(57)【要約】  透明な装甲用複合物、及び、ガラス又はガラスセラミックスを含む第１の層と、力消散性材料と、前記第１の層の少なくとも一部を第２の層に固着する結着と、を含む透明な装甲用複合物の製造方法。前記ガラス又はガラスセラミックスは、理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物を含み、Ｔｇ及びＴｘを有するガラスを含む第１の層であって、ＴｇとＴｘとの差は少なくとも５℃であり、前記ガラスは理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有し、前記ガラスはそれぞれが互いに垂直であるｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、前記ｘと前記ｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５ｍｍであり、前記ガラスは前記ガラスの総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、第１の層と、
力消散性材料を含む第２の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を前記第２の層に固着する結着材料と、を含む、透明複合材料。
【請求項２】
前記第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物が、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される、請求項１に記載の透明複合材料。
【請求項３】
前記第１の金属酸化物が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される、請求項２に記載の透明複合材料。
【請求項４】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量を基準として、合計で２０重量％以下のＢ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、及びこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の透明複合材料。
【請求項５】
前記力消散性材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１に記載の透明複合材料。
【請求項６】
前記結着材料が、ポリウレタン接着剤、ポリブチルビニル、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル接着剤、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１に記載の透明複合材料。
【請求項７】
Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第１の金属酸化物とＡｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第２の金属酸化物とを含むガラスセラミックスを含む第１の層であって、前記第１の金属酸化物及び前記第２の金属酸化物は互いに異なり、前記ガラスセラミックスは理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有し、前記ガラスセラミックスはそれぞれが互いに垂直であるｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、前記ｘと前記ｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５ｍｍであり、前記ガラスは前記ガラスの総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、第１の層と、
力消散性材料を含む第２の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を前記第２の層に固着する結着材料と、を含む、透明複合材料。
【請求項８】
前記第１の金属酸化物が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される、請求項７に記載の透明複合材料。
【請求項９】
前記ガラスセラミックスが、前記ガラスセラミックスの総重量を基準として、合計で２０重量％以下のＢ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、及びこれらの組み合わせを含む、請求項７に記載の透明複合材料。
【請求項１０】
前記力消散性材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項７に記載の透明複合材料。
【請求項１１】
前記結着材料が、ポリウレタン接着剤、ポリブチルビニル、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル接着剤、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項７に記載の透明複合材料。
【請求項１２】
前記ガラスセラミックスが少なくとも１１ＧＰａの硬度を有する、請求項７に記載の透明複合材料。
【請求項１３】
Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第１の金属酸化物と、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第２の金属酸化物と、を含むガラスセラミックスを提供する工程であって、前記第１の金属酸化物及び前記第２の金属酸化物は互いに異なり、前記ガラスセラミックスは理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有し、前記ガラスセラミックスはそれぞれが互いに垂直であるｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、前記ｘと前記ｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５ｍｍであり、並びに前記ガラスは前記ガラスの総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、工程と、
力消散性材料を提供する工程と、
前記ガラスセラミックスと前記力消散性材料の少なくとも一方に結着材料を適用する工程と、
前記ガラスセラミックス及び前記力消散性材料を積層する工程と、を含む、透明複合材料の製造方法。
【請求項１４】
互いに異なる第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物を含み、Ｔｇ及びＴｘを有する複数のガラス体を提供する工程であって、ＴｇとＴｘとの差が少なくとも５℃であり、前記ガラス体が前記ガラス体の総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、工程と、
前記Ｔｇを上回って前記ガラス体を加熱する工程と、前記複数のガラス体の少なくとも一部を合体させてバルクガラス体を提供する工程と、
前記バルクガラス体を熱処理して前記ガラスセラミックスを形成する工程と、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物が、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガラスセラミックスが、前記ガラスセラミックスの総重量を基準として、合計で２０重量％以下のＢ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、及びこれらの組み合わせを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記バルクガラス体を熱処理する工程が、前記ガラスセラミックスの前記インライン透過及び硬度を実質的に最適化するために選択される目標熱処理手順を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
実験的熱処理手順を選択する工程、複数の試験ガラス体に様々な程度の実験的熱処理手順を受けさせる工程、前記熱処理された試験バルクガラス体のインライン透過を測定してインライン透過データを作成する工程、及びインライン透過データを使用して前記目標熱処理手順を選択する工程、を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記結着材料が、ポリウレタン接着剤、ポリブチルビニル、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル接着剤、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記力消散性材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００６年５月１７日付申請の米国仮特許出願６０／７４７，４７９の便益を主張し、その開示された全ての内容は、ここに参照により組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は一般に透明な装甲に関する。より詳細には、本開示は透明なガラス及びガラスセラミックス合成物、及び透明なガラス及びガラスセラミックス合成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
小型武器発射体及び榴散弾の侵食を阻止するために設計された様々な透明な装甲材料が知られている。これら透明な装甲材料は、ラミネート複合材を形成するために互いに結着された酸化物ガラス系及びプラスチック層から作ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化物ガラス系の大部分は、ガラスの形成を補助するために既知のガラス形成体、例えば、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２、及びＴｅＯ２を使用する。世界知的所有権公開番号国際特許ＷＯ２００３／０１１７７６及びローゼンフランツ（Rosenflanz）らの「アルミナ・希土類酸化物系のバルクガラスと超硬ナノセラミックス（Bulk glasses and ultrahard nanoceramics based on alumina and rare-earth oxides）」（ネイチャー（Nature）４３０、７６１〜６４（２００４））は、Ｔｇ及びＴｘを示すガラス体（例えば、複数のガラスビーズ）を強化することにより形成され得る新規なバルクガラス及びガラスセラミックス組成物を報告している。これら新規なガラス及びガラスセラミックス材料の新しい使い道及び用途を開発することが引き続き望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は一般に透明な装甲に関する。より詳細には、本開示は透明なガラス及びガラスセラミックス合成物、及び透明なガラス及びガラスセラミックス合成物の製造方法に関する。
【０００６】
本開示の一実施形態は、互いに異なる第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物を含み、Ｔｇ及びＴｘを有するガラスを含む第１の層であって、ＴｇとＴｘとの差は少なくとも５℃であり、前記ガラスは理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有し、前記ガラスはそれぞれが互いに垂直であるｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、前記ｘと前記ｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５ｍｍであり、前記ガラスは前記ガラスの総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、第１の層を含む、透明複合材料である。前記複合材料は、力消散性材料を含む第２の層と、前記第１の層の少なくとも一部を前記第２の層に固着する結着材料と、を含む。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第１の金属酸化物と、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される第２の金属酸化物とを含むガラスセラミックスを含む第１の層であって、前記第１の金属酸化物及び前記第２の金属酸化物は互いに異なり、前記ガラスセラミックスは理論上の最大値の少なくとも５０％のインライン透過を有し、前記ガラスセラミックスはそれぞれが互いに垂直であるｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、前記ｘと前記ｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５ｍｍであり、前記ガラスは前記ガラスの総重量を基準として２０重量％以下のＳｉＯ２、２０重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する、透明複合材料である。前記複合材料は、力消散性材料含む第２の層と、前記第１の層の少なくとも一部を前記第２の層に固着する結着材料と、を含む。
【０００８】
本開示の別の実施形態は、得られた透明な装甲用複合物の硬度及びインライン透過を最適化するために熱処理手順の終点を決定する方法である。驚くべきことに、本開示のガラスセラミックス前駆体が、ガラスセラミックスの硬度及びインライン透過の最適化を容易にする転移点（即ち、本明細書で定義されたような透過損失点（Transmission Loss Point））を示したことが見出された。前記透過損失点は一連のデータを作成し、熱処理手順の更なる進行（例えば、温度の上昇及び／又は滞留時間）がインライン透過の不可逆的及び著しい減少の結果となる点を決定するデータを評価することにより決定され得る。
【０００９】
本開示の方法を用いて、高硬度及び高いインライン透過（即ち、理論上の最大値の少なくとも５０％）の組み合わせを有する透明な装甲用複合物を作製することが可能である。本開示の透明な装甲用複合物は様々な用途、例えば、軍用車両及び装甲車（車、ジープ、トラック、航空機、戦車、列車、船舶、水陸両用車両等）の窓として、並びにゴーグル及びフェイスシールドのよう個人用保護具に使用することができる。透明な装甲用複合物はまた、透明性が必要な静止オブジェクト（stationary object）、例えばビルの窓、ドア、バス停、避難所等に使用することも可能である。
【００１０】
本願において、
「非晶質材料」とは、溶融物及び／又は気相から誘導された材料であって、Ｘ線回折で判定される長距離結晶構造に欠け、及び／又は、ＤＴＡ（示差熱分析）で判定される非晶質材料の結晶化に対応する発熱性のピークを有するものを指し、
「セラミックス」はガラス、結晶性セラミックス、及びこれらの組み合わせを含み、
「複合金属酸化物」は、２つ又はそれ以上の異なる金属元素及び酸素（例えば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２）を指し、
「示差熱分析法」即ち「ＤＴＡ」は、温度を上昇させながら、試料と熱的に不活性な参照、例えばＡｌ２Ｏ３との間の温度の差を測定する工程を含む手順を言う。不活性な参照の温度関数としての温度差のグラフは、試料に起こる発熱反応及び吸熱反応の情報を提供する。この手順を実施するための代表的な機器は、ドイツ国セルブ（Selb, Germany）のネッチ・インスツルメンツ社（Netzsch Instruments）から商品名「ネッチ（NETZSCH）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」として入手可能である。試料の好適な量、例えば、４００ｍｇを好適な不活性ホルダー（例えば、１００ｍＬのＡｌ２Ｏ３サンプルホルダー）に定置し、静的空気中で好適な速度、例えば１０℃／分で、初期温度（例えば、室温、又は約２５℃）から最終温度（例えば１２００℃）まで加熱することが可能である。
【００１１】
「ガラス」とは、ガラス転移温度を呈する非晶質材料を指し、
「ガラスセラミックス」とは、ガラスを熱処理することによって形成された結晶を含んだセラミックスを指し、
「ガラスセラミックス前駆体」とは、熱処理を受けてガラスセラミックスを形成するガラス体を指し、
「熱処理手順」は、熱処理方法の処理パラメーター全て（例えば、温度、時間、圧力等）を指し、
「Ｔｇ」は、ＤＴＡ（示差熱分析法）によって決定されるガラス転移温度を指し、
「Ｔｘ」は、ＤＴＡ（示差熱分析法）によって決定される結晶化温度を指し、
「透過損失点」は、熱処理手順の更なる進行（例えば、温度の上昇及び／又は滞留時間）がインライン透過の不可逆的及び著しい減少の結果となる、所与のガラス熱処理手順の開始地点を指し、組成物の透過損失点は所与の熱処理手順に１つしか存在しない。
【００１２】
「希土類酸化物」又は「ＲＥＯ」は、酸化セリウム（例えば、ＣｅＯ２）、酸化ジスプロシウム（例えば、Ｄｙ２Ｏ３）、酸化エルビウム（例えば、Ｅｒ２Ｏ３）、酸化ユーロピウム（例えば、Ｅｕ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（例えば、Ｇｄ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（例えば、Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ランタン（例えば、Ｌａ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（例えば、Ｌｕ２Ｏ３）、酸化ネオジム（例えば、Ｎｄ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（例えば、Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化サマリウム（例えば、Ｓｍ２Ｏ３）、酸化テルビウム（例えば、Ｔｂ２Ｏ３）、酸化トリウム（例えば、Ｔｈ４Ｏ７）、酸化ツリウム（例えば、Ｔｍ２Ｏ３）、及び酸化イッテルビウム（例えば、Ｙｂ２Ｏ３）、並びにこれらの組み合わせを指す。
【００１３】
更に、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物など）は、例えばガラスセラミックス中で結晶質である、との指定がない限り、そのガラスセラミックスは、ガラスであっても、結晶質であっても、一部がガラスで一部が結晶質であってもよいことは、本明細書において理解されるべきである。例えば、ガラスセラミックスがＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２とを含む場合、そのＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２は各々、ガラス状態にあっても、結晶状態にあっても、一部がガラス状態にあり一部が結晶状態にあっても、別の金属酸化物（１つ又は複数）との反応生成物として存在してもよい（即ち、例えばＡｌ２Ｏ３は、結晶性のＡｌ２Ｏ３又はＡｌ２Ｏ３の特定の結晶相（例えばアルファＡｌ２Ｏ３）として存在するとの指定がない限り、結晶性のＡｌ２Ｏ３及び／又は１つ以上の結晶性の複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物の一部として存在してもよい）。
【００１４】
本開示による透明な装甲用複合物の製造の上記要約は、本開示による透明な装甲用複合物の製造のあらゆる実施の、それぞれの開示された実施形態を説明することを意図するものではない。以下の詳細な説明が例示的実施形態をより具体的に例示する。端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包括される全ての数が包含される（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、４、４．８０、及び５が包含される）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本開示の透明な装甲用複合物は、結着材料で共に結着される少なくとも２つの層を含む。第１の層は、合成物が悪環境要素（例えば、衝撃、ひっかき傷、摩耗、悪天候等）にさらされたときに第一防御線としての役割を果たす、高硬度のガラス又はガラスセラミックス材料を含む。加えて、第１の層は発射体を変形させることができ、従って装甲用複合物への結果として生じる衝撃を軽減する。
【００１６】
ＰＣＴ国際公開特許出願ＷＯ２００３／０１１７７６、及びローゼンフランツ（Rosenflanz）らの「アルミナ・希土類酸化物系のバルクガラスと超硬ナノセラミックス（Bulk glasses and ultrahard nanoceramics based on alumina and rare-earth oxides）」（ネイチャー（Nature）４３０、７６１〜６４（２００４））は、本開示に記載の透明な装甲用複合物の第１の層の製造に有用なガラス及びガラスセラミックスの形成に使用することが可能な新規ガラスの組成物を報告し、本明細書に参照として組み込まれる。本開示による第１の層の製造に有用なガラス及びガラスセラミックス前駆体はまた、他の技術、例えば、直接溶融鋳造（ddirect melt casting）、溶融噴霧（melt atomization）、無容器浮上（containerless levitation）、レーザー回転溶融（laser spin melting）、及び当業者に既知の他の方法（例えば、「セラミックスの急速凝固（Rapid Solidification of Ceramics）」、ブロックウェイ（Brockway）ら、メタル・アンド・セラミックス・インフォーメーションセンター（Metals And Ceramics Information Center）、防衛情報分析センター局（A Department of Defense Information Analysis Center）、オハイオ州コロンバス（Columbus, OH,）、１９８４年１月を参照のこと）などによって得ることもできる。
【００１７】
第１の層のガラス又はガラスセラミックスは一般に、少なくとも２種類の金属酸化物（又は複合金属酸化物）の混合物を含む。ガラス又はガラスセラミックスを製造するために用いることのできる金属酸化物類には、例えば、Ａｌ２Ｏ３；ＴｉＯ２；希土類酸化物類（ＲＥＯ）、例えばＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｓｍ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｈ４Ｏ７、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３；ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、並びにアルカリ土類金属酸化物、例えばＣａＯ及びＢａＯが挙げられる。本開示による透明な装甲用複合物の製造に有用なガラス及びガラスセラミックスの例には、ＲＥＯ−ＴｉＯ２、ＲＥＯ−ＺｒＯ２−ＴｉＯ２、ＲＥＯ−Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２、及びＲＥＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２ガラスを含むものが挙げられる。有用なガラス処方は、共晶組成又はそれに近い組成を含む。
【００１８】
これら組成物及び、参照より本明細書に組み込まれる、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ２００３／０１１７８１、ＷＯ２００３／０１１７７６、ＷＯ２００５／０６１４０１、米国特許出願第１１／２７３，５１３号（２００５年１１月１４日）（代理人整理番号６１３５１ＵＳ００２）、及びローゼンフランツら、「アルミナ・希土類酸化物系のバルクガラスと超硬ナノセラミックス」、ネイチャー４３０、７６１〜６４（２００４）に開示されている組成物に加え、共晶組成を含むその他の組成は、本開示の閲覧後の当業者には明白であろう。
【００１９】
いくつかの実施形態において、第１及び第２の金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、第１の金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択され、及び第２の金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される。いくつかの実施形態において、第１の金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物から成る群から選択される。
【００２１】
場合によっては、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される一定限定量のオキシドを組み込むことが好ましい場合がある。これらの金属酸化物は、使用する場合、所望の性質に応じて典型的にはガラス又はガラスセラミックスの０〜２０（いくつかの実施形態では、０〜１５、０〜１０、又は更に０〜５）％の範囲の量で添加される。
【００２２】
いくつかの実施形態において、ガラス又はガラスセラミックスはガラス又はガラスセラミックスの総重量を基準として少なくとも２０（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０又は更に少なくとも７５）重量％のＡｌ２Ｏ３、及びＡｌ２Ｏ３（例えば、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＲＥＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、及びそれらの複合金属酸化物）以外の金属酸化物を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、ガラス又はガラスセラミックス前駆体は、第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物を含む複数のガラス体（例えば、ビーズ）を合体させることにより形成され、ＴｇとＴｘとの差は少なくとも５℃であり、ガラス体はガラス体の総重量を基準として、２０（いくつかの実施形態では、１５、１０、５、３、２、又は更に１）重量％以下のＳｉＯ２、２０（いくつかの実施形態では、１５、１０、５、３、２、又は更に１）重量％以下のＢ２Ｏ３、及び４０（いくつかの実施形態では、３０、２０、１０、５、３、２、又は更に１）重量％以下のＰ２Ｏ５を含有する。合体工程は、複数のガラス体の熱及び／又は圧力を印加することにより行われ得る。参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ国際公開特許出願ＷＯ２００３／０１１７７６は、複数のガラスを合体する方法を開示している。ガラスセラミックス前駆体を所望の形状に形成するために合体工程を用いることが可能である。ガラスセラミックス前駆体はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６０／７９７，８４７号（代理人整理番号６２０９７ＵＳ００２）、発明の名称「ガラス体の再形成方法（Method of Reshaping a Glass Body）」（２００６年５月３日）を有する同時係属出願に報告されている方法を用いて形成することも可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態において、組成物及び／又は寸法の異なるガラス体の混合を合体させてガラス又はガラスセラミックス前駆体を形成することも可能である。不連続特性を有するガラスを作製するために選択する組成物を変えてもよい。組成の異なるガラス体を合体する前に均一に混合してもよく、又は組成の異なるガラス体を、例えば、結果として得られる物品内に個別の層或いは立体構成を形成するために意図的に分離させてもよい。例えば、ガラス体の組成物及び／又は工程条件によって、合体後に得られた物品が個別の層を含んでもよい。所望の結果を得るためにこれら層を互い違いにすることが可能である。反対に、合体後に一方の層を他方の層の中にマイグレーションしてもよい。ガラス体の組成物及び／又は工程は、任意のマイグレーション効果を変化させるために最適化され得る。
【００２５】
１つの例において、ガラス又はガラスセラミックスの外側部分（即ち、結着材料と反対側の表面）は硬い組成物を含有してもよく、内側部分（即ち、結着材料及び第２の層に隣接した表面）は高強度を有することが可能である。
【００２６】
合体させるガラス体はまた、非ガラス材料と混合して合成物ガラス又はガラスセラミックスを作製することができる。かかる非ガラス材料の例には、金属類（例えば、アルミニウム、炭素鋼等）、結晶性金属酸化物（アルミナ、シリカ、ジルコニア、希土類酸化物、イットリア、マグネシア、カルシア等）、金属炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物、ダイヤモンド等が挙げられる。非ガラス材料は合体及び熱処理の温度及び圧力で劣化してはならない。合成物ガラスセラミックス前駆体の組成は、インライン透過及び／又は得られるガラスセラミックスの硬度に悪影響を与える場合がある。
【００２７】
広くは、本開示による透明な装甲用複合物製造用のガラス又はガラスセラミックスを形成するのに使用され得るガラスは、適切な金属酸化物源を加熱して溶解物、望ましくは均質な溶解物を形成し、次に溶解物を冷却してガラスを提供することで製造することができる。ガラス材料のいくつかの実施形態は、任意の好適な燃焼加熱炉（例えば、誘導加熱炉、ガス燃焼炉、若しくは電気炉）で、又は、例えば、火炎若しくはプラズマで、例えば、金属酸化物源を融解して製造することが可能である。得られた溶解物は、多くの種類の冷却媒体のいずれか、例えば、高速エアジェット、液体、グラファイト又は金属板（冷やした板を含む）、金属ロール（冷やした金属ロールを含む）、金属球（冷やした金属球を含む）等に溶解物を放出して冷却する。
【００２８】
１つの方法では、本開示による透明な装甲用複合物の第１の層を形成するのに使用され得るガラスは、例えば、参照により組み込まれる米国特許第６，２５４，９８１号に開示されている火炎溶融を利用して製造することができる。簡潔に言うと、金属酸化物の源原料は「顆粒材」と呼ばれることもある粒子に形成される。顆粒材は典型的には、金属酸化物源を粉砕、凝集（スプレー乾燥）、融解、焼結して製造される。火炎に供給される顆粒材の寸法は、一般に得られる非晶質の粒子状材料の寸法を決定する。顆粒材を、メタン−空気バーナー、アセチレン−酸素バーナー、水素−酸素等のようなバーナーに直接供給する。続いて、材料を、例えば、水、冷却油、空気等で急冷する。
【００２９】
溶解物、冷却／急冷溶解物、及び／又はガラスを形成する他の技術には、気相急冷法、プラズマ溶射、溶融抽出、ガス又は遠心力噴霧、好適な前駆体の熱分解（火炎若しくはレーザー又はプラズマ支援型を含む）、金属前駆体の物理的蒸気合成（ＰＶＳ）、及びメカノケミカル処理が挙げられる。
【００３０】
冷却速度は、急冷非晶質材料の特性に影響を及ぼすと考えられる。例えば、ガラスのガラス転移温度、密度及び他の性質は典型的には、冷却速度と共に変化する。又、急速な冷却を還元性、中性、又は酸化性環境などの制御大気下で実施して、冷却中に、望ましい酸化状態などを維持し及び／又は操作してもよい。その大気はまた、過冷却液体からの結晶加速度を操作することによって、ガラス形成を操作することができる。
【００３１】
ガラスセラミックスを第１の層として用いる実施形態において、ガラスセラミックス前駆体の熱処理は、ガラスセラミックスをもたらすガラスを熱処理する当該技術分野において既知の方法を含む様々な方法のいずれかで行うことができる。例えば、熱処理は、数回に分けて、例えば、電気加熱、誘導加熱、又はガス加熱炉を使用して行うことができる。温度は、８００℃〜１６００℃の間のいずれかの範囲、典型的には９００℃〜１４００℃であってよい。又、熱処理のうちのいくつかを、バッチ（例えば、核生成工程用）で、及びもう１つを連続的に（例えば、結晶成長工程用及び所望の密度を得るために）実施することも本発明の範囲に含まれる。核生成工程では、温度は典型的には約９００℃〜約１１００℃の範囲、いくつかの実施形態において、好ましくは約９２５℃〜約１０５０℃の範囲である。熱処理は、例えば、材料を高温の炉に直接供給することによって発生させてもよい。或いは、例えば、材料は、より低い温度（例えば室温）の炉に供給し、次いで、望ましい温度に所定の加熱速度で加熱してもよい。熱処理は空気以外の大気中で行うことができる。場合によっては、還元大気中で熱処理すると更に望ましいこともある。又、例えば、熱処理を、例えば熱間静水圧プレス又はガス圧炉などにおいて、ガス圧力下で熱処理すると望ましい場合もある。
【００３２】
いくつかの実施形態において、ガラスセラミックス物品製造のための目標熱処理手順は、複数の試験ガラス体に様々な程度の実験的熱処理手順を受けさせる工程によって決定される。用語「目標熱処理手順」は、所望のガラスセラミックス物品を形成するためにガラスセラミックス前駆体を熱処理するのに使用される実際の熱処理手順を言う。用語「実験的熱処理手順」は、透過損失点を特定するために、複数の試験ガラス体に様々な程度の実験的熱処理手順を受けさせることにより目標熱処理手順を進展させるために用いられる熱処理手順を言う。目標熱処理手順は、実験的熱処理手順が、典型的には進み続ける（即ち、試料に更なる熱処理を受けさせる）目標熱処理手順の終点までの実験的熱処理手順と一致する。
【００３３】
本開示によるガラスセラミックス前駆体を熱処理するのに用いられる熱処理手順は当業者によって開発された任意の手順であり得る。例えば、熱処理手順は、その他の変数が一定に保たれている間に（単位時間につき）一定の速度で上昇する温度を含んでもよい。他の実施形態において、熱処理手順は一定温度を含んでもよく、熱処理の程度は主として試料滞留時間によって決定される。更なる実施形態において、熱処理手順は工程中の温度変化を含む。更なる実施形態において、熱処理手順は、一定な滞留時間、一定な開始温度、及び温度上昇が変化する割合を有する。更なる実施形態において、熱処理方法の複数の変数は、熱処理手順の進行中に変化する。
【００３４】
特定の実施形態において、熱処理手順は少なくとも２つの段階を含んでもよい。第１段階は、ガラスの第１の結晶化温度近くの温度（±５０℃）まで加熱し、温度を１分、５分、２０分又は更には１時間保持してガラスの一部を少なくとも結晶化する工程を含む。第２段階は本質的に、任意の速度で加熱し、第１段階の保持温度より高い温度を達成する工程を含む。いくつかの実施形態において、ガラスセラミックスは、第１段階の保持温度からおよそ室温に冷却され、続いて第２段階で再加熱され得る。いくつかの実施形態において、第２段階の手順に従って熱処理を行うことにより物品の亀裂及び反りが減少することが見い出された。特定の実施形態において、この目標手順はまた総熱処理時間を最短とするのに有益であり、これにより製造性が向上する。
【００３５】
試験ガラス体に様々な程度の実験的熱処理手順を受けさせた後、熱処理された試料体は、インライン透過及び任意で硬度を評価することができる。インライン（及び所望により硬度）データは、次に、透明な装甲用複合物の第１の層を作製するためにガラスセラミックス前駆体に適用される目標熱処理手段を決定するために評価される。
【００３６】
一般に硬度は熱処理手順が進むにつれて上昇するので、得られたデータを評価して目標熱処理手順を決定するために硬度を測定する必要がない場合がある。
【００３７】
試料のインライン透過は、パーキン・エルマー・ラムダ（Perkin Elmer Lambda）９００分光光度計のような従来の分光光度計を使用して測定することができる。一般に、吸収及び分散がない場合の光学的に均一な材料の透過は、前側及び裏側の材料固有の反射Ｒ＝（（ｎ−１）／（ｎ＋１））２によってのみ制限され、屈折率、ｎのみに依存する。透過Ｔｔｈの理論上の最大値は（１−Ｒ）２である。本開示及び添付された特許請求の範囲の文脈において、材料のインライン透過率は、６００〜６５０ｎｍの光波長で厚さ１．２ミリメートルの試料を測定することで決定される。
【００３８】
試験ガラス体は、透明な装甲用複合物の第１の層を形成するのに用いるガラスセラミックス前駆体と同じ化学的及び物理的特性を、好ましくは有する。他の実施形態において、試験ガラス体の化学的及び物理的特性は、透明な装甲用複合物を形成するのに用いるガラスセラミックス前駆体化学的及び物理的特性と同一である。更に別の実施形態において、試験ガラス体の寸法は、透明な装甲用複合物を形成するのに用いるガラスセラミックス前駆体の寸法とは異なる。試験ガラス体及び透明な装甲用複合物を形成するのに用いるガラスセラミックス前駆体の物理的及び／又は化学的特性変動は、比較実験から得た情報並びに当業者に既知の情報及び技術アセスメントを用いて説明することができる。
【００３９】
インライン透過（及び所望により硬度）データは、ガラスセラミックス物品の所望の特性に応じて様々な方法で評価することができる。いくつかの実施形態ではガラスセラミックス物品の最小インライン透過率が必要であり、最大硬度を得ることが望ましい。このシナリオでは、最小インライン透過率を維持したままで最大硬度を提供する熱処理手順を決定することによりデータを評価することができる。
【００４０】
他の実施形態では、ガラスセラミックスのインライン透過及び硬度を実質的に最適化することが望ましい。本開示の文脈において、インライン透過及び硬度は、熱処理手順の更なる進行（例えば、温度の上昇及び／又は滞留時間）がインライン透過の不可逆的及び著しい減少の結果となったときに実質的に最適化されたと考えられる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、試験体のインライン透過（及び所望により硬度）データは、熱処理手順の透過損失点を決定するために評価される。その後、熱処理手順は透過損失点まで続けられ透明な装甲用複合物を形成する。いくつかの実施形態では、低いインライン透過でより硬い材料を形成するために透過損失点を上回るのが望ましい場合がある。この場合、目標熱処理手順は、硬度とインライン透過の所望の組み合わせを得るために透過損失点を超えて進められる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、透明な装甲用複合物の第１の層は、透過損失点におけるガラスセラミックスのインライン透過の３０（いくつかの実施形態では、２５、２０、１５、１０、又は更に５）％以内のインライン透過を有するガラスセラミックスである。他の実施形態において、透明な装甲用複合物の第１の層は、目標熱処理手順の透過損失点の温度である５０（いくつかの実施形態では、４０、３０、２０、又は更に１０）℃以内の温度で加熱することを含む熱処理手順を受ける。
【００４３】
いくつかの実施形態において、本開示の方法に従って製造される透明な装甲用複合物のガラス又はガラスセラミックスの第１の層は、理論上の最高値の少なくとも５０（いくつかの実施形態では、５５、６０、６５、又は更に７０）％であるインライン透過を有する。いくつかの実施形態において、本開示の方法に従って製造される透明な装甲用複合物のガラス又はガラスセラミックスの第１の層は、少なくとも１１（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも１４、１５、１６、１７、又は更に少なくとも１８）ＧＰａの硬度を有する。いくつかの実施形態において、本開示の方法に従って製造される第１の層のガラスセラミックスは、少なくとも１４０（いくつかの実施形態では、少なくとも１５０、１７５、２００、又は更に２５０）ＧＰａのヤング率を有する。
【００４４】
本開示の方法に従って製造される透明な装甲用複合物の第１の層は、所望の用途に応じて様々な寸法及び形状に製造することができる。いくつかの実施形態において、透明な装甲用複合物の第１の層はｘ、ｙ、及びｚの寸法を有し、それぞれが互いに垂直であり、ｘとｙの寸法はそれぞれ少なくとも２５（いくつかの実施形態では、５０、１００、５００、又は更に１０００以上）ミリメートルである。いくつかの実施形態において、ｚの寸法は少なくとも０．５（いくつかの実施形態では、１、２、３、５、１０、２５、又は更に１００）ミリメートルである。
【００４５】
透明な装甲用複合物の第２の層は力消散性材料（力消散性材料）を含む。力消散性材料は当業者に既知の任意の材料であることができ、例えば、ポリカーボネート、ポリアクリル（キャストアクリル（cast acrylic）、ポリメチルメタクリレート、修飾されたアクリル等を含む）、セルロースアセテートブチレート、アイオノマー、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン（熱硬化性及び熱可塑性）、これらの組み合わせ等が挙げられる。いくつかの好ましい実施形態において、力消散性材料はポリカーボネート又はポリアクリルを含む。
【００４６】
いくつかの実施形態において、力消散性材料はまた、結着材料と反対側の表面上に保護ハードコーティング（protective hard coatin）を含有してもよい。力消散層の厚さは典型的には０．１〜１００（いくつかの実施形態において、０．５〜５０）ミリメートルの厚さで変動する。力消散性材料は、結着されて、より厚い層を形成する同一又は異なる材料の複数層を含んでもよい。
【００４７】
第１の層を第２の層に固着するのに用いられる結着材料は当業者に既知の任意の結着材料であることができ、例えば、ポリウレタン接着剤、ポリブチルビニル、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル接着剤、これらの組み合わせ等が挙げられる。
【００４８】
結着材料は、第１の層と第２の層との間の中間面の相当部分全体に均一に適用することができ、又は中間面の選択部分に適用することができる。結着材料は、当業者には既知の適用法及び／又は積層法を用いて適用することができる。
【００４９】
本開示の別の実施形態において、透明な装甲用複合物は追加層を更に含んでもよく、例えば、ＯＥＭ安全ガラス、ＯＥＭ強化ガラス、フロートガラスのようなシリカ系ガラスの層、又は任意の他の好適なシリカ系ガラスの層が挙げられる。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
磁器の瓶に、ＨＮＯ３を使用してｐＨを４に調節したＤＩ水１０００ｇを充填した。続いて、次のオキシド粉末を添加した：３８５ｇのＡｌ２Ｏ３、３３０ｇのＬａ２Ｏ３、１００ｇのＧｄ２Ｏ３、及び１８５ｇのＺｒＯ２。Ｌａ２Ｏ３粉末を、バッチ混合の前に６時間の間７００℃で、か焼した。約２０００ｇのアルミナミリング媒体を瓶に加え、内容物を１２０ｒｐｍで７２時間粉砕した。粉砕後、得られたスラリーをガラスのビーカーに移動し、磁性攪拌器で撹拌した。スラリーをビーカーに移動した直後、ＮＨ４Ｃｌの４０ｍｌ溶液を、０．５モルを加えてスラリーをゲル状稠度にするために濃化した。次に、このゲル状の物質をガラス皿に移動し、１２１℃（２５０°Ｆ）の強制対流空気乾燥器の中で乾燥した。得られた乾燥粉末ケーキを１２５０℃で２時間、更にか焼して残留水分を完全に除去した。
【００５１】
乳鉢と乳棒で粉砕した後、得られた事前に篩い分けた粒子を、漏斗を通して、５標準リットル／分としてアルゴンガス大気下で、粒子を溶解した水素／酸素トーチ火炎にゆっくりと供給し（約０．５ｇ／分）、連続循環している乱流水（２０℃）１９リットル（５ガロン）の中に直接運び入れて融解液滴を迅速に急冷した。トーチは、ペンシルバニア州ヘラータウン（Hellertown）のベスレへムアパレイタス社（Bethlehem Apparatus Co.）から入手の、ベスレヘムベンチバーナー（Bethlehem bench burne）ＰＭ２ＤモデルＢであった。トーチは中央供給ポート（内径０．４７５ｃｍ（３／１６インチ））を有しており、この中央供給ポートを通じて、供給粒子を火炎の中に導いた。トーチでの水素及び酸素流量は、次の通りである。水素流量は４２標準リットル／分、及び酸素流量は１８標準リットル／分。火炎が水に当たる角度は約９０、バーナーから水面への火炎の長さは約３８ｃｍであった。
【００５２】
得られた融解及び急冷された粒子を平なべに収集し１１０℃で乾燥した。粒子の形状は球形、寸法は数十ミクロンから２５０μｍに及んだ。６３ミクロン〜１２５ミクロン間のビーズの一部から、光学顕微鏡で見たときに９５％を超えるビーズが透明であった。
【００５３】
９０ミクロン〜１２５ミクロンの寸法のビーズ５ｇをグラファイトダイ（直径１０ｍｍ）に定置し、３０ＭＰａの加圧で９１５℃で加熱圧搾してガラス円筒とした。次に、ガラス円筒を１．２ｍｍの厚さの円板に切断し、磨いて光学的に平坦な表面とした。
【００５４】
パーキン・エルマー・ラムダ９００分光光度計のような従来の分光光度計を使用してインライン透過データ作成し、約５５％が６００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長の光であることが認められた。この試料材料（ｎ＝１．８４）の屈折率に関しては、Ｔｔｈは８３．９％であった。従って、この試料のガラス材料のインライン透過は理論上の最大値の約６６％であった。
【００５５】
５００ｇグラム・インデント荷重を用いるビッカース（Vickers）圧子を備えた従来の微小硬さ試験機（日本国東京のミツトヨ（Mitutoyo Corporation）社から商品名「ミツトヨＭＶＫ−ＶＬ（MITUTOYO MVK-VL）」として入手される）を使用して硬度測定を行った。微小硬度測定を、その開示が参照することにより本書に組み込まれる、ＡＳＴＭ試験方法Ｅ３８４「材料の微小硬度の試験方法」（１９９１年発行）のガイドラインに従って行った。硬度値は２０測定値以上の平均である。平均硬度は９．２３ＧＰａ＋／−０．１２ＧＰａであることが認められた。
【００５６】
現在の実施例で作製したガラス円板を、結晶化を誘発し硬度を高めるために９５０℃〜１２５０℃の間の様々な温度で更に熱処理した。熱処理は、ドイツ国セルブのネッチ・インスツルメンツ社から商品名「ネッチ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」として入手可能な膨張計を使用して行った。試料をＡｌ２Ｏ３サンプルホルダーに定置し、静的空気中で１０℃／分で初期温度（例えば、室温、又は約２５℃）から最終温度（例えば９５０℃）まで加熱する。
【００５７】
光の透過及び硬度をそれぞれのアニーリング温度で測定した。結果を表１に示している。
【００５８】
【表１】
2009537352.tif 000002
【００５９】
表１の結果に基づいて、選択される熱処理手順の透過損失点の温度は約１１２５℃であると推測される（透過損失点は追加的アニーリング温度を含めることで更に正確に決定することが可能である）。
【００６０】
（実施例２）
約２００ｇのビーズを実施例１に記載の通りに製造した。１２５〜６３マイクロメートルのビーズ１５０ｇを７．６ｃｍ×７．６ｃｍ（３×３インチ）の正方形のダイの中に定置し、加荷重２０ＭＰの下で９２５℃で加熱圧搾した。得られた材料は厚さ約６ｍを有するガラス板であった。高度は９．１ＧＰａ＋／−０．１３ＧＰａであると決定された。
【００６１】
ガラス板とアルミニウム構造との間のシリコーンゴムシールを用いて、ガラス板をアルミニウム構造に固定した。片の露出領域は６．３５ｃｍ×６．３５ｃｍ（２．５×２．５インチ）であった。片の厚さは６ｍｍであった。この試料を９ｍｍのガス銃（８．２７ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）（オハイオ州デイトン（Dayton, Ohio）のフィジカル・アプリケーション社（Physics Applications Inc.）製）を使用して試験した。発射体は９ｍｍのフルメタル・ジャケットで覆った。ガラス板と銃身の出口との間の距離は２．１３ｍ（７フィート）であった。速度は、「モデル３５」オーラー（Oehler）ストップウォッチ（テキサス州オースチン（Austin Texas）のオーラー・リサーチ社（Oehler Research, Inc.））で測定した。測定された速度は２５９．１ｍ／秒８５０フィート／秒）であった。ガラス板は衝撃で砕けたが、発射体はその平らにされバラバラになったジャケットを剥離した。発射体はターゲット・ホルダー（target holder）の後ろの段ボール箱の内側に捕えられるのに十分なほどに減速した。
【００６２】
本発明の構造及び機能の詳細に加えて、上記説明及び実施例に記載される上述の透明な装甲用複合物製造の多数の特徴及び利点においてさえ、本開示は例示に過ぎないことを理解されたい。詳細、特にグラス組成物の詳細に関する変更は、添付の特許請求の範囲が示されるところの、及びそれらの構造及び方法と同等である用語の意味が示す範囲において、本発明の原理内でなされ得る。
【国際調査報告】
2009537352.tif 000003
2009537352.tif 000004
2009537352.tif 000005
2009537352.tif 000006
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