(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能な物品であって、
第１の材料からなる第１の障壁と、前記第１の障壁内の内部空間とを含む第１の容器と、
前記内部空間内に収容され、第１のガラス転移温度及び第１の結晶化開始温度を有する第１のガラスを含む、捕捉された水分が該ガラス粒子から除去されてなる複数の第１のガラス粒子であって、前記複数の第１のガラス粒子は第１の成形温度で成形可能であり、前記第１のガラス転移温度と前記第１の結晶化開始温度との間の差異は、少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスは、少なくとも２つの金属酸化物、０〜２０重量％未満のＳｉＯ2、０〜２０重量％未満のＢ2Ｏ3、及び０〜４０重量％未満のＰ2Ｏ5、を含む組成を有する、複数の第１のガラス粒子と、を含み、
前記第１の材料は、前記第１の成形温度未満の第１の分解温度を有する、物品。
【請求項２】
第２の材料からなる第２の障壁と、前記第２の障壁内の第２の内部空間とを含む、第２の容器であって、全体が前記第１の容器の前記内部空間内にある、第２の容器と、
前記第２の内部空間内に収容される複数の第２のガラス粒子であって、前記複数の第２のガラス粒子及び前記複数の第１のガラス粒子が、互いに分離されていて、前記複数の第２のガラス粒子は第２のガラスを含み、かつ第２の成形温度で成形可能である、複数の第２のガラス粒子と、を更に含む、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
成形可能な物品を作製する方法であって、
第１のレセプタクルの中に複数の、第１のガラス転移温度及び第１の結晶化開始温度を有する第１のガラスの粒子を配置する工程であって、前記複数の第１のガラスの粒子は第１の成形温度で成形可能であり、前記第１のガラス転移温度と前記第１の結晶化開始温度との間の差異は、少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスは、少なくとも２つの金属酸化物を含む組成を有する、工程と、
前記第１のガラスの粒子から、捕捉された水分を除去する工程と、
第１の障壁を含む第１の容器を形成するために前記第１のレセプタクルを密封する工程であって、前記第１の障壁は内部空間を画定し、前記複数の第１の微小粒子は、前記内部空間の少なくとも一部を占有し、前記内部空間は、実質的に水を含まず、前記第１の障壁は、前記第１の成形温度より低い第１の分解温度を有する第１の材料を含む、工程と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス粒子を成形するための成形可能な物品、成形可能な物品を調製する方法、及び成形可能な物品を成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス組成は、大型の物品及び／又は複雑な形状を提供するために使用されている。かかる物品は、多くの場合、ガラスの粒子を合着させることによって作製される。近年、かかる物品及び複雑な形状は、非伝統的なガラス材料の微小粒子を使用して作製されている。
【０００３】
成形されたガラス物品の製造は、ガラス粒子が、材料のガラス転移温度を超える温度に加熱される成形プロセスにおいて達成される。融解粒子は、合着し、冷却されると、固化形状を取り、物品を形成する。成形プロセスは、典型的には、特定の鋳型設計によって決定された形に溶解したガラスを形作る際に役立つ融解粒子への加圧を含む。
【０００４】
ガラス物品を作製するための成形技法の利用において、小さなガラス粒子（例えば、微小粒子）は、水分及び／又は静電荷を収集することが知られている。これは、非伝統的なガラス材料の微小粒子からの物品の製造において特に当てはまる。その結果、ガラス粒子は、成形プロセス中の取り扱いが困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ガラス材料の成形において直面する問題に取り組む。一態様において、本発明は、
第１の材料からなる第１の障壁と、第１の障壁内の内部空間とを含む第１の容器と、
内部空間内に収容され、第１のガラス転移温度及び第１の結晶化開始温度を有する第１のガラスを含む、捕捉された水分が該ガラス粒子から除去されてなる複数の第１のガラス粒子であって、複数の第１のガラス粒子は、第１の成形温度で成形可能であり、第１のガラス転移温度と第１の結晶化開始温度との間の差異は、少なくとも約５Ｋ（５℃）であり、第１のガラスは、少なくとも２つの金属酸化物、０〜２０重量％未満のＳｉＯ2、０〜２０重量％未満のＢ2Ｏ3、及び０〜４０重量％未満のＰ2Ｏ5を含む組成を有する、複数の第１のガラス粒子と、を含み、
第１の材料は、第１の成形温度未満の第１の分解温度を有する、成形可能な物品を提供する。
【０００６】
いくつかの実施形態において、前述の物品の内部空間は、第１の内部空間内に収容される複数の第１のガラス粒子及び第２の内部空間内に収容される複数の第２のガラス粒子を含む、第１の内部空間及び第２の内部空間を含み、第２のガラス粒子は、第１のガラスの組成と異なる組成を有する第２のガラスを含む、複数の空間に分割される。
【０００７】
他の実施形態において、成形可能な物品は、
第２の障壁であって、第２の材料からなる第２の障壁と、第２の障壁内の第２の内部空間とを含む、第２の容器であって、全体が第１の容器の内部空間内にある、第２の容器と、
第２の内部空間内に収容される複数の第２のガラス粒子であって、複数の第２のガラス粒子及び複数の第１のガラス粒子が、互いに分離するようにし、複数の第２のガラス粒子は第２のガラスを含み、第２の成形温度で成形可能である、第２のガラス粒子と、を更に含む。
【０００８】
別の態様において、本発明は、成形可能な物品を作製する方法を提供し、本方法は、
第１のレセプタクルの中に複数の、第１のガラス転移温度及び第１の結晶化開始温度を有する第１のガラス粒子を配置する工程であって、複数の第１のガラス粒子は第１の成形温度で成形可能であり、第１のガラス転移温度と第１の結晶化開始温度との間の差は、少なくとも約５Ｋ（５℃）であり、第１のガラスは、少なくとも２つの金属酸化物を含む組成を有する、工程と、
第１のガラス粒子から、捕捉された水分を除去する工程と、
第１の障壁を含む第１の容器を形成するために第１のレセプタクルを密封する工程であって、第１の障壁は内部空間を画定し、複数の第１の微小粒子は、内部空間の少なくとも一部を占有し、内部空間は、実質的に水を含まず、第１の障壁は、第１の成形温度より低い第１の分解温度を有する第１の材料を含む、工程と、を含む。
【０００９】
前述の方法のいくつかの実施形態において、方法は、
第２のレセプタクルの中に複数の第２のガラス粒子を配置する工程であって、複数の第２のガラス粒子は、第２の成形温度で成形可能である第２のガラスを含む、工程と、
第２のガラス粒子から、捕捉された水分を除去する工程と、
第２の障壁を含む第２の容器を形成するために第２のレセプタクルを密封する工程であって、第２の障壁は第２の内部空間を画定し、複数の第２のガラス粒子は、第２の内部空間の少なくとも一部を占有し、第２の障壁は、第２の成形温度より低い第２の分解温度を有する第２の材料を含む、工程と、
第１のレセプタクルを密封する工程の前に、第１のレセプタクル内に第２の容器を配置する工程と、を更に含む。
【００１０】
前述の方法の更に他の実施形態において、第１のレセプタクルは、複数のチャンバを含み、第１のレセプタクルの中に複数の第１のガラス粒子を配置する工程は、第１のチャンバの中に粒子を配置する工程を含み、この方法は、第２のチャンバの中に第２の複数のガラス粒子を配置する工程を更に含み、第１のレセプタクルを密封する工程は、内部空間が、第１の複数のガラス粒子を第１の内部空間内で密封し、第２の複数のガラス粒子を第２の内部空間内で密封して、複数の密封チャンバを形成するように、第１の容器を形成する。
【００１１】
更に別の態様において、本発明は、
型穴の中に前述の成形可能な物品の１つ以上を配置する工程と、
第１の材料を分解し、ガラス粒子と合着させるために型穴を加熱し、成形物品を提供する工程と、を含む、物品を成形する方法を提供する。
【００１２】
一般的に、本発明の実施形態の説明に使用される用語は、当業者によって理解されるように、それらに与えられる共通の意味を有するものとして理解されるべきである。しかし、特定の用語は、本明細書で明記した意味を有するものとする。
【００１３】
「非晶質材料」とは、Ｘ線回折により測定される、いかなる長い結晶構造を欠如し、及び／又は示差熱分析により測定されるような非晶質材料の結晶化に対応する発熱ピークを有する、溶融相及び／又は気相から得られる材料を指す。
【００１４】
「セラミックス」は、非晶質材料、ガラス、結晶性セラミックス、ガラスセラミックス、及びそれらの組み合わせを含む。
【００１５】
「ガラス」とは、ガラス転移温度を呈する非晶質材料を指す。
【００１６】
「ガラスセラミックス」とは、非晶質材料を熱処理することによって形成される結晶を含むセラミックスを指す。
【００１７】
「不活性ガス」とは、ヘリウム、ネオン、クリプトン、アルゴン、キセノン、窒素、及び前述のうちの２つ以上の組み合わせを指す。
【００１８】
開示される実施形態の様々な特徴は、「発明を実施するための形態」、非限定的実施例、及び添付の特許請求の範囲を含む、本開示の残り部分を考慮することによって、当業者によって更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の実施形態の説明において、様々な図への参照がなされる。図が、原寸に比例せず、実施形態を説明する際の補助として提供されることが理解されるであろう。実施形態の様々な特徴は、同様の数字が概して同様の特徴を示す参照番号で特定される。
【図１】本発明の実施形態による、成形可能物品の平面図。
【図２】図１の成形可能な物品の側面図。
【図３】図１の成形可能な物品の製造に対するプロセスの略図であり、その後のその成形も説明している。
【図４】本発明の別の実施形態による、成形可能な物品の平面図。
【図５】図４の成形可能な物品の製造に対するプロセスの略図であり、その後のその成形も説明している。
【図６】本発明の別の実施形態による、成形可能な物品の平面図。
【図７】本発明の更に別の実施形態による、成形可能な物品の斜視図。
【図８】本発明の更に別の実施形態による、成形物品の斜視図。
【図９】本発明の更に別の実施形態による、成形物品の透視図。
【図１０】本発明の更に別の実施形態による、成形物品の透視図。
【図１１】本発明の更に別の実施形態による、成形物品の透視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、非伝統的なガラスを含む、ガラスの取り扱いのために提供し、ガラスは、最初は粒子の形態である（球状粒子、繊維、微小球等）。本発明の実施形態は、ガラス粒子、成形可能な物品の調製のためのプロセス、及び成形プロセスを含む成形可能な物品を提供する。様々な実施形態において、成形可能な物品は、水分を含まない、調節及び／又は処理された雰囲気で密封された容器、又はガラス粒子を収容するパッケージの形態で、提供される。本明細書において説明される成形可能な物品は、型穴へ直接挿入され得る。成形作業は、パッケージからガラス粒子を除去せず、成形可能な物品に熱／圧力を適用することによって実行される。成形プロセスは、梱包が、成形作業中に本質的に燃焼するように、梱包材料の分解温度を超える温度で実行される。ガラスは、典型的に、梱包材料の分解温度よりも著しく高い成形温度（例えば、ガラス粒子が合着し始める温度）を有する。ガラスの成形温度以上で、ガラス粒子は合着し、冷却されて、成形物品が得られる。
【００２１】
ここから図を参照すると、図１及び２は、本発明の実施形態による、成形可能な物品１０の異なる図を提供する。成形可能な物品１０は、所定の量（例えば、複数の）ガラス粒子１６を収容する第１の内部空間１４を画定する第１の障壁１２を有する第１のパッケージの形態で提供される。第１の障壁１２は密封され、第１の内部空間は、典型的に、物品１０を囲む雰囲気と異なる雰囲気を有する。いくつかの実施形態において、第１の内部空間１４は、実質的に水蒸気を含まない雰囲気を有する。いくつかの実施形態において、第１の内部空間１４は、不活性ガスの雰囲気を有する。他の実施形態において、第１の内部空間１４の雰囲気は、少なくとも部分的に、減圧（例えば、真空又は真空近く）になるように排気される。
【００２２】
第１の障壁１２は、第１の内部空間１４内に実質的に一定の雰囲気を維持するために、実質的にガス不浸透性である可撓性の第１の材料で作製される。物品１０は、密封されたままであるが、ガラス粒子１６及び第１の内部空間１４は、実質的に乾燥又は水を含まないままである。
【００２３】
適した可撓性の第１の材料は、紙並びに様々な可撓性ポリマー材料を含む。本明細書で使用される「可撓性」という用語は、周囲条件下で剛性又は硬さが典型的に不足する性質を有するかかる性質及び材料を指す。他の実施形態において、第１の障壁は、より剛性な第１の材料で作製され得る。本明細書で使用される「剛性」という用語は、材料上にかけられる過度の熱、又は外力がない場合、周辺温度である形状を維持する傾向がある性質を有するかかる性質及び材料を指す。しかし、剛性材料は、全て不撓性である必要はなく、実際は、いくつかの剛性材料は、加熱又は処理される等の時に、曲げるないしは変形させられ得る。剛性材料と可撓性材料との間の差異が、場合によっては、異なる材料の使用によって、又は同じ若しくは似た材料の厚みの変化によって（例えば、材料の厚みを増加することは、剛性を提供することができる）説明され得ることが理解されるであろう。
【００２４】
第１の材料として使用に好適なポリマーは、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリイソブチレン、ポリカーボネート、炭酸ポリエチレン、炭酸ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキサイド、ポリスチレン芳香族ポリエステル、及び前述のもののうちの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるものを含む。好適なポリアミドは、ナイロン６、及びナイロン６６、及びそれらの組み合わせを含む。好適なポリエチレンは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、及び前述のもののうちの２つ以上から選択され得る。特定の実施形態において、第１の障壁は、低密度ポリエチレンで作製される。第１の材料は、材料を分解する第１の分解温度を有する。
【００２５】
ガラス粒子１６は、第１の内部空間１４を占有する。本発明の実施形態において、粒子１６は、２００１年８月２日に出願された、米国特許出願第０９／９２２，５２７号、同第０９／９２２，５２８号、及び同第０９／９２２，５３０号、米国特許第２００３／０１１５８０５  Ａ１号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）、同第２００３／０１１０７０７  Ａ１号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）、同第７，１６８，２６７号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）、同第２００３／０１２６８０２  Ａ１号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚ）、同第７，１４７，５４４号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）、及び同第７，１０１，８１９号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）を含み、これらの開示が参照によって本明細書に組み込まれる特許及び特許出願に記載されているもの等の非伝統的なガラス材料である第１のガラス材料を含む微小粒子である。
【００２６】
前述の非伝統的なガラス材料は、第１のガラス転移温度及び第１の結晶化開始温度を有する。第１のガラス転移温度と第１の結晶化開始温度との間の差異は、少なくとも約５Ｋ（５℃）（又は更には、少なくとも１０Ｋ（１０℃）、少なくとも１５Ｋ（１５℃）、少なくとも２０Ｋ（２０℃）、少なくとも２５Ｋ（２５℃）、少なくとも３０Ｋ（３０℃）、若しくは少なくとも３５Ｋ（３５℃））である。第１のガラス材料は、少なくとも２つの金属酸化物（すなわち、同じカチオンを有さない金属酸化物）の、０〜２０重量％未満のＳｉＯ2（例えば、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、又は更には０重量％のＳｉＯ2）、０〜２０重量％未満のＢ2Ｏ3（例えば、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、又は更には０重量％のＢ2Ｏ3）、及び０〜４０重量％未満のＰ2Ｏ5（例えば、３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１重量％未満、５重量％未満、又は更には０重量％のＰ2Ｏ5）を含む。前述のガラス材料は、微小粒子が合着し始める第１の成形温度以上で成形可能である。本明細書において記載される本発明の実施形態において、第１の材料の第１の分解温度は、第１のガラスの第１の成形温度よりも低い。
【００２７】
図３を参照すると、成形可能な物品１０の調製のためのプロセスが、物品を含む成形プロセスと共に図式的に示される。ガラス粒子１６の測定された量は、オーブン、加熱マントル等の加熱ステーション（図示せず）の容器２０内で加熱される。粒子１６は、ガラスのＴg以下の高温まで、水を除去するために十分な時間の間、加熱される。いくつかの実施形態において、粒子は、水の沸点近くの温度に保たれる（例えば、１００℃）。いくつかの実施形態において、好適な温度は、約１０１℃〜約１５０℃、約１１０℃〜約１４０℃、及び約１２０℃〜約１３５℃の範囲である。いくつかの実施形態において、好適な温度は、約１３０℃である。粒子が加熱される時間は、使用される粒子の量及び存在する水分の量によって決定することができる。様々な実施形態において、数時間加熱することは、粒子が十分に乾燥していることを確実にするために所望され、粒子は前述の範囲のうちの１つの温度で、約２４時間まで加熱され得る。
【００２８】
乾燥してすぐに、容器２０は密封され得（図示せず）、ガラス粒子１６は、容器２０から密封可能な可撓性容器２６へ転送される前に冷却することができる。漏斗２８は、粒子１６の転送を容易にするための、任意の手段として示される。ガラス粒子の転送後、密封可能な容器２６は、乾燥した粒子の量で満たされ、容器２６は、実質的に水分を含まない内部空間１４と共に成形可能な物品１０を提供するために、開口端３０と共に密封され得る。いくつかの実施形態において、密封可能な容器２６は、密封前に不活性ガスでパージされる。いくつかの実施形態において、容器２６は、第１の内部空間１４内に減圧を有するために密封される。いくつかの実施形態において、容器２６は、内部空間１４内に真空又は真空に近い状態を提供するために密封される。
【００２９】
成形可能な物品１０は、ガラス粒子１６を成形物品に成形するための成形プロセスでの使用に適している。ガラス粒子１６が微小粒子の形態にある実施形態において、それらは、マイクロメートルで測定される平均直径のものであってもよく、いくつかの実施形態では、約１０μｍ〜約２５０μｍの範囲であってもよい。いずれにしても、ガラス粒子１６は、約３００℃以上、約４００℃以上、約５００℃以上、約７００℃以上、又は約９００℃以上の第１の成形温度で成形可能である。成形プロセスにおいて、成形可能な物品１０は、成形型３２の型穴３４中に配置される。図３の実施形態において、示された成形プロセスは、圧縮成形であり、空洞３４は、高温まで加熱されるように備えられる。空洞３４における成形可能な物品１０で、成形型３２は、蓋、又は成形型内の材料に圧力を加えるために、空洞３４内に適合するために、形成されたプラグ部材３６で閉じる。
【００３０】
成形型３２は、第１の成形温度まで加熱され、成形型は、プラグ部材３６によって得られた圧縮によって加圧される。本発明の様々な実施形態、成形可能な物品１０の第１の障壁は、成形プロセス中、及び典型的に粒子１６が柔らかくなり、合着し始める前に、障壁１２の第１の材料が分解するように、ガラス粒子の第１の成形温度より低い分解温度を有する第１の材料（例えば、ポリエチレン）を含む。いくつかの実施形態において、第１の障壁１２の分解によって、障壁の第１の材料の全てを実質的に除去する。成形型３２内の温度が第１の成形温度まで継続して上昇する度に、ガラス粒子は柔らかくなり、合着し始め、空洞３４の内部形状と一致する形状を呈する。次いで、成形型３２は、次に空洞３４から除去され得る成形物品３８を形成するために冷却される。
【００３１】
実施形態において、非伝統的なガラス粒子は、合着され、少なくとも部分的に、ガラス−セラミックス物品又はセラミックス物品を提供するために、結晶化される。いくつかの実施形態において、ガラスは、ガラスの結晶化度を増加し、ガラスセラミックス又はセラミックス材料を提供するために、加熱処理される。当業者は、成形物品３８が、ガラス、ガラスセラミックス、及び／又はセラミックス材料を含むことができることを理解するであろう。
【００３２】
本発明の実施形態において、成形物品３８の表面は、更なる処理なしに光学的性能のものである。かかる実施形態において、物品３８の表面は、成形型３２の内面によって、与えられたトポグラフィーを呈する。本明細書で使用される「光学的性能」は、光学分野の適用に使用する表面又は物品の適切性を指す。
【００３３】
いくつかの実施形態において、第１の材料は、成形プロセス中に完全に分解されない可能性があり、成形物品３８の表面は、研磨されてもよく、及び／又は残りの残留物を除去するために、（例えば、溶媒で）更に処理されてもよい。
【００３４】
図４を参照すると、成形可能な物品１１０の別の実施形態が示される。物品１１０は、第１の内部空間１１４ａ及び第２の内部空間１１４ｂに分割された内部空間を画定する第１の障壁１１２を含む。内部空間１１４ａ、１１４ｂは、単一の仕切り１１３によって区切られた２つの空間で、それらの内部収容量又は容積と実質的に均一であるように示される。図１の物品１０についてすでに説明されたように、内部空間１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれの中の雰囲気は、成形可能な物品１１０を囲む雰囲気と異なることができ、内部空間１１４ａ、１１４ｂは、相互に同じ内側の雰囲気を有することがでる、又はそれらが相互に異なることができることが、理解されるであろう。内部空間１１４ａ及び／又は１１４ｂ中の雰囲気は、実質的に水分を含まず、いくつかの実施形態において、内部空間は、不活性ガスを含む。いくつかの実施形態において、内部空間１１４ａ及び／又は１１４ｂは、真空又は真空近くの状態を提供するために、排気された。
【００３５】
第１のガラスを含む第１のガラス粒子１１６ａの容積は、第１の内部空間１１４ａ内に含まれる。同様に、第２のガラス粒子１１６ｂの所定の量は、第２の内部空間１１４ｂ内に含まれる。内部空間１１４ａ中の第１の粒子１１６ａの量は、内部空間１１４ｂ内の第２の粒子１１６ｂの量と同じ、又は異なる可能性がある。第２の粒子１１６ｂは、第２のガラスを含む。第１のガラス又は第２のガラスのうちの少なくとも１つは、すでに記載されたように、非伝統的なガラスの材料を含む。第１のガラス及び第２のガラスは、同じガラス材料であることができる、又は異なることができる。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態において、第２のガラス粒子１１６ｂは、第１のガラス粒子１１６ａと同一であるため、第１のガラスは、第２のガラスと同じ組成である。他の実施形態において、第１のガラスは、第２のガラスのものと異なる組成である。
【００３７】
実施形態において、第１及び第２のガラスの両方は、非伝統的なガラスであり、少なくとも１つのガラスは、ガラスの総重量を基に、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、及びＰ2Ｏ5合計で、４０重量％未満（又は３５重量％、３０重量％、２５重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、５重量％未満、若しくは更には０重量％）のガラスを含む。複数の第２の粒子は、第２の成形温度で成形可能であるため、それらは、第２の成形温度以上で（例えば、成形作業中に）柔らかくなり、合着し始め、第２の成形温度は、第１の成形温度と同じ又は異なることができる。様々な実施形態において、第１の分解温度は、第１の成形温度及び第２の成形温度の両方より低い。
【００３８】
第１の障壁１１２は、成形可能な物品１０（図１）に関してすでに記載したように、材料から作製される。いくつかの実施形態は、障壁１１２に対して使用されるものと異なる材料から作製される仕切りを含むことができるが、仕切り１１３は、典型的に、第１の障壁１１２として同じ材料から作製される。
【００３９】
図５を参照すると、成形可能な物品１１０の製造、及び成形ガラス物品１３８を提供するための成形プロセスにおけるその後の使用のための、プロセスの略図が示される。第１のガラス粒子１１６ａの測定された量は、水を除去するために容器１２０内で最初に加熱され、第２のガラス粒子１１６ｂの測定された量は、同様に水を除去するために第２の容器１２１中で加熱される。容器１２０、１２１は、オーブン、加熱マントル等を含むことができる別の加熱ステーション（図示せず）で加熱され得る。
【００４０】
水分を除去するために加熱後、容器１２０及び１２１は、冷却することができるため、水分が粒子に戻ることを防ぐために、密封され得る。第１のガラス粒子１１６ａは、容器１２０か密封可能な容器１２６の第１の内部空間１１４ａへ転送される。漏斗１２８は、ガラス粒子１１６ａの転送を容易にするための、任意の手段として示される。第２のガラス粒子１１６ｂは、容器１２１から密封可能な容器１２６の第２の内部空間１１４ｂへ転送される。漏斗１２９は、粒子１１６ｂの転送を容易にするための、任意の手段として示される。ガラス粒子の転送後、密封可能な容器１２６は、成形可能な物品１１０を提供するために、開口端１３０と共に密封される。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態において、密封可能な容器１２６は、密封前に不活性ガスでパージされる。他の実施形態において、内部空間１１４ａ及び１１４ｂは、内部空間に減圧（例えば、真空又は真空に近い状態）を与えるために、排気後、密封される。
【００４２】
成形可能な物品１１０は、物品は、内部空間及びその内容物のうちの１つ（例えば、ガラス粒子１１６ａ又は１１６ｂ）が、他の内部空間及びその内容物の上に重なるように、互いに配向された対応の内部空間１１４ａ及び１１４ｂと共に成形型１３２の開口した型穴１３４に配置される成形プロセスでの使用に適している。この配向において、粒子１１６ａ及び１１６ｂは、ガラス材料の２つの層を形成し、順に重ねられる。図５の圧縮成形プロセスにおいて、空洞１３４は、物品１１０を受け入れるために最初は開口され、高温まで加熱されるように設定される。空洞１３４内に配置された成形可能な物品１１０と共に、成形型１３２は閉じられ、所定の温度まで加熱される。空洞１３４内のガラス粒子を圧縮するために、圧力は、プラグ部材１３６で物品１１０に適用される。
【００４３】
本発明の様々な実施形態において、成形可能な物品１１０の第１の障壁１１２は、特徴的な分解温度以上で実質的に分解するであろう。いくつかの実施形態において、第１の障壁１１２の分解は、障壁の第１の材料の全てを実質的に除去する。その後、成形型１３２の温度は、粒子が柔らかくなり、合着する成形温度までガラス粒子１１６ａ及び１１６ｂを熱するために上昇される。成形型１３２は、冷却され、得られた成形物品１３８は、空洞１３４から除去され得る。成形物品１３８は、第１の粒子１１６ａの成形から得られる第１の層１３８ａ及び第２の粒子１１６ｂから得られる第２の層１３８ｂを含む２層の合成物である。いくつかの実施形態において、成形物品１３８の表面が、残りの残留物を除去するために、研磨及び／又は別の処理（例えば、溶媒で洗浄する）を必要としてもよいように、第１の障壁１１２の第１の材料は、成形プロセス中に完全に分解しなくてもよい。層１３８ａ又は１３８ｂのうちの少なくとも１つは、本明細書に記載される非伝統的なガラスに由来する材料を含む。
【００４４】
更に他の実施形態において、成形物品１３８と似た成形物品は、型穴内に個々の成形可能な物品（例えば、図１の物品１０と同様）を重ね、すでに記載したものと同じ方法で、成形可能な物品を成形することによって作製され得る。物品１３８に似た多層構造の物品は、例えば、視覚的なレンズとして特に有用であり得る。かかる実施形態において、成形層１３８ａ及び１３８ｂは、それぞれ、異なる屈折率等の１つ以上の異なる性質を有することができる。様々な実施形態において、成形物品１３８は、ガラス、セラミックス及び／又は非伝統的なガラスの成形から得たガラスセラミックス材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、非伝統的なガラス粒子は、合着され、少なくとも部分的に結晶化される。いくつかの実施形態において、ガラスは、ガラスの結晶化度を増加し、ガラスセラミックス又はセラミックス材料を提供する方法で加熱処理される。
【００４５】
ここから図８を参照すると、多層構成の成形物品１６８が示される。物品１６８は、本発明の実施形態に従って作製され得る。成形層１６８ａ、１６８ｂ、及び１６８ｃは、積み重ねられた配置内の離れた位置を占有する。いくつかの実施形態において、成形層１６８ａ、１６８ｂ、及び１６８ｃのそれぞれは、他の２つの層のうちのいずれかの屈折率と異なる屈折率で成形層を提供するために、異なるガラス組成から作製される。物品１６８は、屈折率分布型レンズである実施形態において、例えば、中央層の１６８ｂが低い屈折率ガラスで作製され得るが、層１６８ａ及び１６８ｃは、高い屈折率ガラスを含むことができる。１６８ａ、１６８ｂ、及び／又は１６８ｃの層のうちの少なくとも１つは、非伝統的なガラスの成形物であり、すでに記載したように、非伝統的なガラスの成形は、成形物品１６８の１６８ａ、１６８ｂ、又は１６８ｃの層の１つ以上にガラス、セラミックス及び／又はガラスセラミックス材料を得ることができる。物品１６８は、３つの異なる内部空間、例えば、別のガラス粒子群を収容するそれぞれの内部空間を含む成形可能な物品から作製され得る。あるいは、物品１６８は、型穴内で相互に重なった３つの成形可能な物品を同時に成形することによって作製され得、それぞれの成形可能な物品は、独自の別のガラス粒子群を収容する。成形プロセスを通して、すでに記載したように、成形可能な物品のそれぞれは、完成物品１６８中に層の生成を生じるであろう。
【００４６】
図６は、本発明の更に別の実施形態に従って、構成される成形可能な物品２１０を示す。物品２１０は、第１の障壁２１２を有する容器であり、内部空間は、第１の内部空間２１４ａ及び第２の内部空間２１４ｂに分割される。内部空間２１４ａ、２１４ｂのそれぞれは、図１及び４の実施形態に関してすでに記載したように、内側の雰囲気を有する。第１のガラス粒子２１６ａの所定の量は、第１の内部空間２１４ａ内に含まれ、第２のガラス粒子２１６ｂの所定の量は、第２の内部空間２１４ｂ内に含まれる。示した実施形態において、内部空間２１４ａは、内部空間２１４ｂよりも大きく、第１の内部空間２１４ａ中の第１の粒子２１６ａの量は、第２の内部空間２１４ｂ内の第２の粒子２１６ｂの量より多い。先の実施形態のように、粒子２１６ａは、粒子２１６ｂの第２のガラス組成と異なることができる第１のガラス組成のものである。一般的に、第１及び第２のガラス粒子は、例えば、異なる屈折率等の最終の成形物品へ異なる性質を提供するために選択され得る。第１のガラス粒子２１６ａ又は第２のガラス粒子２１６ｂのうちの少なくとも１つは、すでに記載したように、非伝統的なガラスを含む。
【００４７】
成形可能な物品２１０は、個々の容器の組み合わせを使用して作製され得、第１の障壁２１２は、すでに記載したように、ポリマー材料等の可撓性材料から作製される。かかる実施形態において、単一の容器は、内部空間に通じる単一の開口端を含む「袋」又は可撓性の壁付きの容器である。第２の内部空間２１４ｂは、第２の内部空間２１４ｂの３つの側面を形成するために熱密封端２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃを提供することによって作製され得る。第４の熱密封端２１５ｄは、内部空間２１４ｂがガラス粒子２１６ｂで満たされた後に形成される。図６において、第２の内部空間２１４ｂは、第１の内部空間２１４ｂの中央に位置付けられる。あるいは、第２の内部空間は、最終の成形物品に所望される構成次第で、より大きな第１の内部空間２１４ｂ内の別の場所に位置付けられ得る。いくつかの実施形態において、２つ以上の内部空間（例えば、第３の内部空間、第４の内部空間等）は、同じ成形可能な物品と関係され得、それぞれのかかる内部空間は、すでに記載したように、非伝統的なガラスを含むガラス粒子の容積のうちの少なくとも１つを含むガラス粒子の容積を収容することも理解されるであろう。
【００４８】
成形可能な物品２１０は、図１〜５の実施形態に関してすでに記載したように、成形プロセスにおいて使用され得る。得られた成形物品は、少なくとも２つの異なる成形部分、第１のガラス粒子２１４ａの処理から得られる成形部分のうちの１つ、及び第２のガラス粒子２１４ｂの処理から作製される別の成形部分を含むであろう。
【００４９】
図９に示される成形物品２３８は、図６の成形可能な物品２１０を含む成形プロセスから得られた種類のものである。物品２３８は、第１の又は外側成形部分２３８ａと、外側部分２３８ａの中に入れ子にされ、かつそれに付着された第２の又は内側成形部分２３８ｂを含む。成形部分２３８ａ、２３８ｂの示した形は、単に説明のためであり、他の形状は、本開示の範囲内であり、例えば、成形物品を作製するために使用される成形型の設計図を単に変更することによって容易に得られ得ることが理解されるであろう。成形物品２３８の層のうちの少なくとも１つは、すでに記載したように、かかる層が、ガラス、セラミックス及び／又はガラスセラミックス材料を含むことができるように、非伝統的なガラス材料の成形から得られる。
【００５０】
他の実施形態は検討され、成形可能な物品は、図６の物品２１０と同様であるが、（例えば、空間１１４ｂと同程度の）第２の内部空間は、実際に、（例えば、内部空間２１４ａと同等の）より大きい成形可能な物品の内部空間内に配置される別の成形可能な物品からなる。換言すれば、本発明の実施形態は、別の成形可能な物品は、別の成形可能な物品の内部空間に含まれるようなものを含む。それぞれの成形可能な物品の別の内部空間のそれぞれは、ガラス粒子の容積を含む。ガラス粒子の容積の少なくとも１つは、すでに記載したように、非伝統的なガラスを含む。
【００５１】
更に他の実施形態において、成形物品は、本発明に従って作製され得、物品は、相互に付着されたガラス及び非ガラス部分の両方を含む。物品３３８は、図１０に示され、２つの構成要素、円形の、非ガラスの、第１の部分３３８ａ（例えば、枠）内に配置される成形ガラス部分３３８ｂを含む。成形ガラス部分３３８ｂは、すでに記載したように非伝統的なガラスを含む。円形の非ガラス部分３３８ａは、ポリマー材料、金属材料等を含む任意の様々な他の材料から作製され得る。完成した成形物品３３８を形成する前に、非ガラス部分３３８ａは、事前形成され、型穴内に配置され得る。成形作業において、非ガラス部分３３８ａは、成形型内に配置され、（本明細書に記載する）成形可能な物品は、成形型内の非ガラス部分３３８ａの中央に配置される。成形プロセスは、部分３３８ａの中央の中に配置される成形ガラス部分３３８ｂを有する物品３３８を形成するために実施され得る。成形作業中に、成形可能な物品中のガラス粒子は、合着し、更に相互に付着された部分３３８ａ及び３３８ｂを含む完成物品３３８を形成するために、非ガラス部分に固着する。
【００５２】
当業者は、他の複数の構成要素の物品が、本発明の成形可能な物品を使用して作製され得ることを理解するであろう。かかる複数の構成要素の成形物品は、必要又は所望に応じて準備される、ガラス及び非ガラス部分を含むことができる。別のかかる複数の構成要素の成形物品４４８が、図１１に示される。物品４４８は、３つの構成要素４４８ａ、４４８ｂ、及び４４８ｃを含む。成形構成要素のうちの少なくとも１つは、すでに記載したように非伝統的なガラスに由来する材料を含む。物品４４８は、本明細書に記載される少なくとも１つの成形可能な物品の成形から得られる。
【００５３】
更に別の実施形態において、成形可能な物品３１０が、図７に示される。すでに記載した実施形態にあるように、物品３１０は、第１の障壁３１２を有する容器である。可撓性である代わりに、一方、第１の障壁３１２は、成形した、より剛性の材料から作製される。図７において、成形物品３１０は、（例えば、カップ状である）中央部分の凹部３１１を含む半球形を有する。複数のガラス粒子３１６は、物品３１０内の内部空間３１４を占有し、内部空間３１４は、すでに記載したように、実質的に水分を含まない、内側の雰囲気を有する。第１の障壁３１２は、成形作業中に成形型が加熱され、加圧されるにつれ分解するであろう第１の材料を含む。障壁３１２の分解は、ガラス粒子３１６の成形温度より実質的に低い分解温度で発生する。成形可能な物品３１０は、成形型のプラグ部材３３６を受け容れるために形成された中央部分３１１で、型穴３３４内に入れ子にするように形作られる。カップ状の物品３１０を成形することによって、同様の形状の成形物品を得る。物品３１０の形状は、本実施形態を説明する目的のため、多少強調されているが、成形可能な物品の形状は、例えば、凹面光学レンズの等の同様の形状の成形物品の形成を容易にするであろうことが理解されるであろう。
【００５４】
障壁３１２のための剛性の第１の材料の使用は、所定のカップ状の構成中に、複数のガラス粒子３１６を維持するために役立つ。圧縮成形プロセスにおいて、空洞３３４は、高温まで加熱され、圧力は、成形型の蓋３３５から中央部分の凹部３１１へ伸びるプラグ部材３３６で、物品３１０に適応される。成形型が、第１の材料の分解温度に到達するにつれ、障壁３１２は、分解し、ガラス粒子３１６は、柔らかくなり、合着するであろう。第１の成形温度まで温度が上昇するにつれ、粒子３１６は、柔らかくなり始め、成形した形状へ合着する。冷却する際、ガラスは、固結し、成形物品は、型穴３３４から取り除かれることができるであろう。得られた成形物品は、ガラス、ガラスセラミックス及び／又はセラミックス材料を含むことができる。
【００５５】
剛性の成形可能な物品３１０の変化が得られ、全てが本発明の範囲内であることも、当業者に理解されるであろう。例えば、成形物品は、異なる形状及び／又は複数のチャンバで提供され得、それぞれのチャンバは、その中に別の複数のガラス粒子を含み、すでに記載したように、少なくとも１つのチャンバは、非伝統的なガラス材料を含む複数の微小粒子を収容する。全てのかかる実施形態は、本発明の範囲内である。
【００５６】
本発明の実施形態に従って成形可能な物品の使用は、ガラス粒子、及び特にガラス微小球に対して改善された成形プロセスを提供する。本発明の様々な実施形態は、成形プロセスのために、複数のガラス粒子を最初に調製し、その後、未確定期間の間、準備完了状態の粒子を保つ手段を提供する。水分並びに炭素、及び汚れは、微小球等の小さい粒子を成形中の既知の汚染物質である。かかる汚染物質は、型穴への粒子の配置中、及び／又は型穴の加圧中に、粒子を処理することによってピックアップされ得る。汚染は、最終の成形ガラス物品の構造欠陥を引き起こす可能性があるため、問題になる可能性がある。光学レンズを成形する際に、例えば、構造欠陥は、完成したレンズにおいて望ましくない光学的性質を生じる可能性がある。汚れ等で生じた汚染に加えて、小さい粒子（例えば、微小粒子）は、例えば、特に型穴へ粒子を配置する間に、粒子の処理を更に複雑にする静電荷をピックアップすることができる。
【００５７】
本発明の成形可能な物品は、保持された水分の懸念なく、かつ静的に荷電された粒子を処理困難もなく、型穴へのガラス粒子の簡単な沈積を可能にすることによって、成形プロセスを容易にする。例えば、ガラス粒子製造業者は、外部のベンダー、顧客等によって実施され得る成形作業に対して粒子を調製するために、本発明を利用することができる。成形プロセスにおいてガラス粒子を使用するベンダー及び顧客は、したがって、パッケージ化した粒子の純度及び清浄度を確実にする。更に、任意の様々な成形物品は、提供され得、例えば、単層の物品及び複数層の物品を含む。
【実施例】
【００５８】
以下の非限定的実施例は、本発明の実施形態を更に説明する。
【００５９】
実施例１
２０グラムのガラス微小粒子を、ガラス瓶の中に沈積させ、１３０℃で１６時間の間、オーブンで乾燥した。微小粒子を、Ｌａ2Ｏ3  Ａｌ2Ｏ3  ＺｒＯ2  Ｇｄ2Ｏ3で表される組成を有する非伝統的なガラスから作製した。その瓶を密封し、冷却させた。微小粒子を、２ミル（０．０５１ｍｍ）のポリエチレンフィルムで作製された可撓性容器（例えば、外被）に流し込み、外被を熱密封した。外被を型穴の中に配置した。成形型を、〜９００℃に加熱し、加圧し、ポリエチレンフィルムを消散し、球形微小粒子を、型穴の形状で固結した物品に再形成する。成形型を、冷却し、ガラス物品を除去し、表面を研磨した。透明な成形ガラス物品を産生した。
【００６０】
実施例２
４ミル（０．１０２ｍｍ）の厚いポリエチレンフィルムから作製した成形可能な物品を提供するために、５００グラムのＬａ2Ｏ3  Ａｌ2Ｏ3  ＺｒＯ2  Ｇｄ2Ｏ3の球形のガラス微小粒子を乾燥し、可撓性ポリエチレン外被中に配置し、熱密封した。炭素プレートを、５インチ×５インチ×〜３／８インチ（１２．７ｃｍ×１２．７ｃｍ×０．９５ｃｍ）の寸法を有する型穴を構築するために使用した。成形可能な物品をこの型穴に位置付け、空洞を追加の炭素プレートで覆い密封した。成形型を８７０℃まで加熱し、加圧し、微小粒子を固体の成形物品に圧縮した。ポリエチレンフィルムを、加熱プロセス中に消散させた。
【００６１】
本明細書において様々な実施形態について記載し、例示したが、当業者は、変更及び修正が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、記載した実施形態に対して行なわれ得ることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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