第１３の態様Ａ１～Ａ１３のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0020】
第１５の態様Ａ１５は、ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、第１から第１４の態様Ａ１～Ａ１４のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0021】
第１６の態様Ａ１６は、ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏを含む、第１から第１５の態様Ａ１～Ａ１５のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0022】
第１７の態様Ａ１７は、ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯを含む、第１から第１６の態様Ａ１～Ａ１６のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0023】
第１８の態様Ａ１８は、ガラスセラミック物品の結晶相が、メタケイ酸リチウム、リン酸リチウム、葉長石、β－石英、リン灰石、またはその組合せを含む、第１から第１７の態様Ａ１～Ａ１７のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0024】
第１９の態様Ａ１９は、ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、第１から第１８の態様Ａ１～Ａ１８のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0025】
第２０の態様Ａ２０は、ダブルトーション法(double torsion method)で測定したガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、第１から第１９の態様Ａ１～Ａ１９のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0026】
第２１の態様Ａ２１は、ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、第１から第２０の態様Ａ１～Ａ２０のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含む。
【0027】
第２２の態様Ａ２２によれば、ガラス組成物は、５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。
【0028】
第２３の態様Ａ２３は、ガラス組成物が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、第２２の態様Ａ２２によるガラス組成物を含む。
【0029】
第２４の態様Ａ２４は、ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、第２２の態様Ａ２２または第２３の態様Ａ２３によるガラス組成物を含む。
【0030】
第２５の態様Ａ２５は、ガラス組成物が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、第２２から第２４の態様Ａ２２～Ａ２４のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0031】
第２６の態様Ａ２６は、ガラス組成物が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、第２２から第２５の態様Ａ２２～Ａ２５のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0032】
第２７の態様Ａ２７は、ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ４モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、第２６の態様Ａ２６によるガラス組成物を含む。
【0033】
第２８の態様Ａ２８は、Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、第２２から第２７の態様Ａ２２～Ａ２７のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0034】
第２９の態様Ａ２９は、Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、第２２から第２８の態様Ａ２２～Ａ２８のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0035】
第３０の態様Ａ３０は、Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、第２２から第２９の態様Ａ２２～Ａ２９のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0036】
第３１の態様Ａ３１は、Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、第２２から第３０の態様Ａ２２～Ａ３０のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0037】
第３２の態様Ａ３２は、Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、第２２から第３１の態様Ａ２２～Ａ３１のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0038】
第３３の態様Ａ３３は、ガラス組成物が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、第２２から第３２の態様Ａ２２～Ａ３２のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0039】
第３４の態様Ａ３４は、ガラス組成物が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、第２２から第３３の態様Ａ２２～Ａ３３のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0040】
第３５の態様Ａ３５は、ガラス組成物が、０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏを含む、第２２から第３４の態様Ａ２２～Ａ３４のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0041】
第３６の態様Ａ３６は、ガラス組成物が、０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯを含む、第２２から第３５の態様Ａ２２～Ａ３５のいずれか１つによるガラス組成物を含む。
【0042】
第３７の態様Ａ３７によれば、ガラスセラミック物品を形成する方法は、１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、炉内で前駆体ガラス物品を核形成温度に加熱する工程であって、前駆体ガラス物品は、５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む前駆体ガラス組成物から作られる、工程；０．１時間以上かつ８時間以下の期間に亘り炉内で前駆体ガラス物品を核形成温度に維持して、核形成済みの結晶化可能なガラス物品を生成する工程；１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、炉内で核形成済みの結晶化可能なガラス物品を結晶化温度に加熱する工程；０．２５時間以上かつ４時間以下の期間に亘り炉内で核形成済みの結晶化可能なガラス物品を結晶化温度に維持して、ガラスセラミック物品を生成する工程であって、ガラスセラミック物品は結晶相および残留ガラス相を含む、工程；およびガラスセラミック物品を室温に冷却する工程を含むことがある。
【0043】
第３８の態様Ａ３８は、結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、二ケイ酸リチウムは、結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、第３７の態様Ａ３７による方法を含む。
【0044】
第３９の態様Ａ３９は、２時間以上から１２時間以下の期間に亘り３５０℃以上から５００℃以下の温度で、イオン交換浴中でガラスセラミック物品を強化して、イオン交換済みガラスセラミック物品を形成する工程をさらに含む、第３７の態様Ａ３７または第３８の態様Ａ３８による方法を含む。
【0045】
第４０の態様Ａ４０は、イオン交換浴がＫＮＯ３を含む、第３９の態様Ａ３９による方法を含む。
【0046】
第４１の態様Ａ４１は、イオン交換浴がＮａＮＯ３を含む、第４０の態様Ａ４０による方法を含む。
【0047】
第４２の態様Ａ４２は、ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、第３７から第４１の態様Ａ３７～Ａ４１のいずれか１つによる方法を含む。
【0048】
第４３の態様Ａ４３は、ダブルトーション法で測定したガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、第３７から第４２の態様Ａ３７～Ａ４２のいずれか１つによる方法を含む。
【0049】
第４４の態様Ａ４４は、ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、第３７から第４３の態様Ａ３７～Ａ４３のいずれか１つによる方法を含む。
【0050】
第４５の態様Ａ４５は、ガラスセラミック物品の貯蔵歪みエネルギーが１５Ｊ／ｍ２以上である、第３７から第４４の態様Ａ３７～Ａ４４のいずれか１つによる方法を含む。
【0051】
第４６の態様Ａ４６によれば、消費者向け電子機器は、前面、背面、および側面を有する筐体；少なくとも部分的に筐体内に設けられた電子部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、および筐体の前面にまたはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電子部品；およびディスプレイを覆って配置されているおよび筐体の一部を形成するの少なくとも一方である、第１から第２１の態様Ａ１～Ａ２１のいずれか１つによるガラスセラミック物品を含むことがある。
【0052】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品の追加の特徴と利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【0053】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記述しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する意図があることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を図解しており、説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】割れやすさ(frangibility)試験後の割れにくい試料の説明図
【図2】割れやすさ試験後の割れやすい試料の説明図
【図3】ここに記載された１つ以上の実施の形態によるガラスセラミック物品のいずれかを組み込んだ電子機器の平面図
【図5】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の波長（ｘ軸）に対する全透過率百分率および拡散透過率百分率（ｙ軸）のプロット
【図6】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の波長（ｘ軸）に対する全透過率百分率（ｙ軸）のプロット
【図7】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の波長（ｘ軸）に対する散乱比百分率（ｙ軸）のプロット
【図8】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＸＲＤスペクトル（ｘ軸：２θ；ｙ軸：強度）のプロット
【図9】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＸＲＤスペクトル（ｘ軸：２θ；ｙ軸：強度）のプロット
【図10】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像
【図12】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図14】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図16】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の核形成保持時間（ｘ軸）に対する粒径（ｙ軸）のプロット
【図17】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の核形成保持時間（ｘ軸）に対する結晶化度（ｙ軸）のプロット
【図18】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の結晶化度（ｘ軸）に対する破壊靱性（ｙ軸）のプロット
【図19】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図20】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図21】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図22】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の波長（ｘ軸）に対する透過率百分率（ｙ軸）のプロット
【図23】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のイオン交換時間（ｘ軸）に対する中央張力（ｙ軸）のプロット
【図24】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品の深さ（ｘ軸）に対するナトリウム濃度（ｙ軸）のプロット
【図25】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のイオン交換時間（ｘ軸）に対する中央張力（ｙ軸）のプロット
【図26】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のイオン交換時間の平方根（ｘ軸）に対する質量増加（ｙ軸）のプロット
【図27】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われたガラスセラミック物品の写真
【図28】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われたガラスセラミック物品の写真
【図29】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われたガラスセラミック物品の写真
【図30】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われた、エッジに強い光が照らされたガラスセラミック物品の光学像
【図31】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われた、エッジに強い光が照らされたガラスセラミック物品の光学像
【図32】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われた、エッジに強い光が照らされたガラスセラミック物品の光学像
【図33】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造され、割れやすさ試験が行われた、エッジに強い光が照らされたガラスセラミック物品の光学像
【図34】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＳＥＭ画像
【図35】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＥＤＳプロット
【図36】ここに記載された１つ以上の実施の形態による、前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品のＥＤＳプロット
【発明を実施するための形態】
【0055】
ここで、前駆体ガラス組成物およびそれから形成された、機械的耐久性が改善されたガラスセラミック物品の様々な実施の形態を詳しく参照する。実施の形態によれば、ガラスセラミック物品は、結晶相、残留ガラス相、５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む。前駆体ガラス組成物およびそれからイオン交換可能なガラスセラミック物品を形成する方法の様々な実施の形態が、添付図面を具体的に参照して、ここに述べられている。
【0056】
範囲は、「約」ある特定値から、および／または「約」別の特定値まで、とここに表現されることがある。そのような範囲が表現された場合、別の実施の形態は、そのある特定値から、および／または他方の特定値まで、を含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して、近似として表現されている場合、その特定値が別の実施の形態を形成することが理解されよう。範囲の各々の端点が、他方の端点に関してと、他方の端点とは関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【0057】
ここに用いられている方向を示す用語－例えば、上、下、右、左、前、後、上部、底部－は、描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを暗示する意図はない。
【0058】
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程を特定の順序で行うことを必要とすると解釈されることも、またはどの装置についても、特定の向きが要求されていることも決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程がしたがうべき順序を実際に挙げていない場合、または装置の請求項が、個々の構成部材に対する順序または向きを実際に列挙していない場合、もしくはそれらの工程が特定の順序に限定されるべきことが、請求項または説明において他に具体的に述べられていない場合、もしくは装置の構成部材に対する特定の順序または向きが列挙されていない場合、順序または向きがいかようにも暗示されることは決して意図されていない。このことは、工程の配列、操作の流れ、構成部材の順序、または構成部材の向き；文法構成または句読法に由来する明白な意味；および明細書に記載された実施の形態の数またはタイプに関する論理事項を含む、解釈に関するどの可能性のある非表現基準にも適用される。
【0059】
ここに用いられているように、名詞は、文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除いて、複数の対象を含む。それゆえ、例えば、構成部材に対する言及は、文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除いて、そのような構成部材を２つ以上有する態様を含む。
【0060】
「実質的に含まない」という用語は、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中の特定の構成成分の濃度および／または不在を記述するために使用される場合、その構成成分が、その前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品に意図的に加えられていないことを意味する。しかしながら、その前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．１モル％未満の量の汚染物質または混入物として構成成分を微量で含有することがある。
【0061】
「０モル％」および「含まない(free)」という用語は、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中の特定の構成成分の濃度および／または不在を記述するために使用される場合、その構成成分が、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中に存在しないことを意味する。
【0062】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品の実施の形態において、構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）の濃度は、特に明記のない限り、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で規定されている。
【0063】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品の実施の形態において、Ｆ－の濃度は、特に明記のない限り、モルパーセント（モル％）で規定されている。
【0064】
ここに用いられている破壊靱性という用語は、ＫＩＣ値を称し、その内容がここに全て引用される、「Double Torsion Technique as a Universal Fracture Toughness Test Method」と題する、ＡＳＴＭ ＳＴＰ ５５９に記載されたダブルトーション技術を使用して測定される。
【0065】
透過率データ（全透過率および拡散透過率）は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｉｎｃ．（米国、マサチューセッツ州、ウォルサム）により製造されたＬａｍｂｄａ ９５０ ＵＶ／Ｖｉｓ分光光度計で測定される。このＬａｍｂｄａ ９５０装置は、１５０ｍｍの線分球を備えていた。データは、試料位置に何も置かない状態をベースライン(open bema baseline)とし、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）基準反射率ディスクを使用して収集した。全透過率（Ｔｏｔａｌ Ｔｘ）について、試料は、積分球のエントリーポイントに固定される。拡散透過率（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｔｘ）について、球の出口ポートの上にある「Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ」基準反射率ディスクを取り除いて、軸上光を球から出し、ライトトラップに入れることができる。試料が置かれていない状態で、拡散部分のゼロオフセット測定を行って、ライトトラップの効率を決定する。拡散透過率測定値を補正するために、式：Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｔｘ＝Ｄｉｆｆｕｓｅ測定－（Ｚｅｒｏ Ｏｆｆｓｅｔ＊（Ｔｏｔａｌ Ｔｘ／１００））を使用して、試料測定値からゼロオフセット寄与を差し引く。（％Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｔｘ／％Ｔｏｔａｌ Ｔｘ）として、全波長について、散乱比を測定する。
【0066】
ここに記載されたような、Ｘ線回折（ＸＲＤ）スペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州、ビルリカ）により製造されたＬＹＮＸＥＹＥ ＸＥ－Ｔ検出器を備えたＤ８ ＥＮＤＥＡＶＯＲ Ｘ線回折システムで測定される。
【0067】
図示され、ここに記載されたような、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を使用した電子線回折像は、ＺＥＩＳＳ ＧｅｍｉｎｉＳＥＭ ５００走査型電子顕微鏡で撮影される。
【0068】
ここに記載されたような、Ｘ線分光法（ＥＤＳ）データは、長期間の総使用時間に亘り短い露出（画素当たり８μｍ）のマップを積分することによって、Ｂｒｕｋｅｒ Ｅｓｐｒｉｔソフトウェアを使用して収集する。ＥＤＳデータは、電子光学素子のナノプローブＳＥＭ構成を使用して収集する。
【0069】
ここに用いられているような「平均透過率」という用語は、各整数の波長が等しく重み付けられた、所定の波長範囲内で行われた透過率測定値の平均を称する。ここに記載された実施の形態において、「平均透過率」は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲（端点を含む）に亘り報告される。
【0070】
「透明」という用語は、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品を記載するために使用される場合、そのガラスセラミック物品が、０．８ｍｍの物品厚で４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲（端点を含む）の光の垂直入射で測定したときに、８５％以上の平均透過率を有することを意味する。
【0071】
「透明ヘイズ(transparent haze)」という用語は、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品を記載するために使用される場合、そのガラスセラミック物品が、０．８ｍｍの物品厚で４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲（端点を含む）の光の垂直入射で測定したときに、５０％以上かつ８５％未満の平均透過率を有することを意味する。
【0072】
「半透明」という用語は、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品を記載するために使用される場合、そのガラスセラミック物品が、０．８ｍｍの物品厚で４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲（端点を含む）の光の垂直入射で測定したときに、２０％以上かつ５０％未満の平均透過率を有することを意味する。
【0073】
「不透明」という用語は、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品を記載するために使用される場合、そのガラスセラミック物品が、０．８ｍｍの物品厚で４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲（端点を含む）の光の垂直入射で測定したときに、２０％未満の平均透過率を有することを意味する。
【0074】
ここに用いられているような「融点」という用語は、前駆体ガラス組成物の粘度が２００ポアズである温度を称する。
【0075】
ここに用いられているような「軟化点」という用語は、前駆体ガラス組成物の粘度が１×１０７．６ポアズである温度を称する。軟化点は、ＡＳＴＭ Ｃ１３５１Ｍに似た、温度の関数として１０７から１０９ポアズの無機ガラスの粘度を測定する平行板粘度測定法にしたがって測定される。
【0076】
ここに用いられているような「液相粘度」という用語は、失透の発現時（すなわち、ＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１による勾配炉測定法で決定されるような液相温度）での前駆体ガラス組成物の粘度を称する。
【0077】
ここに用いられているような「液相温度」という用語は、前駆体ガラス組成物が、ＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１による勾配炉法にしたがって測定して、失透し始める温度を称する。
【0078】
ここに記載されたような、ガラスセラミック物品の弾性率（ヤング率とも称される）は、ギガパスカル（ＧＰａ）の単位で与えられ、ＡＳＴＭ Ｃ６２３にしたがって測定される。
【0079】
ここに記載されているようなガラスセラミック物品の剛性率は、ギガパスカル（ＧＰａ）の単位で与えられており、ＡＳＴＭ Ｃ６２３にしたがって測定される。
【0080】
ここに記載されているようなポアソン比は、ＡＳＴＭ Ｃ６２３にしたがって測定される。
【0081】
ここに記載されているような「線熱膨張係数」および「ＣＴＥ」という用語は、２５℃から３００℃の温度範囲に亘り、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－８５にしたがって測定され、「×１０－７／℃」で表される。
【0082】
表面圧縮応力は、有限会社折原製作所（日本国）により製造されたＦＳＭ－６０００のような市販の機器などの表面応力計（ＦＳＭ）で測定される。表面応力測定は、応力光学係数（ＳＯＣ）の測定に依存し、応力光学係数はガラスセラミック物品の複屈折に関連付けられる。次に、ＳＯＣは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題するＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－１６に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。圧縮深さ（ＤＯＣ）は、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）と連動したＦＳＭで測定される。ＦＳＭは、カリウムイオン交換に関する圧縮深さを測定し、ＳＣＡＬＰは、ナトリウムイオン交換の圧縮深さを測定する。最大中央張力（ＣＴ）値は、当該技術分野で公知のＳＣＡＬＰ技術を使用して測定される。本明細書で中央張力（ＣＴ）について報告されている値は、特に明記のない限り、最大中央張力を指す。
【0083】
「圧縮深さ」および「ＤＯＣ」という用語は、圧縮応力が引張応力に移行するガラスセラミック物品中の位置を称する。
【0084】
ここに記載されているような貯蔵歪みエネルギーΣ０は、以下の式（Ｉ）：
【0085】
【数1】
【0086】
にしたがって計算することができ、式中、ｚ＊＝０．５ｔ－σ、ｔはガラスセラミック物品の厚さであり、σは圧縮深さであり、νはポアソン比であり、Ｅはヤング率（ＭＰａ）であり、σは引張応力（ＭＰａ）である。積分は、引張領域の厚さ（マイクロメートル）のみに亘り計算される。
【0087】
ここに用いられているように、「割れやすさ限界(frangibility limit)」とは、ガラスセラミック物品がそれより高いと割れやすい挙動を示す中央張力または貯蔵歪みエネルギーを称する。「割れやすさ」または「割れやすい挙動」は、ガラスセラミック物品が衝撃または攻撃に曝されたときの特定の破壊挙動を称する。ここに用いたように、ガラスセラミック物品は、割れやすさ試験の結果として試験区域において以下の内の少なくとも一方を示す場合に、割れにくいと考えられる：（１）少なくとも１ｍｍの最大寸法を有する４つ以下の破片、および／または（２）分岐点の数が、亀裂分岐の数以下である。破片、分岐点、および亀裂分岐は、衝撃点を中心とする任意の２インチ×２インチ（５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ）の正方形に基づいて計数される。それゆえ、ガラスセラミック物品は、下記に記載される手順にしたがって、破損が生じる衝撃点を中心とする任意の２インチ×２インチ（５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ）の正方形に関して、試験（１）および（２）の一方または両方を満たす場合に、割れにくいと考えられる。割れやすさ試験において、衝撃プローブがガラスセラミック物品と接触させられ、衝撃プローブがガラスセラミック物品中に延在する深さは、連続した接触の反復で増大する。衝撃プローブの深さの段階的な増加は、ガラスセラミック物品の割れやすい挙動の正確な決定を妨げるであろう過剰な外力の印加を防ぎつつ、衝撃プローブにより生じる傷が、引張領域に到達することができる。実施の形態において、ガラスセラミック物品中の衝撃プローブの深さは、各反復の間に衝撃プローブがガラスセラミック物品との接触からはずされ、反復毎に約５μｍ増加するであろう。試験区域は、衝撃点を中心とする任意の２インチ×２インチ（５．０８ｃｍ×５．０８ｃｍ）の正方形である。
【0088】
図１は、割れにくさの試験の結果を示している。図１に示されるように、試験区域は、衝撃点１３０を中心とする正方形であり、正方形の一辺ａの長さは２インチ（５．０８ｃｍ）である。図１に示された割れにくい試料は、３つの破片１４２、２つの亀裂分岐１４０、および１つの分岐点１５０を含む。それゆえ、図１に示された割れにくい試料は、少なくとも１ｍｍの最大寸法を有する破片を４未満含み、分岐点の数は、亀裂分岐の数以下である。ここに用いたように、亀裂分岐は衝撃点から出ており、破片は、破片のいずれかの部分が試験区域中に延在する場合、試験区域内にあると考えられる。コーティング、接着層などを、ここに記載された強化されたガラスセラミック物品と共に使用してよいが、ガラスセラミック物品の割れやすさまたは割れやすい挙動を決定する際に、そのような外部的制約は使用されない。いくつかの実施の形態において、ガラスセラミック物品の破壊挙動に影響しない膜を、割れやすさ試験の前にガラスセラミック物品に施して、ガラスセラミック物品からの破片の放出を防ぎ、試験を実施する人の安全性を増してもよい。
【0089】
割れやすい試料が図２に示されている。この割れやすい試料は、亀裂分岐１４０および３つの分岐点１５０を有する破片１４２を５つ含み、亀裂分岐より多い分岐点を生じている。それゆえ、図２に示された試料は、４つ以下の破片も、亀裂分岐の数以下の分岐点の数のいずれも示さない。
【0090】
ここに記載された割れやすさ試験において、衝撃は、強化されたガラス物品内に存在する内部貯蔵エネルギーを放出するのに丁度十分な力で、ガラスセラミック物品の表面に送達される。すなわち、点衝撃力は、強化されたガラスシートの表面に少なくとも１つの新たな亀裂を生じ、その亀裂を、圧縮応力層を通って中央張力（ＣＴ）下にある領域中に延在させるのに十分である。
【0091】
ここに用いられている「粒径」という用語は、Ｍ．Ｎ．Ｒａｈａｍａｎの「Ceramic Processing」、CRC Press、２００７年、１０７頁に記載されたように、走査電子顕微鏡法を使用して測定される粒子の最大寸法のサイズを称する。
【0092】
ここに用いられている「アスペクト比」という用語は、Ｍ．Ｎ．Ｒａｈａｍａｎの「Ceramic Processing」、CRC Press、２００７年、１０７頁に記載されたように、走査電子顕微鏡法を使用して測定される粒子における、最大寸法とそれに垂直な最小寸法の平均比を称する。
【0093】
ここに用いられている「前駆体ガラス組成物」という用語は、熱処理の際に、前駆体ガラス物品またはガラスセラミック物品を形成することのできるガラス組成物を称する。
【0094】
ここに用いられている「前駆体ガラス物品」という用語は、熱処理の際に、ガラス中に結晶相の核形成を生じる１種類以上の核形成剤を含有するガラス物品を称する。
【0095】
ここに用いられている「ガラスセラミック物品」という用語は、前駆体ガラス組成物から形成されたガラス物品を熱処理して、結晶相の核形成を誘発することにより形成された物品を称し、よって、そのガラスセラミック物品は結晶相と残留ガラス相を含む。実施の形態において、ガラスセラミック物品は約１％から約９９％の結晶化度を有する。
【0096】
読みやすくするために、「前駆体ガラス組成物」という用語が、発明を実施するための形態の全体に亘り言及されている。しかしながら、ここに記載されたガラスセラミック物品は、その前駆体ガラス組成物から形成された前駆体ガラス物品を熱処理することによって製造されることを認識すべきである。
【0097】
ガラスセラミック物品は、概して、結晶粒（亀裂成長を妨げる）が存在するために、ガラスから形成された物品と比べて改善された破壊靱性を有し、このガラスセラミック物品の比較的高い弾性率を有する。しかしながら、ガラスセラミック物品に固有の微細構造のために、所望の透明性を達成することが難しいことがある。さらに、前駆体ガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物が、熱処理後の結晶相に含まれることがあり、イオン交換に利用できないことがある。
【0098】
上述した問題を軽減する前駆体ガラス組成物およびそれから形成されたガラスセラミック物品が、ここに開示されている。詳しくは、ここに記載された前駆体ガラス組成物は、比較的高濃度のＬｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＺｒＯ２、およびＰ２Ｏ５を含み、特定の熱処理が施されて、透明または透明ヘイズ(transparent haze)と特徴付けられる二ケイ酸リチウムガラスセラミック物品を形成することがある。二ケイ酸リチウムナノ結晶は、連結微細構造を有し、これは、ガラスセラミック物品の破壊靱性を改善するのに役立つことがある。「連結微細構造(interlocking microstructure)」は、互いにかみ合い、絡み合った細長く無作為に配向されたナノ結晶を意味する。この連結構造は、亀裂の蛇行経路を作り、亀裂の伝搬を妨げる。さらに、比較的多量の二ケイ酸リチウム（例えば、結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多量に存在する）は、ガラスのみから形成された物品と比べて比較的高い弾性率をもたらすことがある。このガラスセラミック物品は、残留ガラス相中に存在する比較的多量のＬｉ２Ｏを有する。それゆえ、残留ガラス相は、容易にイオン交換されて、割れやすくならずに、比較的高い最大中央張力および貯蔵歪みエネルギーを達成することができる。
【0099】
ここに記載された前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品は、ケイ酸リチウム前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品と記載されることがあり、ＳｉＯ２およびＬｉ２Ｏを含む。ここに記載された前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品は、ＳｉＯ２およびＬｉ２Ｏに加え、所望の二ケイ酸リチウム相を含む結晶相を達成するために、ＺｒＯ２およびＰ２Ｏ５をさらに含む。ここに記載された前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品は、前駆体ガラス組成物の溶融挙動を改善するために、さらにＣａＯを含む。
【0100】
ＳｉＯ２は、ここに記載された前駆体ガラス組成物における主なガラス形成材であり、ガラスセラミック物品の網状構造を安定化させる機能を果たすことがある。前駆体ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度は、前駆体ガラス組成物に熱処理を施して、前駆体ガラス組成物をガラスセラミック物品に転化させるときに、二ケイ酸リチウムを含む結晶相を形成するように十分に高い（例えば、５２モル％以上）べきである。ＳｉＯ２の濃度は、純粋なＳｉＯ２または高ＳｉＯ２ガラスの溶融温度は望ましくなく高いので、前駆体ガラス組成物の融点を制御するために制限される（例えば、７０モル％以下に）ことがある。それゆえ、ＳｉＯ２の濃度を制限することは、結果として得られるガラスセラミック物品の溶けやすさおよび成形性を改善するのに役立つことがある。
【0101】
したがって、実施の形態において、その前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度は、５２モル％以上、５４モル％以上、またさらには５６モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度は、７０モル％以下、６６モル％以下、またさらには６２モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度は、５２モル％以上かつ７０モル％以下、５２モル％以上かつ６６モル％以下、５２モル％以上かつ６２モル％以下、５４モル％以上かつ７０モル％以下、５４モル％以上かつ６６モル％以下、５４モル％以上かつ６２モル％以下、５６モル％以上かつ７０モル％以下、５６モル％以上かつ６６モル％以下、またさらには５６モル％以上かつ６２モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0102】
Ｌｉ２Ｏは、二ケイ酸リチウム中の構成成分であり、この所望の相を達成するために、ここに記載された前駆体ガラス組成物中に含まれる。Ｌｉ２Ｏは、結果として得られるガラスセラミック物品のイオン交換可能性にも役立つ。Ｌｉ２Ｏは、前駆体ガラス組成物の軟化点を低下させ、それによって、結果として得られるガラスセラミック物品の成形性を高める。Ｌｉ２Ｏの濃度は、結果として得られるガラスセラミック物品が、結晶相の総質量に基づいて、他の結晶相と比べて、多量に存在する二ケイ酸リチウムを有するように十分に高い（例えば、１４モル％以上）べきである。しかしながら、Ｌｉ２Ｏの濃度が高すぎる（例えば、３５モル％を超える）と、溶融物の粘度が望ましくなく上昇し、それによって、結果として得られる前駆体ガラスおよびガラスセラミック物品の成形性が低下することがある。
【0103】
したがって、実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬｉ２Ｏの濃度は、１４モル％以上、１５モル％以上、１６モル％以上、１７モル％以上、１８モル％以上、１９モル％以上、２０モル％以上、２１モル％以上、２２モル％以上、２３モル％以上、またさらには２４モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬｉ２Ｏの濃度は、３５モル％以下、３３モル％以下、３０モル％以下、２９モル％以下、２８モル％以下、２７モル％以下、またさらには２６モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬｉ２Ｏの濃度は、１４モル％以上かつ３５モル％以下、１４モル％以上かつ３３モル％以下、１４モル％以上かつ３０モル％以下、１４モル％以上かつ２９モル％以下、１４モル％以上かつ２８モル％以下、１４モル％以上かつ２７モル％以下、１４モル％以上かつ２６モル％以下、１５モル％以上かつ３５モル％以下、１５モル％以上かつ３３モル％以下、１５モル％以上かつ３０モル％以下、１５モル％以上かつ２９モル％以下、１５モル％以上かつ２８モル％以下、１５モル％以上かつ２７モル％以下、１５モル％以上かつ２６モル％以下、１６モル％以上かつ３５モル％以下、１６モル％以上かつ３３モル％以下、１６モル％以上かつ３０モル％以下、１６モル％以上かつ２９モル％以下、１６モル％以上かつ２８モル％以下、１６モル％以上かつ２７モル％以下、１６モル％以上かつ２６モル％以下、１７モル％以上かつ３５モル％以下、１７モル％以上かつ３３モル％以下、１７モル％以上かつ３０モル％以下、１７モル％以上かつ２９モル％以下、１７モル％以上かつ２８モル％以下、１７モル％以上かつ２７モル％以下、１７モル％以上かつ２６モル％以下、１８モル％以上かつ３５モル％以下、１８モル％以上かつ３３モル％以下、１８モル％以上かつ３０モル％以下、１８モル％以上かつ２９モル％以下、１８モル％以上かつ２８モル％以下、１８モル％以上かつ２７モル％以下、１８モル％以上かつ２６モル％以下、１９モル％以上かつ３５モル％以下、１９モル％以上かつ３３モル％以下、１９モル％以上かつ３０モル％以下、１９モル％以上かつ２９モル％以下、１９モル％以上かつ２８モル％以下、１９モル％以上かつ２７モル％以下、１９モル％以上かつ２６モル％以下、２０モル％以上かつ３５モル％以下、２０モル％以上かつ３３モル％以下、２０モル％以上かつ３０モル％以下、２０モル％以上かつ２９モル％以下、２０モル％以上かつ２８モル％以下、２０モル％以上かつ２７モル％以下、２０モル％以上かつ２６モル％以下、２１モル％以上かつ３５モル％以下、２１モル％以上かつ３３モル％以下、２１モル％以上かつ３０モル％以下、２１モル％以上かつ２９モル％以下、２１モル％以上かつ２８モル％以下、２１モル％以上かつ２７モル％以下、２１モル％以上かつ２６モル％以下、２２モル％以上かつ３５モル％以下、２２モル％以上かつ３３モル％以下、２２モル％以上かつ３０モル％以下、２２モル％以上かつ２９モル％以下、２２モル％以上かつ２８モル％以下、２２モル％以上かつ２７モル％以下、２２モル％以上かつ２６モル％以下、２３モル％以上かつ３５モル％以下、２３モル％以上かつ３３モル％以下、２３モル％以上かつ３０モル％以下、２３モル％以上かつ２９モル％以下、２３モル％以上かつ２８モル％以下、２３モル％以上かつ２７モル％以下、２３モル％以上かつ２６モル％以下、２４モル％以上かつ３５モル％以下、２４モル％以上かつ３３モル％以下、２４モル％以上かつ３０モル％以下、２４モル％以上かつ２９モル％以下、２４モル％以上かつ２８モル％以下、２４モル％以上かつ２７モル％以下、またさらには２４モル％以上かつ２６モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0104】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度に対する前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬｉ２Ｏの濃度のモル比（すなわち、Ｌｉ２Ｏ（モル％）対ＳｉＯ２（モル％））は、所望の二ケイ酸リチウムを含む結晶相を達成するために、０．２以上かつ０．７以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＬｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０．２以上、０．３以上、０．３５以上、またさらには０．４以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＬｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０．７以下、０．６以下、０．５以下、またさらには０．４５以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＬｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０．２以上かつ０．７以下、０．２以上かつ０．６以下、０．２以上かつ０．５以下、０．２以上かつ０．４５以下、０．３以上かつ０．７以下、０．３以上かつ０．６以下、０．３以上かつ０．５以下、０．３以上かつ０．４５以下、０．３５以上かつ０．７以下、０．３５以上かつ０．６以下、０．３５以上かつ０．５以下、０．３５以上かつ０．４５以下、０．４以上かつ０．７以下、０．４以上かつ０．６以下、０．４以上かつ０．５以下、またさらには０．４以上かつ０．４５以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0105】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏなど、Ｌｉ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物をさらに含むことがある。Ｎａ２Ｏは、結果として得られるガラスセラミック物品のイオン交換可能性に役立つことに加え、融点を低下させ、結果として得られるガラスセラミック物品の成形性を改善する。実施の形態において、その前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＮａ２Ｏの濃度は、０モル％以上、０．５モル％以上、またさらには１モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＮａ２Ｏの濃度は、５モル％以下、４モル％以下、３モル％以下、またさらには２モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＮａ２Ｏの濃度は、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、０モル％以上かつ２モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ２モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、またさらには１モル％以上かつ２モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｎａ２Ｏを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0106】
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進し、圧縮深さを増加させ、融点を低下させて、結果として得られるガラスセラミック物品の成形性を改善する。しかしながら、Ｋ２Ｏの添加により、表面圧縮応力と融点が低くなりすぎることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＫ２Ｏの濃度は、０モル％以上、０．５モル％以上、またさらには１モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＫ２Ｏの濃度は、５モル％以下、４モル％以下、３モル％以下、またさらには２モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＫ２Ｏの濃度は、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、０モル％以上かつ２モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ２モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、またさらには１モル％以上かつ２モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｋ２Ｏを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0107】
ここに用いられているように、Ｒ２Ｏは、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中に存在するＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計（モル％）（すなわち、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ（モル％）＋Ｎａ２Ｏ（モル％）＋Ｋ２Ｏ（モル％））である。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏなどのアルカリ酸化物は、前駆体ガラス組成物の軟化点と成形温度を低下させ、それによって、前駆体ガラス組成物中の多量のＳｉＯ２による、前駆体ガラス組成物の軟化点と成形温度の上昇を相殺する。軟化点と成形温度は、前駆体ガラス組成物中にアルカリ酸化物の組合せ（例えば、２種類以上のアルカリ酸化物）を含むことによって、さらに低下させることができ、この現象は「混合アルカリ効果」と称される。しかしながら、アルカリ酸化物の量が多すぎると、前駆体ガラス組成物の平均熱膨張係数が１００×１０－７／℃超に増加し、このことは望ましくないであろう。
【0108】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ２Ｏの濃度は、１４モル％以上かつ４０モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ２Ｏの濃度は、１４モル％以上、１６モル％以上、１８モル％以上、２０モル％以上、２２モル％以上、２４モル％以上、またさらには２６モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ２Ｏの濃度は、４０モル％以下、３７モル％以下、３５モル％以下、３３モル％以下、またさらには３０モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ２Ｏの濃度は、１４モル％以上かつ４０モル％以下、１４モル％以上かつ３７モル％以下、１４モル％以上かつ３５モル％以下、１４モル％以上かつ３３モル％以下、１４モル％以上かつ３０モル％以下、１６モル％以上かつ４０モル％以下、１６モル％以上かつ３７モル％以下、１６モル％以上かつ３５モル％以下、１６モル％以上かつ３３モル％以下、１６モル％以上かつ３０モル％以下、１８モル％以上かつ４０モル％以下、１８モル％以上かつ３７モル％以下、１８モル％以上かつ３５モル％以下、１８モル％以上かつ３３モル％以下、１８モル％以上かつ３０モル％以下、２０モル％以上かつ４０モル％以下、２０モル％以上かつ３７モル％以下、２０モル％以上かつ３５モル％以下、２０モル％以上かつ３３モル％以下、２０モル％以上かつ３０モル％以下、２２モル％以上かつ４０モル％以下、２２モル％以上かつ３７モル％以下、２２モル％以上かつ３５モル％以下、２２モル％以上かつ３３モル％以下、２２モル％以上かつ３０モル％以下、２４モル％以上かつ４０モル％以下、２４モル％以上かつ３７モル％以下、２４モル％以上かつ３５モル％以下、２４モル％以上かつ３３モル％以下、２４モル％以上かつ３０モル％以下、２６モル％以上かつ４０モル％以下、２６モル％以上かつ３７モル％以下、２６モル％以上かつ３５モル％以下、２６モル％以上かつ３３モル％以下、またさらには２６モル％以上かつ３０モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0109】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＣａＯをさらに含む。ＣａＯは、前駆体ガラス組成物の粘度を低下させ、これにより、結果として得られるガラスセラミック物品の成形性、歪み点およびヤング率が向上し、イオン交換可能性が改善されることがある。しかしながら、前駆体ガラス組成物に添加されるＣａＯの量が多すぎると、前駆体ガラス組成物中のナトリウムイオンとカリウムイオンの拡散性が低下し、このことは、転じて、結果として得られるガラスセラミック物品のイオン交換性能（すなわち、イオン交換する能力）に悪影響を及ぼす。
【0110】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＣａＯの濃度は、０．１モル％以上、０．５モル％以上、１モル％以上、２モル％以上、３モル％以上、４モル％以上、５モル％以上、またさらには６モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＣａＯの濃度は、１５モル％以下、１３モル％以下、１０モル％以下、９モル％以下、８モル％以下、またさらには７モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＣａＯの濃度は、０．１モル％以上かつ１５モル％以下、０．１モル％以上かつ１３モル％以下、０．１モル％以上かつ１０モル％以下、０．１モル％以上かつ９モル％以下、０．１モル％以上かつ８モル％以下、０．１モル％以上かつ７モル％以下、０．５モル％以上かつ１５モル％以下、０．５モル％以上かつ１３モル％以下、０．５モル％以上かつ１０モル％以下、０．５モル％以上かつ９モル％以下、０．５モル％以上かつ８モル％以下、０．５モル％以上かつ７モル％以下、１モル％以上かつ１５モル％以下、１モル％以上かつ１３モル％以下、１モル％以上かつ１０モル％以下、１モル％以上かつ９モル％以下、１モル％以上かつ８モル％以下、１モル％以上かつ７モル％以下、２モル％以上かつ１５モル％以下、２モル％以上かつ１３モル％以下、２モル％以上かつ１０モル％以下、２モル％以上かつ９モル％以下、２モル％以上かつ８モル％以下、２モル％以上かつ７モル％以下、３モル％以上かつ１５モル％以下、３モル％以上かつ１３モル％以下、３モル％以上かつ１０モル％以下、３モル％以上かつ９モル％以下、３モル％以上かつ８モル％以下、３モル％以上かつ７モル％以下、４モル％以上かつ１５モル％以下、４モル％以上かつ１３モル％以下、４モル％以上かつ１０モル％以下、４モル％以上かつ９モル％以下、４モル％以上かつ８モル％以下、４モル％以上かつ７モル％以下、５モル％以上かつ１５モル％以下、５モル％以上かつ１３モル％以下、５モル％以上かつ１０モル％以下、５モル％以上かつ９モル％以下、５モル％以上かつ８モル％以下、５モル％以上かつ７モル％以下、６モル％以上かつ１５モル％以下、６モル％以上かつ１３モル％以下、６モル％以上かつ１０モル％以下、６ モル％以上かつ９モル％以下、６モル％以上かつ８モル％以下、またさらには６モル％以上かつ７モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0111】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、および／またはＢａＯなど、ＣａＯ以外の二価陽イオン酸化物をさらに含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＭｇＯの濃度は、０モル％以上、１モル％以上、２モル％以上、またさらには３モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＭｇＯの濃度は、６モル％以下、５モル％以下、またさらには４モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＭｇＯの濃度は、０モル％以上かつ６モル％以下、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ６モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ６モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、３モル％以上かつ６モル％以下、３モル％以上かつ５モル％以下、またさらには３モル％以上かつ４モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＭｇＯを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0112】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｎＯの濃度は、０モル％以上、１モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｎＯの濃度は、５モル％以下、４モル％以下、またさらには３モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｎＯの濃度は、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ３モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＺｎＯを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0113】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｒＯの濃度は、０モル％以上、１モル％以上、２モル％以上、またさらには３モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｒＯの濃度は、６モル％以下、５モル％以下、またさらには４モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｒＯの濃度は、０モル％以上かつ６モル％以下、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ６モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ６モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、３モル％以上かつ６モル％以下、３モル％以上かつ５モル％以下、またさらには３モル％以上かつ４モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＳｒＯを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0114】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯを含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＢａＯの濃度は、０モル％以上、１モル％以上、２モル％以上、またさらには３モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＢａＯの濃度は、６モル％以下、５モル％以下、またさらには４モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＢａＯの濃度は、０モル％以上かつ６モル％以下、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ６モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ６モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、３モル％以上かつ６モル％以下、３モル％以上かつ５モル％以下、またさらには３モル％以上かつ４モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＢａＯを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0115】
ここに用いられているように、Ｒ’Ｏは、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中に存在するＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計（モル％）である（すなわち、Ｒ’Ｏ＝ＣａＯ（モル％）＋ＭｇＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）＋ＳｒＯ（モル％）＋ＢａＯ（モル％））。ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯなどの二価陽イオン酸化物は、前駆体ガラス組成物の粘度を低下させ、これにより、結果として得られるガラスセラミック物品の成形性、歪み点およびヤング率を向上させ、イオン交換可能性を改善することがある。しかしながら、前駆体ガラス組成物に添加される二価陽イオン酸化物が多すぎると、前駆体ガラス組成物中のナトリウムイオンとカリウムイオンの拡散性が低下し、このことは、転じて、結果として得られるガラスセラミック物品のイオン交換性能（すなわち、イオン交換する能力）に悪影響を及ぼす。
【0116】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ’Ｏの濃度は、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ’Ｏの濃度は、０．１モル％以上、０．５モル％以上、１モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ’Ｏの濃度は、１５モル％以下、１３モル％以下、１１モル％以下、９モル％以下、またさらには７モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ’Ｏの濃度は、０．１モル％以上かつ１５モル％以下、０．１モル％以上かつ１３モル％以下、０．１モル％以上かつ１１モル％以下、０．１モル％以上かつ９モル％以下、０．１モル％以上かつ７モル％以下、０．５モル％以上かつ１５モル％以下、０．５モル％以上かつ１３モル％以下、０．５モル％以上かつ１１モル％以下、０．５モル％以上かつ９モル％以下、０．５モル％以上かつ７モル％以下、１モル％以上かつ１５モル％以下、１モル％以上かつ１３モル％以下、１モル％以上かつ１１モル％以下、１モル％以上かつ９モル％以下、１モル％以上かつ７モル％以下、２モル％以上かつ１５モル％以下、２モル％以上かつ１３モル％以下、２モル％以上かつ１１モル％以下、２モル％以上かつ９モル％以下、またさらには２モル％以上かつ７モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0117】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度に対する前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＲ’Ｏの濃度のモル比（すなわち、Ｒ’Ｏ（モル％）対ＳｉＯ２（モル％））は、前駆体ガラス組成物における相分離を防ぎ、透明または透明ヘイズとして特徴付けられる二ケイ酸リチウムガラスセラミック物品を生成するために、０以上かつ０．３以下であることがある。Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が高すぎる（例えば、０．３を超える）と、ひいては、二ケイ酸リチウムの形成が抑制されることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＲ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０以上、０．０５以上、またさらには０．１以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＲ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０．３以下、０．２以下、またさらには０．１５以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＲ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比は、０以上かつ０．３以下、０以上かつ０．２以下、０以上かつ０．１５以下、０．０５以上かつ０．３以下、０．０５以上かつ０．２以下、０．０５以上かつ０．１５以下、０．１以上かつ０．３以下、０．１以上かつ０．２以下、またさらには０．１以上かつ０．１５以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0118】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＺｒＯ２をさらに含む。ＺｒＯ２は、二ケイ酸リチウムの粒径を減少させるのに役立つことがあり、このことは、透明または透明ヘイズのガラスセラミック物品の形成にとって重要であろう。ＺｒＯ２は、ＳｉＯ２のように、網状構造形成材の機能を果たし、それによって、成形中の失透を減少させ、液相温度を低下させることによりガラスの安定性を改善することがある。ＺｒＯ２を添加すると、結果として得られるガラスセラミック物品の化学的耐久性が改善されることもある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｒＯ２の濃度は、０．５モル％以上、１モル％以上、１．５モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｒＯ２の濃度は、１０モル％以下、７モル％以下、５モル％以下、またさらには４モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＺｒＯ２の濃度は、０．５モル％以上かつ１０モル％以下、０．５モル％以上かつ７モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ１０モル％以下、１モル％以上かつ７モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１．５モル％以上かつ１０モル％以下、１．５モル％以上かつ７モル％以下、１．５モル％以上かつ５モル％以下、１．５モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ１０モル％以下、２モル％以上かつ７モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、またさらには２モル％以上かつ４モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0119】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｐ２Ｏ５をさらに含む。Ｐ２Ｏ５は、ガラス中の結晶相のバルク核形成を生じ、それによって、前駆体ガラス組成物をガラスセラミック物品に転換させる核形成剤の機能を果たす。前駆体ガラス組成物中のＰ２Ｏ５の濃度は、結晶化を行うのに十分に高い（例えば、０．５モル％を超える）べきである。Ｐ２Ｏ５の濃度は、成形中の失透を低下させ、液相温度を低下させるために制限される（例えば、５モル％以下に）ことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＰ２Ｏ５の濃度は、０．５モル％以上、１モル％以上、１．５モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＰ２Ｏ５の濃度は、５モル％以下、４．５モル％以下、４モル％以下、３．５モル％以下、３モル％以下、またさらには２．５モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＰ２Ｏ５の濃度は、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４．５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、０．５モル％以上かつ３．５モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ２．５モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４．５モル％以上かつ１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３．５モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、１モル％以上かつ２．５モル％以下、１．５モル％以上かつ５モル％以下、１．５モル％以上かつ４．５モル％以下、１．５モル％以上かつ４モル％以下、１．５モル％以上かつ３．５モル％以下、１．５モル％以上かつ３モル％以下、１．５モル％以上かつ２．５モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４．５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、２モル％以上かつ３．５モル％以下、２モル％以上かつ３モル％以下、またさらには２モル％以上かつ２．５モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0120】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ａｌ２Ｏ３をさらに含むことがある。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２およびＺｒＯ２のように、ガラス網状構造を安定化させることもあり、それに加え、ガラス組成物に改善された機械的性質および化学的耐久性を与える。Ａｌ２Ｏ３の量も、ガラス組成物の粘度を制御するために調整されることがある。Ａｌ２Ｏ３は、結果として得られるガラス組成物が所望の破壊靱性（例えば、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上）を有するように含まれることがある。Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる（例えば、７モル％を超える）と、溶融物の粘度が増し、それによって、ガラス組成物の成形性が低下することがあり、二ケイ酸リチウム結晶の割合が、連結構造が形成されないかもしれない程度まで低下することがある。
【0121】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０．５モル％以上かつ５モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、０モル％以上、０．５モル％以上、１モル％以上、またさらには１．５モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、７モル％以下、５モル％以下、またさらには３モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＡｌ２Ｏ３の濃度は、０モル％以上かつ７モル％以下、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ７モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、１モル％以上かつ７モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、１．５モル％以上かつ７モル％以下、１．５モル％以上かつ５モル％以下、またさらには１．５モル％以上かつ３モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ａｌ２Ｏ３を実質的に含まない、または含まないことがある。
【0122】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＳｉＯ２の濃度に対する前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＡｌ２Ｏ３の濃度のモル比（すなわち、Ａｌ２Ｏ３（モル％）対ＳｉＯ２（モル％））は、所望の二ケイ酸リチウムを含む結晶相を達成するために、０以上かつ０．２以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＡｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比は、０以上、またさらには０．０１以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＡｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比は、０．２以下、０．１以下、またさらには０．０５以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品におけるＡｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比は、０以上かつ０．２以下、０以上かつ０．１以下、０以上かつ０．０５以下、０．０１以上かつ０．２以下、０．０１以上かつ０．１以下、またさらには０．０１以上かつ０．０５以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0123】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｌａ２Ｏ３をさらに含むことがある。Ｌａ２Ｏ３は、残留ガラス相に分配され、その屈折率を増加させることがあり、これにより、結晶相の屈折率とよりよく一致して、透明または透明ヘイズのガラスセラミック物品が得られることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬａ２Ｏ３の濃度は、０モル％以上、０．５モル％以上、１モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬａ２Ｏ３の濃度は、６モル％以下、５モル％以下、４モル％以下、またさらには３モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＬａ２Ｏ３の濃度は、０モル％以上かつ６モル％以下、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ６モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、１モル％以上かつ６モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、２モル％以上かつ６モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、またさらには２モル％以上かつ３モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｌａ２Ｏ３を実質的に含まない、または含まないことがある。
【0124】
ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｆ－をさらに含むことがある。実施の形態において、Ｆ－は、フッ素リン灰石を生じることがあり、これは、生物医学的用途にとって重要であろう。実施の形態において、Ｆ－は、前駆体ガラス組成物中で核形成剤の機能を果たすことがある。実施の形態において、Ｆ－は、フッ化カルシウムの形態で前駆体ガラス組成物中に導入されることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＦ－の濃度は、０モル％以上、０．５モル％以上、１モル％以上、またさらには２モル％以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＦ－の濃度は、５モル％以下、４モル％以下、またさらには３モル％以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中のＦ－の濃度は、０モル％以上かつ５モル％以下、０モル％以上かつ４モル％以下、０モル％以上かつ３モル％以下、０．５モル％以上かつ５モル％以下、０．５モル％以上かつ４モル％以下、０．５モル％以上かつ３モル％以下、１モル％以上かつ５モル％以下、１モル％以上かつ４モル％以下、１モル％以上かつ３モル％以下、２モル％以上かつ５モル％以下、２モル％以上かつ４モル％以下、またさらには２モル％以上かつ３モル％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、Ｆ－を実質的に含まない、または含まないことがある。
【0125】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、および硫酸塩などの硫黄系化合物、ハロゲン、またはその組合せなど、混入物をさらに含むことがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、個々の混入物、混入物の組合せ、または全ての混入物を実質的に含まない、または含まないことがある。例えば、実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品は、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、および硫酸塩などの硫黄系化合物、ハロゲン、またはその組合せを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0126】
実施の形態において、抗菌成分、化学的清澄剤、または他の追加の成分が、この前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品中に含まれることがある。
【0127】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物の液相温度は、９００℃以上、９５０℃以上、またさらには１０００℃以上であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物の液相温度は、１２００℃以下、１１５０℃以下、またさらには１１００℃以下であることがある。実施の形態において、前駆体ガラス組成物の液相温度は、９００℃以上かつ１２００℃以下、９００℃以上かつ１１５０℃以下、９００℃以上かつ１１００℃以下、９５０℃以上かつ１２００℃以下、９５０℃以上かつ１１５０℃以下、９５０℃以上かつ１１００℃以下、１０００℃以上かつ１２００℃以下、１０００℃以上かつ１１５０℃以下、またさらには１０００℃以上かつ１１００℃以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0128】
ここに記載された前駆体ガラス物品またはそれから形成されるガラスセラミック物品は、どの適切な厚さであってもよく、その厚さは、ガラスセラミック物品の特定の用途に応じて様々であろう。実施の形態において、前駆体ガラス物品またはそれから形成されるガラスセラミック物品は、２５０μｍ以上かつ６ｍｍ以下、２５０μｍ以上かつ４ｍｍ以下、２５０μｍ以上かつ２ｍｍ以下、２５０μｍ以上かつ１ｍｍ以下、２５０μｍ以上かつ７５０μｍ以下、２５０μｍ以上かつ５００μｍ以下、５００μｍ以上かつ６ｍｍ以下、５００μｍ以上かつ４ｍｍ以下、５００μｍ以上かつ２ｍｍ以下、５００μｍ以上かつ１ｍｍ以下、５００μｍ以上かつ７５０μｍ以下、７５０μｍ以上かつ６ｍｍ以下、７５０μｍ以上かつ４ｍｍ以下、７５０μｍ以上かつ２ｍｍ以下、７５０μｍ以上かつ１ｍｍ以下、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ以下、１ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下、１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下、２ｍｍ以上かつ６ｍｍ以下、２ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下、またさらには４ｍｍ以上かつ６ｍｍ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にある厚さを有することがある。
【0129】
先に述べたように、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されるガラスセラミック物品は、そのガラスセラミック物品がより耐損傷性であるように、増加した破壊靱性を有することがある。実施の形態において、このガラスセラミック物品は、ダブルトーション法で測定して、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性ＫＩＣを有することがある。実施の形態において、このガラスセラミック物品は、ダブルトーション法で測定して、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上、１．１ＭＰａ・ｍ１／２以上、またさらには１．２ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性ＫＩＣを有することがある。
【0130】
実施の形態において、ガラスセラミック物品の弾性率は、１００ＧＰａ以上であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品の弾性率は、１００ＧＰａ以上またさらには１１０ＧＰａ以上であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品の弾性率は、１２５ＧＰａ以下、またさらには１１５ＧＰａ以下であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品の弾性率は、１００ＧＰａ以上かつ１２５ＧＰａ以下、１００ＧＰａ以上かつ１１５ＧＰａ以下、１１０ＧＰａ以上かつ１２５ＧＰａ以下、またさらには１１０ＧＰａ以上かつ１１５ＧＰａ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0131】
実施の形態において、前駆体ガラス組成物および結果として得られるガラスセラミック物品の剛性率は、３０ＧＰａ以上、またさらには４０ＧＰａ以上であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品の剛性率は、５５ＧＰａ以下、またさらには５０ＧＰａ以下であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品の剛性率は、３０ＧＰａ以上かつ５５ＧＰａ以下、３０ＧＰａ以上かつ５０ＧＰａ以下、４０ＧＰａ以上かつ５５ＧＰａ以下、またさらには４０ＧＰａ以上かつ５０ＧＰａ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0132】
実施の形態において、ガラスセラミック物品の平均透過率は、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘る光の５０％以上かつ９５％以下であることがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品の平均透過率は、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘る光の５０％以上、６０％以上、７０％以上、またさらには８０％以上であることがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品の平均透過率は、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘る光の９５％以下、またさらには９０％以下であることがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品の平均透過率は、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘る光の５０％以上かつ９５％以下、５０％以上かつ９０％以下、６０％以上かつ９５％以下、６０％以上かつ９０％以下、７０％以上かつ９５％以下、７０％以上かつ９０％以下、８０％以上かつ９５％以下、またさらには８０％以上かつ９０％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品は、透明または透明ヘイズであることがある。
【0133】
実施の形態において、ガラスセラミック物品のポアソン比は、０．２０以上、またさらには０．２２以上であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品のポアソン比は、０．２５以下、またさらには０．２３以下であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品のポアソン比は、０．２０以上かつ０．２５以下、０．２０以上かつ０．２３以下、０．２２以上かつ０．２５以下、またさらには０．２２以上かつ０．２３以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0134】
実施の形態において、ここに記載されたガラスセラミック物品は、その物品を強化するために、イオン交換可能である。典型的なイオン交換過程において、ガラスセラミック物品中のより小さい金属イオンが、ガラスセラミック物品の外面に近い層内の同じ価数のより大きい金属イオンと置換される、すなわち「交換」される。大きい方のイオンによる小さい方のイオンの置換で、ガラスセラミック物品の層内に圧縮応力が生じる。実施の形態において、金属イオンは一価の金属イオン（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋など）であり、イオン交換は、ガラスセラミック物品中のより小さい金属イオンを交換すべきより大きい金属イオンの少なくとも１種類の溶融塩を含む浴中にガラスセラミック物品を浸すことによって行われる。あるいは、Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋などの他の一価イオンを、一価イオンと交換してもよい。ガラスセラミック物品を強化するために使用されるイオン交換過程は、以下に限られないが、単一浴または浸漬の間に随意的な洗浄および／または徐冷工程が行われる、同じまたは異なる組成の多数の浴中の浸漬を含むことがある。
【0135】
ガラスセラミック物品に曝露される際に、イオン交換溶液（例えば、ＫＮＯ３および／またはＮａＮＯ３溶融塩浴）は、実施の形態によれば、３５０℃以上かつ５００℃以下、３６０℃以上かつ４５０℃以下、３７０℃以上かつ４４０℃以下、３６０℃以上かつ４２０℃以下、３７０℃以上かつ４００℃以下、３７５℃以上かつ４７５℃以下、４００℃以上かつ５００℃以下、４１０℃以上かつ４９０℃以下、４２０℃以上かつ４８０℃以下、４３０℃以上かつ４７０℃以下、またさらには４４０℃以上かつ４６０℃以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にある温度であることがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品は、２時間以上かつ２４時間以下、２時間以上かつ１２時間以下、２時間以上かつ６時間以下、８時間以上かつ２４時間以下、６時間以上かつ２４時間以下、６時間以上かつ１２時間以下、８時間以上かつ２４時間以下、またさらには８時間以上かつ１２時間以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にある期間に亘りイオン交換溶液に曝露されることがある。
【0136】
結果として生じる圧縮応力層は、２時間のイオン交換時間でガラスセラミック物品の表面に１００μｍ以上の深さ（「圧縮深さ」または「ＤＯＣ」とも称される）を有することがある。実施の形態において、ガラスセラミック物品は、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、６０μｍ以上、７０μｍ以上、８０μｍ以上、９０μｍ以上、またさらには１００μｍ以上の圧縮深さを達成するためにイオン交換されることがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品は、厚さ「ｔ」を有し、０．２５ｔ以上、０．２７ｔ以上、またさらには０．３０ｔ以上の圧縮深さを達成するためにイオン交換されることがある。
【0137】
この表面圧縮層の発生は、イオン交換されていない材料と比べて、より良好な亀裂抵抗およびより高い曲げ強度にとって有益である。表面圧縮層は、ガラスセラミック物品の本体（すなわち、表面圧縮を含まない区域）に交換されるイオンの濃度と比べて、より高い濃度のガラスセラミック物品中に交換されるイオンを有する。
【0138】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、８０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、またさらには２５０ＭＰａ以上の、イオン交換強化後の表面圧縮応力を有することがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品は、１ＧＰａ以下、７５０ＭＰａ以下、またさらには５００ＭＰａ以下のイオン交換強化後の表面圧縮応力を有することがある。実施の形態において、そのガラスセラミック物品は、８０ＭＰａ以上かつ１ＧＰａ以下、８０ＭＰａ以上かつ７５０ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以上かつ５００ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ１ＧＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ７５０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ５００ＭＰａ以下、２５０ＭＰａ以上かつ１ＧＰａ以下、２５０ＭＰａ以上かつ７５０ＭＰａ以下、またさらには２５０ＭＰａ以上かつ５００ＭＰａ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあるイオン交換強化後の表面圧縮応力を有することがある。
【0139】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、５０ＭＰａ以上、７５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、またさらには１２５ＭＰａ以上のイオン交換強化後の中央張力を有することがある。実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、３００ＭＰａ以下、２５０ＭＰａ以下、またさらには２００ＭＰａ以下のイオン交換強化後の中央張力を有することがある。実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、５０ＭＰａ以上かつ３００ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以上かつ２００ＭＰａ以下、７５ＭＰａ以上かつ３００ＭＰａ以下、５７ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下、５７ＭＰａ以上かつ２００ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ３００ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上かつ２００ＭＰａ以下、１２５ＭＰａ以上かつ３００ＭＰａ以下、１２５ＭＰａ以上かつ２５０ＭＰａ以下、１２５ＭＰａ以上かつ２００ＭＰａ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあるイオン交換強化後の中央張力を有することがある。
【0140】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、１５Ｊ／ｍ２以上、３０Ｊ／ｍ２以上、４０Ｊ／ｍ２以上、５０Ｊ／ｍ２以上、６０Ｊ／ｍ２以上、７０Ｊ／ｍ２以上、８０Ｊ／ｍ２以上、９０Ｊ／ｍ２以上、またさらには１００Ｊ／ｍ２以上のイオン交換強化後の貯蔵歪みエネルギーを有することがある。
【0141】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス組成物から製造されたガラスセラミック物品は、破損の際にガラスから放出される破片の危険を制限するためにガラスセラミック物品の割れやすさ限界より低いままでありつつ、比較的高い最大中央張力および貯蔵歪みエネルギーを達成するように高い破壊靱性および高い弾性率を有するように形成される。
【0142】
実施の形態において、ガラスセラミック物品を製造する過程は、ガラスの均質化および１つ以上の結晶相（例えば、１つ以上の組成、量、形態、サイズまたはサイズ分布などを有する）の結晶化（すなわち、核形成と成長）を誘発するために１つ以上の事前に選択された時間に亘り１つ以上の事前に選択された温度で炉内の前駆体ガラス組成物から形成された前駆体ガラス物品を熱処理する工程を含む。実施の形態において、熱処理は、（ｉ）１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で炉内の前駆体ガラス物品を核形成温度に加熱すること、（ｉｉ）０．１時間以上かつ８時間以下の時間に亘り炉内で核形成温度に前駆体ガラス物品を維持して、核形成された結晶化可能なガラスを生成すること、（ｉｉｉ）１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で炉内の核形成された結晶化可能なガラス物品を結晶化温度に加熱すること、（ｉｖ）０．１時間以上かつ８時間以下の時間に亘り炉内で結晶化温度に核形成された結晶化可能なガラス物品を維持して、ガラスセラミック物品を生成すること、および（ｖ）ガラスセラミック物品を室温に冷却することを含むことがある。
【0143】
実施の形態において、前記前駆体ガラス物品は、比較的低い温度（例えば、６５０℃以下の核形成温度および８００℃以下の結晶化温度）で熱処理されて、透明または透明ヘイズのガラスセラミック物品を生成することがある。理論で束縛する意図はないが、温度がより低いと、熱処理により二ケイ酸リチウムの粒径が制限され、このことは、透明または透明ヘイズのガラスセラミック物品を得るのに役立つと考えられる。具体的に、粒径は、イオン拡散のために、温度とともに増加する。より低い温度では、成長速度が遅くなるであろう。
【0144】
実施の形態において、核形成温度は、４５０℃以上、５００℃以上、またさらには５２５℃以上であることがある。実施の形態において、核形成温度は、６５０℃以下、６００℃以下、またさらには５７５℃以下であることがある。実施の形態において、核形成温度は、４５０℃以上かつ６５０℃以下、４５０℃以上かつ６００℃以下、４５０℃以上かつ５７５℃以下、５００℃以上かつ６５０℃以下、５００℃以上かつ６００℃以下、５００℃以上かつ５７５℃以下、５２５℃以上かつ６５０℃以下、５２５℃以上かつ６００℃以下、またさらには５２５℃以上かつ５７５℃以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0145】
実施の形態において、結晶化温度は、５５０℃以上、またさらには６００℃以上であることがある。実施の形態において、結晶化温度は、８００℃以下、またさらには７００℃以下であることがある。実施の形態において、実施の形態において、結晶化温度は、５５０℃以上かつ８００℃以下、５５０℃以上かつ７００℃以下、６００℃以上かつ８００℃以下、またさらには６００℃以上かつ７００℃以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0146】
ここに用いられているように、加熱速度、核形成温度、および結晶化温度は、前駆体ガラス組成物または前駆体ガラス物品が中で熱処理されている炉の加熱速度と温度を称する。
【0147】
前駆体ガラス組成物に加え、結晶化温度に加熱し、温度をその結晶化温度に維持する熱処理工程の温度－時間的プロファイルは、以下の所望の属性の内の１つ以上を生じるように思慮深く定められている：ガラスセラミック物品の結晶相、１つ以上の主結晶相および／または１つ以上の副結晶相および残留ガラス相の比率、１つ以上の主結晶相および／または１つ以上の副結晶相および残留ガラス相の結晶相集合体、および１つ以上の主結晶相および／または１つ以上の副結晶相の中での粒径または粒径分布。これらは、転じて、結果として得られるガラスセラミック物品の最終的な完全性、品質、色、および／または不透明度に影響することがある。
【0148】
ここに記載されたガラスセラミック物品は、結晶相および残留ガラス相を含む。実施の形態において、その結晶相は二ケイ酸リチウムを含むことがある。二ケイ酸リチウムＬｉ２Ｓｉ２Ｏ５は、｛Ｓｉ２Ｏ５｝四面体配列の波形板に基づく斜方晶である。この結晶は、典型的に、形状が板状またはラス状であり、劈開面が目立つ。二ケイ酸リチウムに基づくガラスセラミック物品は、無秩序に配向した連結結晶の微細構造（これらの結晶の周りの蛇行経路により亀裂を材料に伝搬させる結晶構造）のために、高い本体強度および破壊靱性を含む、極めて望ましい機械的性質を提示する。
【0149】
実施の形態において、二ケイ酸リチウムは、ガラスセラミック物品中の結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相と比べても多量に存在する。実施の形態において、結晶相中の二ケイ酸リチウムの総量は、結晶相の総質量に基づいて、３０質量％以上、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％以上、またさらには７０質量％以上であることがある。実施の形態において、結晶相中の二ケイ酸リチウムの総量は、結晶相の総質量に基づいて、９９質量％以下、９０質量％以下、またさらには８０質量％以下であることがある。実施の形態において、結晶相中の二ケイ酸リチウムの総量は、結晶相の総質量に基づいて、３０質量％以上かつ９９質量％以下、３０質量％以上かつ９０質量％以下、３０質量％以上かつ８０質量％以下、４０質量％以上かつ９９質量％以下、４０質量％以上かつ９０質量％以下、４０質量％以上かつ８０質量％以下、５０質量％以上かつ９９質量％以下、５０質量％以上かつ９０質量％以下、５０質量％以上かつ８０質量％以下、６０質量％以上かつ９９質量％以下、６０質量％以上かつ９０質量％以下、６０質量％以上かつ８０質量％以下、７０質量％以上かつ９９質量％以下、７０質量％以上かつ９０質量％以下、またさらには７０質量％以上かつ８０質量％以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にあることがある。
【0150】
実施の形態において、ガラスセラミック物品の結晶相は、二ケイ酸リチウムに加え、メタケイ酸リチウム、リン酸リチウム、葉長石、β－石英、リン灰石、またはその組合せをさらに含むことがある。
【0151】
実施の形態において、ここに記載された前駆体ガラス物品に特定の熱処理が施されて、比較的小さい二ケイ酸リチウム粒子を有するガラスセラミック物品を得ることがあり、これにより、透明または透明ヘイズのガラスセラミック物品がもたらされることがある。実施の形態において、結晶相の二ケイ酸リチウムの粒子は、１０ｎｍ以上、２５ｎｍ以上、またさらには５０ｎｍ以上の粒径を有することがある。実施の形態において、結晶相の二ケイ酸リチウムの粒子は、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、またさらには１００ｎｍ以下の粒径を有することがある。実施の形態において、結晶相の二ケイ酸リチウムの粒子は、１０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下、１０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下、１０ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下、２５ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下、２５ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下、２５ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下、５０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下、またさらには５０ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にある粒径を有することがある。
【0152】
実施の形態において、結晶相の二ケイ酸リチウムの粒子は、２：１以上、５：１以上、１０：１以上、２０：１以上、２５：１以上のアスペクト比を有することがある。
【0153】
実施の形態において、このガラスセラミック物品は、ＸＲＤスペクトルのリートベルト解析にしたがって決定して、ガラスセラミック物品の質量で（すなわち、質量％）５０質量％以上の結晶相と５０質量％以下の残留ガラス相、６０質量％以上の結晶相と４０質量％以下の残留ガラス相、７０質量％以上の結晶相と３０質量％以下の残留ガラス相、８０質量％以上の結晶相と２０質量％以下の残留ガラス相、またさらには９０質量％以上の結晶相と１０質量％以下の残留ガラス相、もしくはこれらの端点のいずれかから形成された任意と全ての部分的範囲にある結晶相と残留ガラス相を含むことがある。
【0154】
そのガラスセラミック物品は、シートとして提供されることがあり、そのシートは、次に、加圧成形、吹き込み成形、曲げ加工、垂れ加工、真空成形、または他の手段によって、均一な厚さの湾曲片または曲げ片に再成形されることがある。
【0155】
ここに記載されたガラスセラミック物品は、例えば、ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレイ、コンピュータ用モニタ、および現金自動預払機（ＡＴＭ）を含む消費者向けまたは商業用電子機器におけるカバーガラスまたはガラスバックプレーン用途；例えば、携帯電話、パーソナルメディアプレーヤー、腕時計、およびタブレット型コンピュータを含む携帯型電子機器のための、タッチスクリーンまたはタッチセンサ用途；例えば、半導体ウエハを含む集積回路用途；太陽光発電用途；建築用ガラス用途；自動車または車両用ガラス用途；もしくは商業用または家庭用電化製品用途を含む様々な用途に使用されることがある。実施の形態において、消費者向け電子機器（例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、腕時計、パーソナルコンピュータ、ウルトラブック、テレビ、およびカメラ）、建築用ガラス、および／または自動車用ガラスは、ここに記載されたようなガラスセラミック物品を含むことがある。
【0156】
ここに開示されたガラスセラミック物品のいずれかを組み込んだ例示の電子機器が、図３および４に示されている。詳しくは、図３および４は、前面２０４、背面２０６、および側面２０８を有する筐体２０２；筐体の少なくとも部分的に内部または完全に内部にあり、少なくとも、制御装置、メモリ、および筐体の前面にあるまたはそれに隣接するディスプレイ２１０を含む電気部品（図示せず）；およびディスプレイを覆うように筐体の前面にあるまたはそれを覆うカバー基板２１２を備えた消費者向け電子機器２００を示す。実施の形態において、カバー基板２１２および筐体２０２の少なくとも一方の少なくとも一部は、ここに開示されたガラスセラミック物品のいずれかを含むことがある。
【実施例】
【0157】
様々な実施の形態がより容易に理解されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物およびガラスセラミック物品の様々な実施の形態を説明することを意図した以下の実施例を参照する。
【0158】
表１は、例示の前駆体ガラス組成物と比較の前駆体ガラス組成物（モル％）並びに前駆体ガラス組成物の液相温度を示している。
【0159】
【表1-1】
【0160】
【表1-2】
【0161】
【表1-3】
【0162】
【表1-4】
【0163】
【表1-5】
【0164】
【表1-6】
【0165】
【表1-7】
【0166】
【表1-8】
【0167】
【表1-9】
【0168】
実施例Ａ－熱処理
表２は、例示のガラスセラミック物品を得るための熱処理スケジュール、およびガラスセラミック物品のそれぞれの性質を示している。厚さ０．８ｍｍの例示のガラスセラミック物品Ｅ１～Ｅ５０は、表１に列挙された例示の前駆体ガラス組成物１～４８から形成した。
表２は、例示のガラスセラミック物品を得るための熱処理スケジュール、およびガラスセラミック物品のそれぞれの性質を示している。厚さ０．８ｍｍの例示のガラスセラミック物品Ｅ１～Ｅ５０は、表１に列挙された例示の前駆体ガラス組成物１～４８から形成した。
【0169】
【表2-1】
【0170】
【表2-2】
【0171】
【表2-3】
【0172】
【表2-4】
【0173】
【表2-5】
【0174】
【表2-6】
【0175】
【表2-7】
【0176】
【表2-8】
【0177】
【表2-9】
【0178】
【表2-10】
【0179】
表１の例示の前駆体ガラス組成物および表２のガラスセラミック物品で示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物は、特定の熱処理が施されて、破壊靱性および弾性率が改善された透明または透明ヘイズであるガラスセラミック物品を形成することがある。
【0180】
ここで図５を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る５６０℃での核形成保持、および１時間に亘る６９０℃での結晶化保持を施すことにより形成された、表２に示された例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り９０％の平均全透過率を有し、例示の前駆体ガラス組成物４の特定の熱処理は、透明ガラスセラミック物品をもたらしたことを示す。ここで図６を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物３１に４時間に亘る５６０℃での核形成保持、および１時間に亘る６９０℃での結晶化保持を施すことにより形成された、表２に示された例示のガラスセラミック物品Ｅ３１は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り９０％の平均全透過率を有し、例示の前駆体ガラス組成物３１の特定の熱処理は、透明ヘイズガラスセラミック物品をもたらしたことを示す。図５および６に示されるように、比較的低い温度（例えば、５６０℃での核形成保持および６９０℃での結晶化保持）でここに記載された前駆体ガラス組成物を熱処理すると、透明または透明ヘイズであるガラスセラミック物品が得られる。
【0181】
図５に戻ると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、４００ｎｍから８００ｍｍの波長範囲に亘り０．１８％の平均散乱透過率を有した。ここで図７を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り０．１３の平均散乱比を有した。図５および７に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物に、特定の熱処理が施されて、比較的低い拡散透過率および散乱比（光の散乱が少ないことを意味する）を有するガラスセラミック物品が形成されることがある。理論で束縛する意図はないが、比較的低い拡散透過率および散乱比は、結晶相の屈折率の類似性および／または二ケイ酸リチウム粒子のより小さい粒径によるものであろう。
【0182】
ここで図８を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物１５に４時間に亘る５４０℃での核形成保持、および１時間に亘る６７０℃での結晶化保持を施すことにより形成された、例示のガラスセラミック物品Ｅ４９は、最大量で存在する二ケイ酸リチウムを有し、葉長石、メタケイ酸リチウム、およびリン酸リチウムも含んだ。図８に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物は、特定の熱処理が施されて、二ケイ酸リチウムを含むガラスセラミック物品を生じることがある。
【0183】
ここで図９を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る５９０℃での核形成保持、および１時間に亘る６９０℃での結晶化保持を施すことにより形成された、例示のガラスセラミック物品Ｅ５０は、最大量で存在する二ケイ酸リチウムを有し、リン酸リチウムも含んだ。ここで図１０および１１を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ５０は、５０から１００ｎｍの範囲の粒径を有する二ケイ酸リチウムの粒子を含んだ。図８～１１に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物は、特定の熱処理が施されて、二ケイ酸リチウムを含み、比較的小さい二ケイ酸リチウムの粒径を有するガラスセラミック物品を生じることがあり、これにより、透明または透明ヘイズであるガラスセラミック物品が得られることがある。
【0184】
実施例Ｂ：核形成保持
ここで図１２および１３を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物２３に１時間に亘る５５０℃での核形成保持を施すことにより形成された例示のガラスセラミック物品Ｅ５１は、３０から５０ｎｍの範囲の粒径を有する二ケイ酸リチウムを含んでいた。ここで図１４および１５を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物２３に８時間に亘る５５０℃での核形成保持を施すことにより形成された例示のガラスセラミック物品Ｅ５２は、５０から２００ｎｍの範囲の粒径を有する二ケイ酸リチウムを含んでいた。
ここで図１２および１３を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物２３に１時間に亘る５５０℃での核形成保持を施すことにより形成された例示のガラスセラミック物品Ｅ５１は、３０から５０ｎｍの範囲の粒径を有する二ケイ酸リチウムを含んでいた。ここで図１４および１５を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物２３に８時間に亘る５５０℃での核形成保持を施すことにより形成された例示のガラスセラミック物品Ｅ５２は、５０から２００ｎｍの範囲の粒径を有する二ケイ酸リチウムを含んでいた。
【0185】
ここで図１６、１７、および１８を参照すると、例示の前駆体ガラス組成物２３に、それぞれ、０．５時間、２時間、４時間、および８時間に亘る５５０℃での核形成保持を施すことにより、ガラスセラミック物品を形成した。図１６に示されるように、二ケイ酸リチウムの粒径は、核形成保持時間を長くすることによって、著しくは変わらなかった。図１７に示されるように、ガラスセラミック物品の結晶化度は、核形成保持時間を長くすると、著しく増加した。図１８に示されるように、破壊靱性は、ガラスセラミック物品の結晶化度と共に増加した。
【0186】
図１２～１８に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物に比較的低い核形成温度での核形成保持を施すと、二ケイ酸リチウムの粒径を増加させずに、結果として得られるガラスセラミック物品の結晶化度が増加し、それゆえ、破壊靱性が増し、これにより、ガラスセラミック物品の透過率が減少するであろう。
【0187】
実施例Ｃ：結晶化保持
前駆体ガラス組成物２３に４時間に亘る５５０℃での核形成保持、および５分間に亘る、それぞれ、６００℃、７５０℃、および８５０℃での結晶化保持を施すことによって、ガラスセラミック物品Ｅ５３、Ｅ５４、およびＥ５５を形成した。ここで図１９～２１を参照すると、結晶化温度を上昇させると、二ケイ酸リチウムの粒径の増加および連結微細構造が観察された。ここで図２２を参照すると、結果として得られたガラスセラミック物品の透過率は、結晶化保持温度が上昇するにつれて、減少する。
前駆体ガラス組成物２３に４時間に亘る５５０℃での核形成保持、および５分間に亘る、それぞれ、６００℃、７５０℃、および８５０℃での結晶化保持を施すことによって、ガラスセラミック物品Ｅ５３、Ｅ５４、およびＥ５５を形成した。ここで図１９～２１を参照すると、結晶化温度を上昇させると、二ケイ酸リチウムの粒径の増加および連結微細構造が観察された。ここで図２２を参照すると、結果として得られたガラスセラミック物品の透過率は、結晶化保持温度が上昇するにつれて、減少する。
【0188】
図１９～２２に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物に比較的低い結晶化温度での結晶化保持を施すと、透過率が比較的増加したガラスセラミック物品が得られ、このことは、比較的小さい二ケイ酸リチウムの粒径に寄与するであろう。
【0189】
実施例Ｃ：イオン交換および最大中央張力
表２に示されるように、例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る５６０℃での核形成保持、および１時間に亘る６９０℃での結晶化保持を施すことにより、例示のガラスセラミック物品Ｅ４を形成した。比較の前駆体ガラス組成物１に、例示のガラスセラミック物品Ｅ４を形成するのに使用したのと同じ熱処理を施すことにより、比較のガラスセラミック物品Ｃ１を形成した。
表２に示されるように、例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る５６０℃での核形成保持、および１時間に亘る６９０℃での結晶化保持を施すことにより、例示のガラスセラミック物品Ｅ４を形成した。比較の前駆体ガラス組成物１に、例示のガラスセラミック物品Ｅ４を形成するのに使用したのと同じ熱処理を施すことにより、比較のガラスセラミック物品Ｃ１を形成した。
【0190】
ここで図２３を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４および比較のガラスセラミック物品Ｃ１を、それぞれ、４時間、７時間、１６時間、２４時間、および３２時間に亘り、４７０℃で１００％のＮａＮＯ３浴中でイオン交換した。ここで図２３を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、比較のガラスセラミック物品Ｃ１よりも高い最大中央張力を達成した。
【0191】
ここで図２４を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４および比較のガラスセラミック物品Ｃ１を、それぞれ、４時間、７時間、１６時間、および２４時間に亘り、６０％のＫＮＯ３／４０％のＮａＮＯ３＋０．１２％のＬｉＮＯ３溶融塩浴中でイオン交換した。１６時間に亘り例示のガラスセラミック物品Ｅ４をイオン交換すると、その物品中に交換されたナトリウムイオンのほぼ放物線上のプロファイルが生じた。ここで図２５を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、比較のガラスセラミック物品Ｃ１よりも高い最大中央張力を達成した。図２６に示されるように、例示のガラスセラミック物品Ｅ４は、質量の増加を示し、このことは、イオン交換に利用できるＬｉ２Ｏが残留ガラス相中により多く存在したことを示す。残留ガラス相中の追加のＬｉ２Ｏは、より高い中央張力をもたらすであろう。
【0192】
図２３および２５に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物に特定のイオン交換条件を施して、比較的高い最大中央張力を達成した。理論で束縛する意図はないが、比較的多量のＬｉ２Ｏが、図２６に示される質量増加データで明らかなように、イオン交換のために残留ガラス相中に存在し、最大中央張力の増加をもたらすと考えられる。
【0193】
図２６に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品は、ガラスセラミック物品中に存在する比較的多量のＬｉイオンをもたらし、このイオンは、イオン交換浴中に存在するＮａイオンと交換され、これにより、比較的大きい最大中央張力が生じる。理論で束縛する意図はないが、ここに記載されたガラスセラミック物品は、容易にイオン交換されるであろうＬｉ２Ｏを残留ガラス相中に比較的多量に有する。
【0194】
実施例Ｄ：イオン交換および貯蔵歪みエネルギー
表３は、例示のイオン交換済みのガラスセラミック物品に関するイオン交換条件、およびそのイオン交換済みのガラスセラミック物品のそれぞれの性質を示している。例示のガラスセラミック物品Ｅ５６～Ｅ６４は、表１に列挙された例示の前駆体ガラス組成物４から形成し、４時間に亘る５４０℃での核形成保持、および１時間に亘る６７０℃での結晶化保持を施した。
表３は、例示のイオン交換済みのガラスセラミック物品に関するイオン交換条件、およびそのイオン交換済みのガラスセラミック物品のそれぞれの性質を示している。例示のガラスセラミック物品Ｅ５６～Ｅ６４は、表１に列挙された例示の前駆体ガラス組成物４から形成し、４時間に亘る５４０℃での核形成保持、および１時間に亘る６７０℃での結晶化保持を施した。
【0195】
【表3-1】
【0196】
【表3-2】
【0197】
表３のガラスセラミック物品で示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品に、特定のイオン交換条件が施されると、高い最大中央張力および高い貯蔵歪みエネルギーを達成することがある。
【0198】
ここで図２７～２９を参照すると、例示のガラスセラミック物品Ｅ５７、Ｅ５８、およびＥ５９に割れやすさ試験を行った。図２７および２８に示されるように、１５６．９ＭＰａの最大中央張力と３３．６７Ｊ／ｍ２の貯蔵歪みエネルギーを有する例示のガラスセラミック物品Ｅ５７、および１９３．４ＭＰａの最大中央張力と４８．８９Ｊ／ｍ２の貯蔵歪みエネルギーを有する例示のガラスセラミック物品Ｅ５８には、多量の亀裂（すなわち、ダイシング(dicing)）は観察されなかった。図２９に示されるように、２６７ＭＰａの最大中央張力と９０．８７Ｊ／ｍ２の貯蔵歪みエネルギーを有する例示のガラスセラミック物品Ｅ６４には、多量の亀裂（すなわち、ダイシング）が観察された。図２７～２９に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品に特定のイオン交換条件を施すと、割れやすさ限界よりも低いままでありつつ、高い破壊靱性および高い弾性率に関連する、比較的高い中央張力および比較的高い貯蔵歪みエネルギーを達成することがある。理論で束縛する意図はないが、二ケイ酸リチウムの結晶相の結晶構造により、ここに記載されたガラスセラミック物品は、割れやすくならずに、比較的高い中央張力、破壊靱性および弾性率を達成することができると考えられる。
【0199】
実施例Ｅ：イオン交換および経時劣化
例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る６４０℃での核形成保持、および４時間に亘る７７０℃での結晶化保持を施すことにより、例示のガラスセラミック物品Ｅ６５～Ｅ６８を形成した。例示のガラスセラミック物品Ｅ６６およびＥ６８に、２４時間に亘り６０％のＫＮＯ３／４０％のＮａＮＯ３＋０．１２％のＬｉＮＯ３溶融塩浴中のイオン交換を施した。例示のガラスセラミック物品Ｅ６５およびＥ６７はイオン交換しなかった。これらの例示のガラスセラミック物品に、８５℃および８５％の湿度の槽内で促進老化試験を行った。例示のガラスセラミック物品Ｅ６５およびＥ６６は７２時間に亘り経時劣化させ、例示のガラスセラミック物品Ｅ６９およびＥ７０は５００時間に亘り経時劣化させた。
例示の前駆体ガラス組成物４に４時間に亘る６４０℃での核形成保持、および４時間に亘る７７０℃での結晶化保持を施すことにより、例示のガラスセラミック物品Ｅ６５～Ｅ６８を形成した。例示のガラスセラミック物品Ｅ６６およびＥ６８に、２４時間に亘り６０％のＫＮＯ３／４０％のＮａＮＯ３＋０．１２％のＬｉＮＯ３溶融塩浴中のイオン交換を施した。例示のガラスセラミック物品Ｅ６５およびＥ６７はイオン交換しなかった。これらの例示のガラスセラミック物品に、８５℃および８５％の湿度の槽内で促進老化試験を行った。例示のガラスセラミック物品Ｅ６５およびＥ６６は７２時間に亘り経時劣化させ、例示のガラスセラミック物品Ｅ６９およびＥ７０は５００時間に亘り経時劣化させた。
【0200】
ここで図３０～３３を参照すると、イオン交換済みのガラスセラミック物品Ｅ６６およびＥ６８を含む、経時劣化後の例示のガラスセラミック物品のいずれにも、腐食は観察されなかった。ここで図３４～３６を参照すると、イオン交換され、経時劣化したガラスセラミック物品Ｅ６８において、主相としてＮａＣｌが特定された。理論で束縛する意図はないが、水中の不純物からの汚染により、主相は、Ｎａ２ＯではなくＮａＣｌであったと考えられる。図３０～３６に示されるように、ここに記載された前駆体ガラス組成物から形成されたガラスセラミック物品は、イオン交換することができ、物品の表面に高レベルのＮａ２Ｏがあったとしても、腐食しないであろう。
【0201】
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に、様々な改変および変更を行われてもよいことが、当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという前提で、包含することが意図されている。
【0202】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0203】
実施形態１
ガラスセラミック物品であって、
結晶相、
残留ガラス相、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含むガラスセラミック物品。
ガラスセラミック物品であって、
結晶相、
残留ガラス相、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含むガラスセラミック物品。
【0204】
実施形態２
前記結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、該二ケイ酸リチウムは、前記結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、実施形態１に記載のガラスセラミック物品。
前記結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、該二ケイ酸リチウムは、前記結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、実施形態１に記載のガラスセラミック物品。
【0205】
実施形態３
前記二ケイ酸リチウムの粒子が、１０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の粒径を有する、実施形態２に記載のガラスセラミック物品。
前記二ケイ酸リチウムの粒子が、１０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の粒径を有する、実施形態２に記載のガラスセラミック物品。
【0206】
実施形態４
前記ガラスセラミック物品が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１から３のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１から３のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0207】
実施形態５
前記ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0208】
実施形態６
前記ガラスセラミック物品が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0209】
実施形態７
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0210】
実施形態８
前記ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ５モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態７に記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、０．５モル％以上かつ５モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態７に記載のガラスセラミック物品。
【0211】
実施形態９
Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0212】
実施形態１０
Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、実施形態１から９のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、実施形態１から９のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0213】
実施形態１１
Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0214】
実施形態１２
Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0215】
実施形態１３
Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態１から１２のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態１から１２のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0216】
実施形態１４
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0217】
実施形態１５
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、実施形態１から１４のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、実施形態１から１４のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0218】
実施形態１６
前記ガラスセラミック物品が、
０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および
０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏ、
を含む、実施形態１から１５のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、
０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および
０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏ、
を含む、実施形態１から１５のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0219】
実施形態１７
前記ガラスセラミック物品が、
０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および
０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯ、
を含む、実施形態１から１６のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品が、
０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および
０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯ、
を含む、実施形態１から１６のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0220】
実施形態１８
前記ガラスセラミック物品の結晶相が、メタケイ酸リチウム、リン酸リチウム、葉長石、β－石英、リン灰石、またはその組合せを含む、実施形態１から１７のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品の結晶相が、メタケイ酸リチウム、リン酸リチウム、葉長石、β－石英、リン灰石、またはその組合せを含む、実施形態１から１７のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0221】
実施形態１９
前記ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、実施形態１から１８のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、実施形態１から１８のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0222】
実施形態２０
ダブルトーション法で測定した前記ガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、実施形態１から１９のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
ダブルトーション法で測定した前記ガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、実施形態１から１９のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0223】
実施形態２１
前記ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
前記ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のガラスセラミック物品。
【0224】
実施形態２２
ガラス組成物において、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含むガラス組成物。
ガラス組成物において、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含むガラス組成物。
【0225】
実施形態２３
前記ガラス組成物が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態２２に記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、１８モル％以上かつ３２モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態２２に記載のガラス組成物。
【0226】
実施形態２４
前記ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、実施形態２２または２３に記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ７モル％以下のＺｒＯ２を含む、実施形態２２または２３に記載のガラス組成物。
【0227】
実施形態２５
前記ガラス組成物が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、実施形態２２から２４のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、１モル％以上かつ４．５モル％以下のＰ２Ｏ５を含む、実施形態２２から２４のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0228】
実施形態２６
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態２２から２５のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ７モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態２２から２５のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0229】
実施形態２７
前記ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ４モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態２６に記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、０．５モル％以上かつ４モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態２６に記載のガラス組成物。
【0230】
実施形態２８
Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、実施形態２２から２７のいずれか１つに記載のガラス組成物。
Ａｌ２Ｏ３対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．２以下である、実施形態２２から２７のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0231】
実施形態２９
Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、実施形態２２から２８のいずれか１つに記載のガラス組成物。
Ｒ２Ｏが、１４モル％以上かつ４０モル％以下であり、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計である、実施形態２２から２８のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0232】
実施形態３０
Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、実施形態２２から２９のいずれか１つに記載のガラス組成物。
Ｌｉ２Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０．２以上かつ０．７以下である、実施形態２２から２９のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0233】
実施形態３１
Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態２２から３０のいずれか１つに記載のガラス組成物。
Ｒ’Ｏが、０．１モル％以上かつ１５モル％以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態２２から３０のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0234】
実施形態３２
Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態２２から３１のいずれか１つに記載のガラス組成物。
Ｒ’Ｏ対ＳｉＯ２のモル比が、０以上かつ０．３以下であり、Ｒ’Ｏは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計である、実施形態２２から３１のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0235】
実施形態３３
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、実施形態２２から３２のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ６モル％以下のＬａ２Ｏ３を含む、実施形態２２から３２のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0236】
実施形態３４
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、実施形態２２から３３のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、０モル％以上かつ５モル％以下のＦ－を含む、実施形態２２から３３のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0237】
実施形態３５
前記ガラス組成物が、
０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および
０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏ、
を含む、実施形態２２から３４のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、
０モル％以上かつ５モル％以下のＮａ２Ｏ、および
０モル％以上かつ５モル％以下のＫ２Ｏ、
を含む、実施形態２２から３４のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0238】
実施形態３６
前記ガラス組成物が、
０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および
０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯ、
を含む、実施形態２２から３５のいずれか１つに記載のガラス組成物。
前記ガラス組成物が、
０モル％以上かつ６モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ６モル％以下のＳｒＯ、および
０モル％以上かつ６モル％以下のＢａＯ、
を含む、実施形態２２から３５のいずれか１つに記載のガラス組成物。
【0239】
実施形態３７
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、炉内で前駆体ガラス物品を核形成温度に加熱する工程であって、該前駆体ガラス物品は、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含む前駆体ガラス組成物から作られる、工程、
０．１時間以上かつ８時間以下の期間に亘り前記炉内で前記前駆体ガラス物品を前記核形成温度に維持して、核形成済みの結晶化可能なガラス物品を生成する工程、
１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、前記炉内で前記核形成済みの結晶化可能なガラス物品を結晶化温度に加熱する工程、
０．２５時間以上かつ４時間以下の期間に亘り前記炉内で前記核形成済みの結晶化可能なガラス物品を前記結晶化温度に維持して、前記ガラスセラミック物品を生成する工程であって、該ガラスセラミック物品は結晶相および残留ガラス相を含む、工程、および
前記ガラスセラミック物品を室温に冷却する工程、
を含む方法。
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、炉内で前駆体ガラス物品を核形成温度に加熱する工程であって、該前駆体ガラス物品は、
５２モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、
１４モル％以上かつ３５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０．１モル％以上かつ１５モル％以下のＣａＯ、
０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＺｒＯ２、および
０．５モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５、
を含む前駆体ガラス組成物から作られる、工程、
０．１時間以上かつ８時間以下の期間に亘り前記炉内で前記前駆体ガラス物品を前記核形成温度に維持して、核形成済みの結晶化可能なガラス物品を生成する工程、
１℃／分以上かつ１０℃／分以下の速度で、前記炉内で前記核形成済みの結晶化可能なガラス物品を結晶化温度に加熱する工程、
０．２５時間以上かつ４時間以下の期間に亘り前記炉内で前記核形成済みの結晶化可能なガラス物品を前記結晶化温度に維持して、前記ガラスセラミック物品を生成する工程であって、該ガラスセラミック物品は結晶相および残留ガラス相を含む、工程、および
前記ガラスセラミック物品を室温に冷却する工程、
を含む方法。
【0240】
実施形態３８
前記結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、該二ケイ酸リチウムは、前記結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、実施形態３７に記載の方法。
前記結晶相が二ケイ酸リチウムを含み、該二ケイ酸リチウムは、前記結晶相の総質量に基づいて、どの他の結晶相よりも多い量で存在する、実施形態３７に記載の方法。
【0241】
実施形態３９
２時間以上から１２時間以下の期間に亘り３５０℃以上から５００℃以下の温度で、イオン交換浴中で前記ガラスセラミック物品を強化して、イオン交換済みガラスセラミック物品を形成する工程をさらに含む、実施形態３７または３８に記載の方法。
２時間以上から１２時間以下の期間に亘り３５０℃以上から５００℃以下の温度で、イオン交換浴中で前記ガラスセラミック物品を強化して、イオン交換済みガラスセラミック物品を形成する工程をさらに含む、実施形態３７または３８に記載の方法。
【0242】
実施形態４０
前記イオン交換浴がＫＮＯ３を含む、実施形態３９に記載の方法。
前記イオン交換浴がＫＮＯ３を含む、実施形態３９に記載の方法。
【0243】
実施形態４１
前記イオン交換浴がＮａＮＯ３を含む、実施形態４０に記載の方法。
前記イオン交換浴がＮａＮＯ３を含む、実施形態４０に記載の方法。
【0244】
実施形態４２
前記ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、実施形態３７から４１のいずれか１つに記載の方法。
前記ガラスセラミック物品の平均透過率が、０．８ｍｍの物品厚で測定して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲に亘り、５０％以上かつ９５％以下である、実施形態３７から４１のいずれか１つに記載の方法。
【0245】
実施形態４３
ダブルトーション法で測定した前記ガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、実施形態３７から４２のいずれか１つに記載の方法。
ダブルトーション法で測定した前記ガラスセラミック物品の破壊靱性ＫＩＣが、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である、実施形態３７から４２のいずれか１つに記載の方法。
【0246】
実施形態４４
前記ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、実施形態３７から４３のいずれか１つに記載の方法。
前記ガラスセラミック物品の弾性率が１００ＧＰａ以上である、実施形態３７から４３のいずれか１つに記載の方法。
【0247】
実施形態４５
前記ガラスセラミック物品の貯蔵歪みエネルギーが１５Ｊ／ｍ２以上である、実施形態３７から４４のいずれか１つに記載の方法。
前記ガラスセラミック物品の貯蔵歪みエネルギーが１５Ｊ／ｍ２以上である、実施形態３７から４４のいずれか１つに記載の方法。
【0248】
実施形態４６
消費者向け電子機器において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体内に設けられた電子部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、および該筐体の前面にまたはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電子部品、および
前記ディスプレイを覆って配置されているおよび前記筐体の一部を形成するの少なくとも一方である、実施形態１から２１のいずれか１つによるガラスセラミック物品、
を含む電子機器。
消費者向け電子機器において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体内に設けられた電子部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、および該筐体の前面にまたはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電子部品、および
前記ディスプレイを覆って配置されているおよび前記筐体の一部を形成するの少なくとも一方である、実施形態１から２１のいずれか１つによるガラスセラミック物品、
を含む電子機器。
【符号の説明】
【0249】
１３０ 衝撃点
１４０ 亀裂分岐
１４２ 破片
１５０ 分岐点
２００ 消費者向け電子機器
２０２ 筐体
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板
１４０ 亀裂分岐
１４２ 破片
１５０ 分岐点
２００ 消費者向け電子機器
２０２ 筐体
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【国際調査報告】