(57)【要約】  本発明は、セラミックスの分野に関し、通常、場合により互いに結合剤により結合されているセラミックス板材、ガラス板材およびプラスチック板材の複数の層から構成されており、高い耐荷重性を有する防護用透明複合板に関する。本発明の課題は、透明多結晶性セラミックスの従来の透過率および品質の欠点、ならびにＡｌ２Ｏ３単結晶が微結晶性透明Ａｌ２Ｏ３またはスピネル焼結セラミックスと比較して示す保護効果における欠点を回避する防護用透明複合板を提供することである。この課題は、順次配置されている複数の層からなり、その少なくとも１層が１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材またはモザイク状もしくは連続的に配置された複数枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材である防護用透明複合板により解決される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次配置されている複数の層からなり、その少なくとも１層が１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材からまたはモザイク状もしくは連続的に配置された複数枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材からなる防護用透明複合板。
【請求項２】
前記他の層が、ガラス、セラミックスおよび／またはプラスチックからなる、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項３】
前記層が接着促進結合剤で互いに結合されている、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項４】
１層以上のモザイク状または連続的に配置された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材が、より大きい透明複合板に組み立てられている、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項５】
前記単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材間の接合部の外側がそれぞれ少なくとも１枚の、より大きい透明材料製被覆板材で被覆されている、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項６】
前記少なくとも１つの板材が、＜１１１＞面−法線方位を有する単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルからなる、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項７】
前記単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルが化学組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（パラメータｎは０．９〜３．５の範囲である）を有する、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項８】
民間および軍事分野での板または窓材への防護および／または保護用の透明複合板の使用。
【請求項９】
特に高い無欠陥性および高い保護効果を有する軽量複合板を必要とする使用分野への請求項８に記載の使用。
【請求項１０】
乗り物、飛行物体または対人保護における防護および／または保護板または窓材への請求項８に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックスの分野に関するものであり、通常であれば場合により互いに結合剤で結合されたセラミックス板材、ガラス板材およびプラスチック板材の複数の層から構成されている、高い耐荷重性を有する防護用透明複合板に関する。これらの複合板は、透明保護部材として、特に、乗り物、飛行物体または対人保護用など、軽量且つ安全性の高い透明板または窓材が望ましい場所に使用される。
【背景技術】
【０００２】
防護窓材、特に防弾透明保護手段としての防護窓材に対して、特に乗り物および飛行物体用に関して、軽量化、または、所要空間の点から見ると、薄板化の要求がますます高まっており、それと同時に安全性に対する要求も増大している。従来知られている防弾ガラス窓材は、全ての用途に対してこれらの要求を満たすことができず、そのため約１０年前から、とりわけ積層された複合窓材の１つ（または複数）の外層を単結晶性または多結晶性セラミック材料で代替するための幅広い国際開発が行われていることが知られている。典型的な設計および耐弾試験が、例えば、Ｐａｔｅｌらによりセラミックス／ガラス／ポリカーボネート複合窓材に関して記載されており、そこではセラミックスは焼結（即ち、多結晶性）ＡＩＯＮ材料であった（Ｐ．Ｊ．Ｐａｔｅｌ  ｕ．ａ．：ＡＭＰＴＩＡＣ  Ｎｅｗｓｌｅｔｔｅｒ  ４（２０００）３，１−５＋１３）。
【０００３】
防護板のセラミックス部材に関して考慮の対象となる材料候補の数は、今日までに相当数が明らかになっており、さらにとりわけ米国特許第７，５８４，６８９Ｂ２号明細書に記載のリストと一致する：
−無色のＡｌ２Ｏ３単結晶（たいていの場合、「サファイア」またはコランダムと称される）、
−多結晶性Ａｌ２Ｏ３焼結セラミックス（非立方晶コランダム結晶子中での光の複屈折により散乱損失が生じ、それによりこれらのセラミックスは＞１ｍｍの厚みでは透明というよりむしろ半透明に見えるため、利用が非常に限られている）、
−酸窒化アルミニウム（「ＡＩＯＮ」、立方晶結晶系）製の多結晶性焼結セラミックス、
−マグネシウム・アルミネート・スピネル（たいていの場合、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（ｎ≒１）、従ってＭｇＡｌ２Ｏ４と称されることが多い、立方晶結晶格子）製の多結晶性焼結セラミックス。
立方晶結晶構造の他の既知の透明焼結セラミックスの多くは、価格上の理由から、または透明保護手段用には機械的パラメータが低過ぎるため、今日まで問題にされていない。
【０００４】
周知のように、透明または透明性という用語は、半透明、即ち、透光性部材と区別した明瞭な透視性を指す。
【０００５】
この分野の材料の開発は、この１０年間、批判された単結晶の一般的な欠点（コストが高いと共に、比較的大きいまたは非平面の形状の製造は柔軟性に乏しく、困難であること）をとりわけ考慮して、多結晶性焼結セラミックスの分野に非常に重点が置かれてきた。
【０００６】
その結果、驚くべきことに以下のことが判明した：
−透明なＡｌ２Ｏ３焼結セラミックス（μｍ未満の組織を有する）は、様々な方位のＡｌ２Ｏ３単結晶より被弾安定性が高いことが分かった（それは微結晶性焼結セラミックスの方が硬度、強度および破壊靭性が高いことに鑑みて当然であると考えられる）だけでなく、
−また、スピネルセラミックスの方がほとんど全ての機械的特性のレベルが低いにもかかわらず、透明微結晶性スピネルセラミックスの方が耐弾試験でサファイアより高い保護効果を示す（Ａ．Ｋｒｅｌｌ  ｕ．ａ．：Ｊ．Ｅｕｒｏｐ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．２９（２００９）２，２７５−２８１）。
この特性はこれまで、多結晶性焼結セラミックスが、被弾時に、単結晶よりも保護効果に有利な破壊特性を示し、それにより他の形状の破片が形成され、最終的に多結晶性板またはその破片が、それに単結晶を使用した場合よりも銃弾に大きい影響を及ぼすという趣旨に解釈されている（Ａ．Ｋｒｅｌｌ  ｕ．ａ．：Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｂｕｌｌ  ８６（２００７）４，９２０１−９２０７；Ｅ．Ｓｔｒａｓｓｂｕｒｇｅｒ  ｕ．ａ．：ｉｎ：２５ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｂａｌｌｉｓｔｉｃｓ，Ｐｅｋｉｎｇ  ２０１０，Ｓ．１１７２−１１７９）。
【０００７】
しかしまた他方では、近年の研究から、好適な多結晶性保護セラミックスの開発は非常に困難であることが分かった。これらは、透明性、および達成可能な無欠陥性の程度（即ち、透視性材料中の目に見える欠陥の数およびサイズを最小限に抑えること）に関する。例えば、１ｍｍの薄さのスピネル試験片が８２％の直線透過率を有するという文献の結果は確かに理論的に達成可能な上限８７％にかなり近いように見えるが、それにもかかわらず、透明保護手段として利用するには不十分である可能性がある：８５０ｍ／ｓで衝突する鋼芯銃弾を安全に停止するために、例えば、３．５ｍｍのセラミックス厚みが必要な場合（これは多くの実際の用途では下限となるであろう）、前述のスピネルセラミックスは、この厚みのとき、透過率が｛（８２／８７）３．５｝・８７％＝７１％しかないことになり、これは、複合窓材の他の部材（ガラスおよびポリカーボネート基板、境界面）での損失も同様に完全に無視できないことと合わせて、少なくとも道路交通用に認可されるかどうかきわどい可能性がある。
多結晶性焼結セラミックスはさらに、当然、単結晶成長について知られているのと同様に目に見える欠陥がないように製造することができないということも判明している。「気泡、封入物または乳濁がないこと」などの商品に対する要求を多結晶性焼結セラミックスについてこの絶対性で満たすことはほとんど不可能であろう。
【０００８】
後者に関して単結晶成長にはある一定の利点があるが、前述の単結晶と多結晶との比較耐弾試験の結果、Ａｌ２Ｏ３単結晶だけが透明セラミックス保護手段の検討においてますます考慮されなくなった。一般に、高硬度ならびに高弾性率が、高い保護効果の最も重要な前提条件と考えられているが、
−全ての単結晶の硬度は、基本的には、対応する高焼結密度の多結晶性セラミックスの硬度より低く（少なくともより微細な結晶粒組織と比較した場合）
−サファイアと比較して、是認し得る費用で製造可能な他の全ての透明セラミックス単結晶は、Ａｌ２Ｏ３単結晶より硬度がずっと小さいため、
Ａｌ２Ｏ３単結晶以外で透明複合窓材を開発し、製造し、実用的に使用する可能性は、これまで検討されなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
単結晶性および多結晶性セラミックスでの従来の開発の前述の制限に鑑みて、本発明の課題は、透明多結晶性セラミックスの従来の透過率および品質の欠点、ならびにＡｌ２Ｏ３単結晶が微結晶性透明Ａｌ２Ｏ３またはスピネル焼結セラミックスと比較して示す保護効果における欠点を回避する防護用透明複合板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題は、請求項に記載の本発明により解決される。有利な実施形態は、従属項の対象である。
【００１１】
本発明の防護用透明複合板では、複合体は順次配置されている複数の層からなり、少なくとも１層は、１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材またはモザイク状にもしくは連続的に配置された複数枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材である。
【００１２】
有利には、他の層は、ガラス、セラミックスおよび／またはプラスチックからなる。
【００１３】
同様に有利には、層は、接着促進（ｈａｆｔｖｅｒｍｉｔｔｅｌｎｄｅｓ）結合剤により互いに結合されている。
【００１４】
さらに有利には、１層以上のモザイク状または連続的に配置された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材は、より大きい透明複合板に組み立てられている。
【００１５】
単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材間の接合部の外側がそれぞれ、少なくとも１枚の比較的大きい透明材料製被覆板材で被覆されていることも有利である。
【００１６】
少なくとも１枚の板材が、＜１１１＞面−法線方位を有する単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルからなることも同様に有利である。
【００１７】
さらに、単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルが化学組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（パラメータｎは０．９〜３．５の範囲である）を有することが有利である。
【００１８】
本発明によれば、防護および／または保護用透明複合板は、民間および軍事分野で板または窓材に使用される。
【００１９】
有利には、特に高い無欠陥性および高い保護効果を有する軽量複合板を必要とする使用分野に使用する。
【００２０】
さらに有利には、乗り物、飛行物体または対人保護における防護および／または保護板または窓材に使用する。
【００２１】
本発明の解決法により、透明多結晶性セラミックスの従来の透過率および品質の欠点、ならびにＡｌ２Ｏ３単結晶が微結晶性透明Ａｌ２Ｏ３またはスピネル焼結セラミックスと比較して示す保護効果の欠点を回避する防護用透明複合板が初めて提供される。
【００２２】
これは透明複合板により達成され、本複合材は順次配置されている複数の層からなり、その少なくとも１層は、１枚以上のモザイク状にまたは連続的に配置された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材からなる。
【００２３】
驚くべきことに、透明保護手段として使用される複合窓材を開発するためのこれまで知られている全ての考慮事項から方向転換して、本発明に従い、透明複合板を
−任意選択の外側被覆板材、有利には比較的薄い無機ガラス製の外側被覆板材、
−本発明の特徴である１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材または１層以上の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材、
−一般に多層積層されたガラス基板、および
−透明ポリマー（例えば、ポリカーボネート）製の裏面側板材、
の順序で嵌合（Ｆａｓｓｕｎｇ）、または有利には、結合剤として屈折率が適合した透明接着剤のできるだけ薄い層（≦０．８ｍｍ、有利には≦０．２ｍｍ）のいずれかで結合し、合着させることにより、課題を解決することができた。このような接着剤の使用は公知である（欧州特許出願公開第２２７５７７２Ａ１号明細書、米国特許第７，５８４，６８９Ｂ２号明細書および米国特許出願公開第２００９／０３２０６７５Ａ１号明細書）。あるいは、接着剤非含有の化学活性化接合も使用可能であり（Ｃ．Ｍｙａｔｔ  ｕ．ａ．，Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，Ｄｏｃ．♯２００６０１０１）、それを多結晶性（焼結）マグネシウム・アルミネート・セラミックスに使用できることがＲ．Ｏ．Ｌｏｕｔｆｙにより記載された（ｗｗｗ．ｖｉｒｔｕａｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｈｏｗｃａｓｅ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／１４８０／ｂｒｉｅｆｉｎｇ）。特に、隣接する単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル板材の突合せ接合部の結合は、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００３９０９４Ａ１号明細書にもしくはサファイア単結晶板材に関してＭｃＧｕｉｒｅらにより記載されている（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  ＡｅｒｏＳｅｎｓｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ，Ａｐｒｉｌ  １６，２００１）ようなセラミックス接合法でも、または、例えば、レーザ支援拡散接合法（拡散接合法）でも形成することができる。
【００２４】
ここで、本発明による透明複合板は、１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材または１層以上の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材を、好ましくは基板上にモザイク状に構成したものまたは連続的に配置したもの含むことができる。このような構成は、例えば、米国特許第７，５８４，６８９Ｂ２号明細書、米国特許出願公開第２００９／０３２０６７５Ａ１号明細書または独国特許第２０２００８０１４２６４Ｕ１号明細書に記載されている。１枚以上のこのような複合板を、より大きい窓材に加工することもできる。
【００２５】
複数枚のモザイク状にまたは連続的に隣接配置された単結晶性マグネシウム・アルミネート単結晶製板材を有する本発明による複合板構成では、接合部になり得る部分を保護するために、これらがさらに比較的薄い無機ガラス製被覆板材で被覆されていることが有利である。
【００２６】
驚くべきことに、７．６２ｍｍ×５１ＡＰＦＮ銃弾（鋼芯を有する）を用いて８４０ｍ／ｓの銃弾速度で行った射撃試験は、Ａｌリッチ組成（ほぼ、ＭｇＯ・３Ａｌ２Ｏ３）の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材を用いたＤｏＰ試験（「貫入深さ」）で、保護効果を測定するために後ろに配置した基板中の銃弾破片の侵入深さが、比較試験した全ての同じ厚みの多結晶性焼結スピネルセラミックスより小さかった（粒径［０．４〜７０μｍ］およびビッカース硬度［試験荷重９８．１Ｎ：ＨＶ１０＝１２．０〜１４．７ＧＰａ］に依存しない；試験した単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルの硬度はＨＶ１０＝１１．０ＧＰａと著しく小さかった）。
【００２７】
透明複合板中における本発明の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材の方位は、透視性および保護効果にあまり重要ではないが、但しこれまでほとんど＜１１１＞または＜１００＞成長方向以外のマグネシウム・アルミネート・スピネルは知られておらず、そのため成長方向に対して垂直に切断した場合、とりわけ（１１１）面または（１００）面に対応する（面−法線方位が＜１１１＞または＜１００＞の）平面が存在する。＜１１１＞方向のマグネシウム・アルミネート・スピネルはこれまで成長が比較的容易であったため、これはかなり一般的な方位であり、従って有利に使用することもできる。
【００２８】
本発明のマグネシウム・アルミネート・スピネルの化学組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３も同様に非常に高い保護効果に重要ではなく、それは成長条件によりＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３が析出することなく明瞭な透視性を有する単相材料が得られる限り、約ｎ＝０．９〜３．５の範囲で自由に選択することができる。たしかにＡｌ２Ｏ３含有量が増加するにつれ（ｎが増加するにつれ）スピネルの硬度は低下する（Ａ．Ｋｒｅｌｌ  ｕ．ａ．：Ｉｎｔ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｅｒａｍ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．８（２０１１）ＤＯＩ：１０．１１  １１／ｊ．１７４４−７４０２．２０１０．０２５８３．ｘ）が、多結晶性焼結セラミックスと比較した単結晶の保護効果の利点は射撃試験で、前述のように、特にＡｌリッチの（即ち、硬度の低い）スピネル単結晶を、約ｎ＝１の組成の特に硬度の高い（即ち、微結晶性の）焼結スピネルセラミックスと比較した場合でも、顕著であった。
【００２９】
本発明の複合板に使用可能な単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルの必要な純度は、専ら各使用者の無色性に対する要求によって決まる；従って、例えば５ｐｐｍの少量の鉄不純物および／またはＣｒ不純物では、＞１０ｍｍの厚みにならないと目立たないくらいの、適度の桃褐色になる。通常、全てのカチオン性不純物の合計は１０００ｐｐｍ（０．１質量％）未満、有利には＜５００ｐｐｍで、主な不純物はＳｉであり、Ｆｅ＋Ｃｒの合計が＜１０ｐｐｍである。
【００３０】
単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルと比較して非常に高い硬度および高い弾性率を有する多結晶性スピネルセラミックスの方が有利であると言われていたにもかかわらず、とりわけ単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルが高い保護効果を有することが上記のように観察され、多結晶性スピネルセラミックスの他の特性だけでなく、周知のようにＡｌ２Ｏ３単結晶の方が被弾安定性が著しく不利であることも、それと対立するだけにさらに意外である。硬度、弾性率および強度パラメータにおいてどちらかと言えば不利なスピネル単結晶の方が高い保護効果を有するという驚くべき観察についての包括的な説明はもちろんまだ可能ではない：単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルが多結晶性スピネルセラミックスおよびサファイアを上回る保護効果を有する可能性は、これまでまだどこでも検討されなかったため、考えられる説明に必要な試験を行う機会がこれまで全くなかった。唯一の手がかりは、現在、単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルは｛００１｝面に沿って劈開可能であることが知られている（Ａ．Ｋｕｒａｍａｔａ  ｕ．ａ．：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６７（１９９５）１７，２５２１−２５２３）のに対し、Ａｌ２Ｏ３単結晶（コランダム）は非劈開性であると考えられている（例えば、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｓａｐｐｈｉｒｅ；亀裂伝播抵抗が最低のサファイア面でも約２〜２．５ＭＰａ√ｍの限界応力拡大係数ＫＩＣを示す［Ａ．Ｋｒｅｌｌ  ｕ．ａ．：ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ａ）５２（１９７９）Ｋ４５−４９］、即ち、依然として比較的脆性の多結晶性セラミックスのレベルにある）という状況である。この易劈開性のため、被弾時、単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル中では、サファイアと比較して亀裂伝播がより速く、より広範に到達する可能性があり、破壊力学モデルから亀裂伝播が速いほど、崩壊する脆性体の形成する破片が大きくなることが予測される（Ｚｈａｎｇ  ｕ．ａ．：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＳＭＥ  ７０（２００３）５，４５４−４５７）。しかし、セラミックス破片が大きいほど、受ける慣性が大きくなり、別のモデルによれば、このようにして、侵入する銃弾に、より大きい摩耗作用を及ぼす可能性がある（Ａ．Ｋｒｅｌｌ：Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｂｕｌｌ．８６（２００７）４，９２０１−９２０４）。
従って、驚くべき効果を解明するための他の試験が将来必要となる。
【００３１】
本発明の透明複合板の防護用途とは、本発明の範囲では、特に、十分な透明性と高い保護効果を有する軽量の複合板の需要があり、特に、乗り物、飛行物体または対人保護用の防護または保護板または窓材に使用することができる民間および軍事分野での用途と理解すべきである。
【００３２】
さらに、実施例により本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】理論透過率と比較した厚み４．４ｍｍの単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルの直線透過率を示す。
【図２】被験板材の厚みに対する、測定されたガラス基板中の残留侵入深さを示す。
【実施例】
【００３４】
実施例１
透明複合板を次のように構成した：
−組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（ｎ＝３）の研磨された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製の厚み４．４ｍｍの板材、その側面は結晶方位（１１１）を示した、
−３層積層したガラス基板（各層の厚み９ｍｍ）、
−ポリカーボネート製の裏板材（厚み３ｍｍ）、
を０．１ｍｍの薄さの紫外線硬化型透明有機接着剤（Ｄｅｌｏ  Ｐｈｏｔｏｂｏｎｄ  ＧＢ３１０）層でそれぞれ結合した。
【００３５】
まず、厚み４．４ｍｍの研磨された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材の直線透過率は、＜１１１＞方向で入射（Ｄｕｒｃｈｓｔｒａｈｌｕｎｇ）した場合、理論（波長依存性屈折率によって決まる）透過率に近いことがＦａ．Ｖａｒｉａｎ  Ｉｎｃ．（Ｍｕｌｇｒａｖｅ，Ｖｉｃ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ）製のＣａｒｙ  ４０００  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒで測定された（図１）。
【００３６】
多結晶性マグネシウム・アルミネート焼結セラミックスまたは方位の異なるサファイア（単結晶性Ａｌ２Ｏ３）を有する透明複合材と比較して、単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルを有する透明複合材の安定性は驚くべきほど高いことが、ＤｏＰタイプ（「貫入深さ」）の別の射撃試験により証明された。この試験では、特定の厚みの被験セラミックスまたは単結晶板材を貫通した後の中実の基板中の銃弾（または銃弾破片）の残留侵入深さを測定する。この場合、機械的安定性の向上は、ＤｏＰの減少によって分かる。
【００３７】
透明複合板中の単結晶性または多結晶性の透視性酸化物材料の安定性を評価するためには、もちろん、透明ガラス基板を用いたＤｏＰ試験が特に好適である。しかし、粉砕する脆性ガラス中での侵入深さの正確な測定の精度は疑わしいため、金属製基板（Ａｌ合金）を用いて追加の試験を行った。ここで、アルミニウムを選択した理由は、このような合金が弾性率７０〜１００ＧＰａであり、ガラス（６０〜８０ＧＰａ）と類似の剛性を有するからである。
全ての試験は、７．６２ｍｍ×５１ＡＰＦＮ鋼芯銃弾を用いて、衝突速度８４０〜８５０ｍ／ｓで行った。
【００３８】
（ａ）Ａｌ基板の前に配置した場合の比較安定性試験
−粒径および硬度は異なるが同一の組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１）を有する多結晶性スピネルセラミックス製の厚み４．４５ｍｍの板材、
−および、方位が異なる厚み４ｍｍのＡｌ２Ｏ３単結晶（スピネル板材と比較して同じ面密度に相当する）、
と比較して、
研磨された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製の厚み４．４５ｍｍの板材は、硬度が小さいにもかかわらず、より大きい保護効果を示した：
【表１】
2014526983.tif 000003
【００３９】
（ｂ）ガラス基板の前に配置した場合の比較安定性試験
ここで、単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル（方位（１１１）、組成ＭｇＯ・３Ａｌ２Ｏ３）製板材の安定性を、好適な熱処理により平均粒径が３４μｍに調節された透明多結晶性スピネル焼結セラミックスの安定性と比較した。焼結セラミックスの硬度は、それによりＨＶ１０＝１２．３±１．０ＧＰａにしか達しなかったが、試験した単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルの硬度（ＨＶ１０＝１１．０±０．３ＧＰａ）より依然として高かった。
それにもかかわらず、図２から、この試験でも単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルの方が、ガラス基板中の銃弾破片の侵入深さが厚みに対して小さく、従って安定性が驚くべきほど高かったことが分かる。
【図１】
2014526983.tif 000004
【図２】
2014526983.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月26日(2014.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次配置されている複数の層からなり、その少なくとも１層が１枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材からまたはモザイク状もしくは連続的に配置された複数枚の単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材からなる防護用透明複合板。
【請求項２】
前記複数の層の他の層が、ガラス、セラミックスおよび／またはプラスチックからなる、請求項１に記載の透明複合板。
【請求項３】
前記複数の層が接着促進結合剤で互いに結合されている、請求項１または２に記載の透明複合板。
【請求項４】
１層以上のモザイク状または連続的に配置された単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材が、より大きい透明複合板に組み立てられている、請求項１から３までのいずれか１項に記載の透明複合板。
【請求項５】
前記単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネル製板材間の接合部の外側がそれぞれ少なくとも１枚の、より大きい透明材料製被覆板材で被覆されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載の透明複合板。
【請求項６】
前記少なくとも１つの板材が、＜１１１＞面−法線方位を有する単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルからなる、請求項１から５までのいずれか１項に記載の透明複合板。
【請求項７】
前記単結晶性マグネシウム・アルミネート・スピネルが化学組成ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（パラメータｎは０．９〜３．５の範囲である）を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の透明複合板。
【請求項８】
民間または軍事分野での板または窓材への防護および／または保護用の、請求項１から７までのいずれか１項記載の透明複合板の使用。
【請求項９】
高い無欠陥性および高い保護効果を有する軽量複合板を必要とする使用分野への請求項８に記載の使用。
【請求項１０】
乗り物、飛行物体または対人保護における防護用および／または保護用の板材または窓材への請求項８に記載の使用。
【国際調査報告】
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