(57)【要約】  二ケイ酸リチウム結晶相と、ペタライト結晶相と、残留ガラス相とを含むガラスセラミックス物品。ガラスセラミックス物品は、撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位のガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）と、４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）とを有する。
2021531229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミックス物品であって、
二ケイ酸リチウム結晶相と、
ペタライト結晶相と、
残留ガラス相と
を含み、
撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−９／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、
ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、
ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と、
４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と
を有する、ガラスセラミックス物品。
【請求項２】
１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内の破壊靭性を有する、請求項１記載のガラスセラミックス物品。
【請求項３】
荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有する、請求項１または２記載のガラスセラミックス物品。
【請求項４】
強化されており、かつ１７５ＭＰａ超の圧縮応力を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品。
【請求項５】
８０ＭＰａ以上の中央張力を有し、
０＊ｔ〜０．３＊ｔ（式中、ｔは、前記ガラスセラミックス物品の厚さである）の圧縮深さを有する、請求項４記載のガラスセラミックス物品。
【請求項６】
２０質量％超の前記二ケイ酸リチウム結晶相を含み、５質量％〜３０質量％の前記残留ガラス相を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品。
【請求項７】
２０質量％超の前記ペタライト結晶相を含み、５質量％〜３０質量％の前記残留ガラス相を含む、請求項１から６までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品。
【請求項８】
１５６ｍｍ×７６ｍｍガラス物品について測定された１００μｍ未満の撓みを有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品。
【請求項９】
厚さ０．８ｍｍにおいて測定された０．２０未満のヘイズを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品。
【請求項１０】
透明な表面を備える電子デバイスであって、前記透明な表面が、請求項１から９までのいずれか１項記載のガラスセラミックス物品を含み、前記ガラスセラミックス物品が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有する、電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６９８，５３２号明細書、２０１８年９月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／７３６，６８２号明細書、２０１８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６９８，５６３号明細書、２０１８年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７４９，８１５号明細書、２０１８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６９８，５８２号明細書、２０１８年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７４９，８０８号明細書、２０１８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６９８，５９５号明細書、２０１８年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７４９，８００号明細書、２０１８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６９８，６２３号明細書、および２０１８年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／７６９，２５３号明細書の優先権を主張する。これらの出願のそれぞれの全体を参照により本明細書に援用するものとする。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概してガラスセラミックス物品に関し、特に、低撓み、低応力、低ヘイズ、高透過性、高破壊靭性、および高硬度などの改善された特性を有するガラスセラミックス物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
ポータブル電子デバイス向け高強度ガラスに対する需要がある。ガラス、ジルコニア、プラスチック、金属、およびガラスセラミックスなど、いくつかの材料が市場で現在利用されている。
【０００４】
ガラスセラミックスは、他の材料と比べて一定の利点を有するが、高強度ポータブルデバイスに必要な特性を有するガラスセラミックスの生成が難しいことがある。したがって、改善された特性を有するガラスセラミックス物品およびそのガラスセラミックス物品の製造方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
第１の態様は、ガラスセラミックス物品であって、二ケイ酸リチウム結晶相と、ペタライト結晶相と、残留ガラス相とを含み、撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位のガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）と、４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）とを有する、ガラスセラミックス物品を含む。
【０００６】
第２の態様は、１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内の破壊靭性を有する、第１の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【０００７】
第３の態様は、荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【０００８】
第４の態様は、強化されており、かつ１７５ＭＰａ超の圧縮応力を有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【０００９】
第５の態様は、８０ＭＰａ以上の中央張力を有する、第４の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【００１０】
第６の態様は、０＊ｔ〜０．３＊ｔ（式中、ｔは、ガラスセラミックス物品の厚さである）の圧縮深さを有する、第４または第５の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【００１１】
第７の態様は、２０質量％超の二ケイ酸リチウム結晶相を含む、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１２】
第８の態様は、２０質量％超のペタライト結晶相を含む、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１３】
第９の態様は、５質量％〜３０質量％の残留ガラス相を含む、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１４】
第１０の態様は、１５６ｍｍ×７６ｍｍガラス物品について測定された１００μｍ未満の撓みを有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１５】
第１１の態様は、ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍ未満のリタデーションの応力を有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１６】
第１２の態様は、厚さ０．８ｍｍにおいて測定された０．２０未満のヘイズを有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１７】
第１３の態様は、厚さ０．８ｍｍにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の８５％超の光透過を有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１８】
第１４の態様は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有する、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００１９】
第１５の態様は、リン酸リチウム結晶相を含む、先行する態様のいずれかのガラスセラミックス物品を含む。
【００２０】
第１６の態様は、透明な表面を備える電子デバイスであって、透明な表面が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有するガラスセラミックス物品を含み、ガラスセラミックス物品が、二ケイ酸リチウム結晶相と、ペタライト結晶相と、残留ガラス相とを含み、ガラスセラミックス物品が、撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位のガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）と、４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位のガラスセラミックス物品の厚さである）とを有する、電子デバイスを含む。
【００２１】
第１７の態様は、ガラスセラミックス物品が、１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内の破壊靭性を有する、第１６の態様の電子デバイスを含む。
【００２２】
第１８の態様は、ガラスセラミックス物品が、荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有する、第１６または第１７の態様の電子デバイスを含む。
【００２３】
第１９の態様は、ガラスセラミックス物品が、強化されており、かつ１７５ＭＰａ超の圧縮応力を有する、第１６から第１８までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００２４】
第２０の態様は、ガラスセラミックス物品が、８０ＭＰａ以上の中央張力を有する、第１９の態様の電子デバイスを含む。
【００２５】
第２１の態様は、ガラスセラミックス物品が、０＊ｔ〜０．３＊ｔ（式中、ｔは、ガラスセラミックス物品の厚さである）の圧縮深さを有する、第１９または第２０の態様の電子デバイスを含む。
【００２６】
第２２の態様は、ガラスセラミックス物品が、２０質量％超の二ケイ酸リチウム結晶相を含む、第１６から第２１までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００２７】
第２３の態様は、ガラスセラミックス物品が、２０質量％超のペタライト結晶相を含む、第１６から第２２までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００２８】
第２４の態様は、ガラスセラミックス物品が、５質量％〜３０質量％の残留ガラス相を含む、第１６から第２３までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００２９】
第２５の態様は、ガラスセラミックス物品が、１５６ｍｍ×７６ｍｍシートについて測定された１００μｍ未満の撓みを有する、第１６から第２４までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００３０】
第２６の態様は、ガラスセラミックス物品が、シート厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍ未満のリタデーションの応力を有する、第１６から第２５までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００３１】
第２７の態様は、ガラスセラミックス物品が、厚さ０．８ｍｍにおいて測定された０．２０未満のヘイズを有する、第１６から第２６までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００３２】
第２８の態様は、ガラスセラミックス物品が、厚さ０．８ｍｍにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の８５％超の光透過を有する、第１６から第２７までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００３３】
第２９の態様は、ガラスセラミックス物品が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有する、第１６から第２８までの態様のいずれか１つの電子デバイスを含む。
【００３４】
第３０の態様は、ガラス物品をガラス−セラミックスにセラミックス化するための方法であって、ガラス物品を加熱装置内に置くステップと、ガラス物品を第１の保持温度まで第１の所定の加熱速度で加熱するステップと、ガラス物品を第１の保持温度で第１の所定の持続時間の間保持するステップであって、ガラス物品の粘度が、第１の所定の持続時間の間、目標粘度の粘度ｌｏｇ±１．０ポアズ（±０．１０Ｐａ・ｓ）以内に維持される、ステップと、ガラス物品を第１の保持温度から第２の保持温度まで第２の所定の加熱速度で加熱するステップと、ガラス物品を第２の保持温度で第２の持続時間の間保持するステップであって、ガラス物品を第１の保持温度から加熱するステップから第２の持続時間を通じてガラス物品の密度が監視されるステップと、ガラス物品の密度変化速度の絶対値が０．１０（ｇ／ｃｍ３）／分以下であるとき第２の持続時間を終了するステップとを含む方法を含む。
【００３５】
第３１の態様は、ガラス物品の密度変化速度の絶対値が０．００（ｇ／ｃｍ３）／分であるとき第２の持続時間を終了するステップが起こる、第３０の態様の方法を含む。
【００３６】
第３２の態様は、第１の所定の持続時間の間、ガラス物品の粘度が目標粘度の粘度ｌｏｇ±０．１ポアズ（±０．０１Ｐａ・ｓ）以内に維持される、第３１の態様の方法を含む。
【００３７】
第３３の態様は、ガラス物品の粘度が、ガラス物品を第１の保持温度から第２の保持温度まで加熱するステップの少なくとも一部の間、目標粘度の粘度ｌｏｇ±１．０ポアズ（±０．１０Ｐａ・ｓ）以内に維持される、第３１または第３２の態様の方法を含む。
【００３８】
第３４の態様は、ガラス物品の粘度が、自動粘度制御を用いて第１の所定の持続時間の間、目標粘度のｌｏｇ粘度±１．０ポアズ（±０．１０Ｐａ・ｓ）以内に維持される、第３１から第３３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００３９】
第３５の態様は、ガラス物品を第１の保持温度から第２の保持温度まで加熱するステップおよびガラス物品を第２の保持温度で第２の持続時間の間保持するステップの間、ガラス物品の密度がｉｎ−ｓｉｔｕで監視される、第３１から第３４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４０】
第３６の態様は、ガラス物品を第１の保持温度から第２の保持温度まで第２の所定の加熱速度で加熱するステップおよびガラス物品を第２の保持温度で第２の持続時間の間保持するステップの間、ガラス物品の密度が膨張計を用いてｉｎ−ｓｉｔｕで監視される、第３４の態様の方法を含む。
【００４１】
第３７の態様は、ガラス物品の密度が少なくとも５０分間一定であるとき第２の持続時間が終了される、第３１から第３６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４２】
第３８の態様は、ガラス物品の密度が少なくとも１００分間一定であるとき第２の持続時間が終了される、第３１から第３７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４３】
第３９の態様は、第１の所定の加熱速度が、自動粘度制御システムの性能に少なくとも部分的に基づいて決定される、第３１から第３８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４４】
第４０の態様は、第２の所定の加熱速度が、自動粘度制御システムの性能に少なくとも部分的に基づいて決定される、第３１から第３９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４５】
第４１の態様は、重量拘束力をガラス物品に印加するステップをさらに含む、第３１から第４０までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４６】
第４２の態様は、ガラス物品が、ガラス積層体の部分である、第３１から第４１までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００４７】
第４３の態様は、ガラス積層体が、第１のセッターと、第１のセッター上に置かれた複数のガラスシートと、ガラスシートの積層体上の第２のセッターとを含む、第４２の態様の方法を含む。
【００４８】
第４４の態様は、複数のガラスシートが、少なくとも１０枚のガラスシートを含む、第４２または第４３の態様の方法を含む。
【００４９】
第４５の態様は、複数のガラスシートが、少なくとも２０枚のガラスシートを含む、第４２から第４４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５０】
第４６の態様は、第１の所定の持続時間内のプログラムされた温度からのガラス物品の温度差が±８℃以内である、第３１から第４５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５１】
第４７の態様は、第１の所定の持続時間内のプログラムされた温度からのガラス物品の温度差が±５℃以内である、第３１から第４６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５２】
第４８の態様は、第２の持続時間内のプログラムされた温度からのガラス物品の温度差が±８℃以内である、第３１から第４７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５３】
第４９の態様は、第２の持続時間内のプログラムされた温度からのガラス物品の温度差が±５℃以内である、第３１から第４８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５４】
第５０の態様は、ガラス物品を第１の保持温度まで第１の所定の加熱速度で加熱するステップが多段階加熱を含む、第３１から第４９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５５】
第５１の態様は、ガラス物品を第１の保持温度まで第１の所定の加熱速度で加熱するステップの間、ガラス物品の粘度がｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）以上に維持される、第３１から第５０までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５６】
第５２の態様は、第１の所定の持続時間の間、ガラス物品の粘度がｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）以上に維持される、第３１から第５１までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５７】
第５３の態様は、第１の保持温度から第２の保持温度までガラス物品を加熱するステップの間、ガラス物品の粘度がｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）以上に維持される、第３１から第５２までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５８】
第５４の態様は、ガラス物品の粘度が、前記方法の全持続時間の間、ｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）以上に維持される、第３１から第５３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００５９】
第５５の態様は、第１の所定の持続時間の間、ガラス物品の粘度がｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）未満に維持される、第３１から第５４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００６０】
第５６の態様は、ガラス−セラミックス物品であって、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、１つ以上の結晶相と、残留ガラス相と、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる圧縮応力層と、９０ＭＰａ超の最大中央張力と、２２Ｊ／ｍ２超の貯蔵引張エネルギーと、１．０ＭＰａ√ｍ超の破壊靭性と、０．２未満のヘイズとを有するガラス−セラミックス物品を含む。
【００６１】
第５７の態様は、９５ＧＰａ超のヤング率をさらに有する、第５６の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【００６２】
第５８の態様は、破壊靭性が１．０ＭＰａ√ｍ超〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内である、第５６または第５７の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【００６３】
第５９の態様は、ガラス−セラミックス物品であって、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、１つ以上の結晶相と、残留ガラス相と、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる圧縮応力層と、９０ＭＰａ超の最大中央張力と、２２Ｊ／ｍ２超の貯蔵引張エネルギーと、９５ＧＰａ超のヤング率と、０．２未満のヘイズとを有するガラス−セラミックス物品を含む。
【００６４】
第６０の態様は、ヤング率が９５ＧＰａ超〜１１０ＧＰａの範囲内である、第５９の態様のガラスセラミックス物品を含む。
【００６５】
第６１の態様は、Ｌｉ２Ｏ（モル％）／Ｒ２Ｏ（モル％）（式中、Ｒ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の和である）の比が０．８５超である、第５６から第６０までの態様のいずれか１つのガラスセラミックス物品を含む。
【００６６】
第６２の態様は、１．７モル％〜４．５モル％の範囲内のＺｒＯ２をさらに含む、第５９から第６１までの態様のいずれか１つのガラスセラミックス物品を含む。
【００６７】
第６３の態様は、ガラス−セラミックス物品であって、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、１つ以上の結晶相と、残留ガラス相と、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる圧縮応力層と、９０ＭＰａ超の最大中央張力と、２２Ｊ／ｍ２超の貯蔵引張エネルギーと、１．７モル％〜４．５モル％の範囲内のＺｒＯ２とを有し、Ｌｉ２Ｏ（モル％）／Ｒ２Ｏ（モル％）（式中、Ｒ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の和である）の比が０．８５超である、ガラス−セラミックス物品を含む。
【００６８】
第６４の態様は、残留ガラス相が、ガラス−セラミックス物品の５０質量％以下である、第５６から第６３までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００６９】
第６５の態様は、１つ以上の結晶相がペタライトを含む、第５６から第６４までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７０】
第６６の態様は、１つ以上の結晶相が二ケイ酸リチウムを含む、第５６から第６５までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７１】
第６７の態様は、二ケイ酸リチウムおよびペタライト以外の結晶相の和が、ガラス−セラミックス物品の１質量％未満である、第５６から第６６までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７２】
第６８の態様は、ガラス−セラミックス物品が透明であり、かつ１ｍｍの厚さにおいて４５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲内で少なくとも８５％の光の透過率を有する、第５６から第６７までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７３】
第６９の態様は、ガラス−セラミックス物品が、破片試験に供されたとき５個未満の破片に割れる、第５６から第６８までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７４】
第７０の態様は、最大中央張力が９０ＭＰａ超〜１８０ＭＰａの範囲内である、第５６から第６９までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７５】
第７１の態様は、貯蔵引張エネルギーが２２Ｊ／ｍ２超〜６０Ｊ／ｍ２の範囲内である、第５６から第７０までの態様のいずれか１つのガラスセラミックスを含む。
【００７６】
第７２の態様は、１５０ｎｍ以下の最長寸法を有する結晶粒をさらに含む、第５６の態様のガラスセラミックスを含む。
【００７７】
第７３の態様は、消費者電子製品であって、前面、背面および側面を備えるハウジングと、少なくとも部分的にハウジング内にある電気部品であって、少なくともコントローラと、メモリと、ハウジングの前面にあるまたは隣接するディスプレイとを含む、電気部品と、ディスプレイ全体にわたって配置されたカバー基板とを含み、ハウジングの一部またはカバー基板のうちの少なくとも１つが、先行する態様のいずれかのガラス−セラミックス物品を含む、消費者電子製品を含む。
【００７８】
第７４の態様は、ガラス−セラミックス物品を形成する方法であって、核形成された結晶化可能なガラス組成物を生成するためにガラス組成物を核形成温度まで加熱するステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を結晶化温度まで加熱するステップと、ガラス−セラミックス物品を生産するために結晶化温度を所定の時間の間維持するステップとを含み、ガラス−セラミックス物品が、１．０ＭＰａ√ｍ超の破壊靭性と、０．２未満のヘイズとを有する方法を含む。
【００７９】
第７５の態様は、核形成された結晶化可能なガラス組成物を生産するために核形成温度を所定の時間の間維持するステップをさらに含む、第７４の態様の方法を含む。
【００８０】
第７６の態様は、核形成温度を維持するための時間が１分〜６時間の範囲内である、第７５の態様の方法を含む。
【００８１】
第７７の態様は、ガラス組成物が核形成温度に維持されない、第７４から第７６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００８２】
第７８の態様は、核形成された結晶化可能なガラス組成物を中間温度まで加熱するステップであって、中間温度が核形成温度より高く、かつ結晶化温度より低い、ステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を中間温度から結晶化温度まで加熱するステップとをさらに含む、第７４から第７７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００８３】
第７９の態様は、中間温度を所定の時間の間維持するステップをさらに含む、第７８の態様の方法を含む。
【００８４】
第８０の態様は、核形成された結晶化可能なガラス組成物を核形成温度から中間温度まで加熱するための加熱速度が、核形成された結晶化可能なガラス組成物を中間温度から結晶化温度まで加熱するための加熱速度とは異なる、第７８または第７９の態様の方法を含む。
【００８５】
第８１の態様は、核形成結晶化可能なガラス組成物が中間温度に維持されない、第８０の態様の方法を含む。
【００８６】
第８２の態様は、ガラス−セラミックス物品の第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる圧縮応力層を生成するためにガラス−セラミックス物品をイオン交換処理に供するステップをさらに含み、イオン交換処理後、ガラス−セラミックス物品が、９０ＭＰａ超の最大中央張力と、２２Ｊ／ｍ２超の貯蔵引張エネルギーとを有する、第７８から第８１までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００８７】
第８３の態様は、核形成温度が５５０℃〜６５０℃の範囲内である、第７８から第８２までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００８８】
第８４の態様は、核形成温度まで加熱するステップが、室温から核形成温度まで０．０１℃／分〜５０℃／分の範囲内の加熱速度で加熱するステップを含む、第７８から第８３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００８９】
第８５の態様は、結晶化温度が６８０℃〜８００℃の範囲内である、第７８から第８４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９０】
第８６の態様は、結晶化温度を維持するための所定の時間が１分〜４時間の範囲内である、第７８から第８５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９１】
第８７の態様は、結晶化温度まで加熱するステップが、核形成温度から結晶化温度まで０．０１℃／分〜５０℃／分の範囲内の加熱速度で加熱するステップを含む、第７８から第８６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９２】
第８６の態様は、第１の冷却段階において、ガラス−セラミックス物品を結晶化温度から第１の温度まで第１の冷却速度で冷却するステップと、第２の冷却段階において、ガラス−セラミックス物品を第１の温度から第２の温度まで第２の冷却速度で冷却するステップとをさらに含み、第１の冷却速度が第２の冷却速度よりも低い、第７８から第８７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９３】
第８７の態様は、第１の冷却段階において、ガラス−セラミックス物品を結晶化温度から第１の温度まで第１の冷却速度で冷却するステップと、中間冷却段階において、ガラス−セラミックス物品を第１の温度から第２の温度まで第２の冷却速度で冷却するステップと、第２の冷却段階において、ガラス−セラミックス物品を第２の温度から第３の温度まで第３の冷却速度で冷却するステップとをさらに含み、（ｉ）第１の冷却速度が第２の冷却速度および第３の冷却速度よりも低く、（ｉｉ）第２の冷却速度が第３の冷却速度よりも低い、第７８から第８６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９４】
第８８の態様は、ガラス−セラミックスが、厚さ１ｍｍ当たり１５ｎｍ未満の光学リタデーションを有する、第７８から第８７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【００９５】
第８９の態様は、ガラス−セラミックス物品を形成する方法であって、ガラス組成物を核形成温度（ＴＮ）まで加熱するステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を生産するために核形成温度を第１の所定の時間（ｔＮ）の間維持するステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を結晶化温度（ＴＣ）まで加熱するステップと、ガラス−セラミックス物品を生産するために結晶化温度を第２の所定の時間（ｔＣ）の間維持するステップとを含み、（１０３−０．２６０ＴＮ＋０．０００２０３（ＴＮ）２−７．９６ｔＮ＋０．１５３２（ｔＮ）２−０．０１９ＴＣ−０．０００００８（ＴＣ）２−１０．０３ｔＣ＋０．００５９７ＴＮ＊ｔＮ＋０．００４６３ｔＮ＊ＴＣ＋０．０１３４２ＴＣ＊ｔＣ）＜０．２である方法を含む。
【００９６】
第９０の態様は、ガラス−セラミックス物品のヘイズを制御するための方法であって、（１０３−０．２６０ＴＮ＋０．０００２０３（ＴＮ）２−７．９６ｔＮ＋０．１５３２（ｔＮ）２−０．０１９ＴＣ−０．０００００８（ＴＣ）２−１０．０３ｔＣ＋０．００５９７ＴＮ＊ｔＮ＋０．００４６３ｔＮ＊ＴＣ＋０．０１３４２ＴＣ＊ｔＣ）＜０．２であるように核形成温度（ＴＮ）、第１の所定の時間（ｔＮ）、結晶化温度（ＴＣ）、および第２の所定の時間（ｔＣ）を選択するステップを含む方法を含む。
【００９７】
第９１の態様は、ガラス組成物を核形成温度（ＴＮ）まで加熱するステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を生産するために核形成温度を第１の所定の時間（ｔＮ）の間維持するステップと、核形成された結晶化可能なガラス組成物を結晶化温度（ＴＣ）まで加熱するステップと、ガラス−セラミックス物品を生産するために結晶化温度を第２の所定の時間（ｔＣ）の間維持するステップとをさらに含む、第９０の態様の方法を含む。
【００９８】
第９２の態様は、複数のガラスシートをセラミックス化する方法であって、第１のセッタープレートと第２のセッタープレートの間に第１の積層体内の複数のガラスシートの第１の部分を、そして第１の積層体の上の第２のセッタープレートと第３のセッタープレートの間に第２の積層体内の複数のガラスシートの第２の部分をガラス積層構成体で配置するステップと、複数のガラスシートをセラミックス化するためのセラミングサイクルにガラス積層構成体を曝すステップとを含み、ガラスシートがセラミングサイクルの間、核形成温度まで所定の時間の間加熱されるとき、第１の積層体または第２の積層体のΔＴが１０℃未満である、またはガラスシートがセラミングサイクルの間、結晶化温度まで所定の時間の間加熱されるとき、第１の積層体または第２の積層体のΔＴが１０℃未満である方法を含む。
【００９９】
第９３の態様は、複数のガラスシートが、２１μｍ以下の最大厚さ変動を有する、第９２の態様の方法を含む。
【０１００】
第９４の態様は、複数のガラスシートそれぞれの上のエッジビードを除去するステップをさらに含む、第９２または第９３の態様の方法を含む。
【０１０１】
第９５の態様は、複数のガラスシートのうちの１つと、複数のガラスシートのうちの隣接する１つの間に窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤の水性分散物から剥離剤層を形成するステップをさらに含む、第９２から第９４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０２】
第９６の態様は、複数のガラスシートのうちの１つと、第１のセッタープレート、第２のセッタープレート、または第３のセッタープレートのうちの隣接する１つの間に窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤の水性分散物から剥離剤層を形成するステップをさらに含む、第９２から第９５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０３】
第９７の態様は、ガラスシートが核形成温度に維持される所定の時間の間、ガラス積層構成体が、第１のセッタープレートに近接する第１の積層体の底部と第３のセッタープレートに近接する第２の積層体の上部の間で２．２℃以下のΔＴを有する、第９２から第９６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０４】
第９８の態様は、セラミングプロセスが、セラミングプロセス中の最高温度から約４５０℃の温度までの約４℃／分の速度の制御された冷却と、その後に続くほぼ室温の温度までのクエンチングステップとを含む、第９２から第９７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０５】
第９９の態様は、第１のセッタープレート、第２のセッタープレート、および第３のセッタープレートのそれぞれが反応結合炭化ケイ素を含む、第９２から第９８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０６】
第１００の態様は、第１のセッタープレート、第２のセッタープレート、および第３のセッタープレートのそれぞれが、約１００μｍ以下の最大平坦度を有する、第９２から第９９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０７】
第１０１の態様は、第１のセッタープレート、第２のセッタープレート、および第３のセッタープレートのそれぞれが、約２５μｍ以下の最大平坦度を有する、第９２から第１００までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０８】
第１０２の態様は、第１のセッタープレート、第２のセッタープレート、および第３のセッタープレートのそれぞれが、約６．５ｍｍ〜約１０ｍｍの厚さｔを有する、第９２から第１０１までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１０９】
第１０３の態様は、ガラス積層構成体が、開いたグリッド構成の鋼を含むキャリアプレート上に支持されている、第９２から第１０２までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１０】
第１０４の態様は、複数のガラスシートをセラミックス化する方法であって、複数のガラスシートにおける厚さ変動を低減するステップと、第１のセッタープレートと第２のセッタープレートの間に複数のガラスシートをガラス積層構成体で配置するステップと、複数のガラスシートをセラミックス化するためのセラミングサイクルにガラス積層構成体を曝すステップとを含む方法を含む。
【０１１１】
第１０５の態様は、複数のガラスシートにおける厚さ変動を低減するステップが、複数のガラスシートにおける厚さ変動を２１μｍ以下の最大厚さ変動に低減するステップを含む、第１０４の態様の方法を含む。
【０１１２】
第１０６の態様は、複数のガラスシートそれぞれの上のエッジビードを除去するステップをさらに含む、第１０４または第１０５の態様の方法を含む。
【０１１３】
第１０７の態様は、複数のガラスシートのうちの１つと、複数のガラスシートのうちの隣接する１つの間に窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤の水性分散物から剥離剤層を形成するステップをさらに含む、第１０４から第１０６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１４】
第１０８の態様は、ガラスシートが核形成温度に維持される所定の時間の間、ガラス積層構成体が、第１のセッタープレートに近接するガラスシートと第２のセッタープレートに近接するガラスシートの間で２．２℃以下のΔＴを有する、第１０４から第１０７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１５】
第１０９の態様は、セラミングプロセスが、セラミングプロセス中の最高温度から約４５０℃の温度までの約４℃／分の速度の制御された冷却と、その後に続くほぼ室温の温度までのクエンチングステップとを含む、第１０４から第１０８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１６】
第１１０の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのそれぞれが、約２５μｍ以下の最大平坦度を有する、第１０４から第１０９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１７】
第１１１の態様は、ガラス積層構成体が、開いたグリッド構成の鋼を含むキャリアプレート上に支持されている、第１０４から第１１０までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１１８】
第１１２の態様は、複数のガラスシートをセラミックス化する方法であって、第１のセッタープレートと第２のセッタープレートの間に積層体内の複数のガラスシートをガラス積層構成体で配置するステップと、複数のガラスシートをセラミックス化するためのセラミングサイクルにガラス積層構成体を曝すステップとを含み、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３超の嵩密度、または約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ超の熱拡散率を有する方法を含む。
【０１１９】
第１１３の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量と、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３超の嵩密度とを有する、第１１２の態様の方法を含む。
【０１２０】
第１１４の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量と、約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ超の熱拡散率とを有する、第１１２または第１１３の態様の方法を含む。
【０１２１】
第１１５の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３超の嵩密度と、約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ超の熱拡散率とを有する、第１１２から第１１４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２２】
第１１６の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、少なくとも８５質量％の反応結合炭化ケイ素を含む、第１１２から第１１５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２３】
第１１７の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、約１％未満の気孔率を有する、第１１２から第１１６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２４】
第１１８の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、約１００μｍ以下の最大平坦度を有する、第１１２から第１１７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２５】
第１１９の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、約７５μｍ以下の最大平坦度を有する、第１１２から第１１８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２６】
第１２０の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、約５０μｍ以下の最大平坦度を有する、第１１２から第１１９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２７】
第１２１の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートのうちの少なくとも１つが、約２５μｍ以下の最大平坦度を有する、第１１２から第１２０までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２８】
第１２２の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、約６．５ｍｍ〜約１０ｍｍの厚さｔを有する、第１１２から第１２１までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１２９】
第１２３の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約７００Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量を有する、第１１２から第１２２までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３０】
第１２４の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約３０００ｋｇ／ｍ３〜約３５００ｋｇ／ｍ３の嵩密度を有する、第１１２から第１２３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３１】
第１２５の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、約７．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約１．５０×１０−４ｍ２／ｓの熱拡散率を有する、第１１２から第１２４までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３２】
第１２６の態様は、第１のセッタープレートおよび第２のセッタープレートがそれぞれ、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ〜約２５０Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有する、第１１２から第１２５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３３】
第１２７の態様は、複数のガラスシートをセラミックス化するためのシステムであって、セラミングプロセスの間、複数のガラスシートを支持するキャリアプレートと、キャリアプレートにより支持された少なくとも１つのセッタープレートであって、反応結合炭化ケイ素を含み、かつ約１００μｍ以下の最大平坦度を有する、少なくとも１つのセッタープレートとを含むシステムを含む。
【０１３４】
第１２８の態様は、セッタープレートが、約２５μｍ以下の最大平坦度を有する、第１２７の態様の方法を含む。
【０１３５】
第１２９の態様は、セッタープレートが、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３超の嵩密度、または約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ超の熱拡散率を有する、第１２７または第１２８の態様の方法を含む。
【０１３６】
第１３０の態様は、キャリアプレートが、開いたグリッド構成の鋼を含む、第１２７から第１２９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３７】
第１３１の態様は、セッタープレートが、約６．５ｍｍ〜約１０ｍｍの厚さｔを有する、第１２７から第１３０までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１３８】
第１３２の態様は、コーティングされたガラス物品であって、その上に剥離剤層を有するガラス基板を含み、剥離剤層が、窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤とを含む水性分散物から形成されている、コーティングされたガラス物品を含む。
【０１３９】
第１３３の態様は、コロイド状無機結合剤が酸化アルミニウムを含む、第１３２の態様のコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４０】
第１３４の態様は、窒化ホウ素が、約２μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する凝集粒子の形態で存在する、第１３２または第１３３の態様のコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４１】
第１３５の態様は、水性分散物が揮発性有機溶媒を実質的に含まない、第１３２から第１３４までの態様のいずれか１つのコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４２】
第１３６の態様は、水性分散物が、少なくとも１つの分散剤をさらに含む、第１３２から第１３５までの態様のいずれか１つのコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４３】
第１３７の態様は、剥離剤層が、約２ｇｓｍ〜約６ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２〜約６ｇ／ｍ２）の乾燥コート重量を有する、第１３２から第１３６までの態様のいずれか１つのコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４４】
第１３８の態様は、ガラス基板がガラスセラミックス基板を含む、第１３２から第１３７までの態様のいずれか１つのコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４５】
第１３９の態様は、コーティングされたガラス基板が、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがって測定された約７６％〜約８３％の透過パーセントを有する、第１３２から第１３８までの態様のいずれか１つのコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４６】
第１４０の態様は、コーティングされたガラス基板が、ＡＳＴＭ  Ｄ１０４４にしたがって測定された約２５％〜約３８％のヘイズパーセントを有する、第１３８または第１３９の態様のコーティングされたガラス物品を含む。
【０１４７】
第１４１の態様は、複数のガラスシートをセラミックス化する方法であって、セッタープレートのうちの少なくとも１つおよび複数のガラスシートのうちの１つ以上の上に、窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤とを含む水性分散物をスプレーコーティングするステップと、少なくとも２枚のセッタープレートの間に複数のガラスシートをガラス積層構成体で配置するステップと、複数のガラスシートをセラミックス化するのに十分なセラミングサイクルにガラス積層構成体を曝すステップとを含む方法を含む。
【０１４８】
第１４２の態様は、コロイド状無機結合剤が酸化アルミニウムを含む、第１４１の態様の方法を含む。
【０１４９】
第１４３の態様は、窒化ホウ素が、約２μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する凝集粒子の形態で存在する、第１４１または第１４２の態様の方法を含む。
【０１５０】
第１４４の態様は、水性分散物が揮発性有機溶媒を実質的に含まない、第１４１から第１４３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５１】
第１４５の態様は、水性分散物が、約１．０〜約１．２の比重を有する、第１４１から第１４３までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５２】
第１４６の態様は、水性分散物が、約１２０ｃＰ〜約１６０ｃＰ（約１２０ｍＰａ・ｓ〜約１６０ｍＰａ・ｓ）の粘度を有する、第１４１から第１４５までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５３】
第１４７の態様は、水性分散物が、約３〜約５のｐＨを有する、第１４１から第１４６までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５４】
第１４８の態様は、剥離剤層を形成するために複数のガラスシートのうちの１つの表面上に水性分散物がスプレーコーティングされ、少なくとも２枚のセッタープレートの間に複数のガラスシートを配置するステップが、剥離剤層がガラスシートの表面と、隣接するガラスシートの間にあるように、その上に剥離剤層を有するガラスシートを隣接するガラスシートの下方に配置するステップを含む、第１４１から第１４７までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５５】
第１４９の態様は、剥離剤層が、約２ｇｓｍ〜約６ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２〜約６ｇ／ｍ２）の乾燥コート重量を有する、第１４１から第１４８までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【０１５６】
第１５０の態様は、セラミングサイクルにガラス積層構成体を曝すステップの後、その上に剥離剤層を有するガラスシートが、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがって測定された約７６％〜約８３％の透過パーセントを有する、第１４１から第１４９までの態様のいずれか１つの方法を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラス積層体を示す概略図である。
【図２】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による開いたグリッド構成を有するキャリアプレートの概略図である。
【図３】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による中空プレート構成を有するキャリアプレートの概略図である。
【図４】開いたグリッド鋼キャリアプレートおよび本明細書に記載の１つ以上の実施形態による炭化ケイ素中空キャリアプレートについて、加熱時間（分；ｘ軸）の関数としてモデル化されたΔＴ（℃；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図５】実施例Ａならびに比較例１および２のセッタープレートについて、加熱時間（分；ｘ軸）の関数としてモデル化されたΔＴ（℃；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図６】２つの異なるセッター材料の最大応力（ＭＰａ；ｙ軸）をプロットしたグラフであり、グラフ中、反応結合炭化ケイ素が使用されたセッター材料が左側、ケイ素耐火ボードが使用されたセッター材料が右側である。
【図７】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるセラミング後の反応結合炭化ケイ素セッタープレートの表面上にＳｉがないことを示すＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線）を示す図である。
【図８】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なガラスセラミックス物品のＸＲＤ（Ｘ線回折）を示す図である。
【図９】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なセッタープレート平坦度および追加の重量における最大撓み（μｍ；ｙ軸）のグラフである。
【図１０】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるセッタープレートの平坦度のＣＭＭ（座標測定機）測定のための走査パターンを示す概略図である。
【図１１】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、様々な量の印加力に対するガラス積層体の厚さを通じた最大撓み（μｍ；左ｙ軸）をバーとして、様々な量の印加力に対する最大応力（ＭＰａ；右ｙ軸）を折れ線グラフとして示すグラフである。
【図１２】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なガラス積層体における透過％（ｙ軸）のグラフである。
【図１３】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なガラス積層体における％ヘイズ（ｙ軸）のグラフである。
【図１４】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なスプレーヘッド間隔を用いた剥離剤コーティングの塗布について、積層位置（左から右へ積層体の底部から積層体の上部へ；ｘ軸）に応じて最大撓み（μｍ；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図１５】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による中間層セッタープレートを含むガラス積層構成体の概略図である。
【図１６】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラス積層体内の上部ガラスシートおよびガラス積層体内の底部ガラスシートについて、時間（ｘ軸）に応じてガラス層中心温度（℃；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図１７】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラス積層体内の上部ガラスシートおよびガラス積層体内の底部ガラスシートについて、セラミングプロセスの間、時間（ｘ軸）に応じてガラス層温度（℃；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図１８】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による中間層セッタープレートを含まないガラス積層体（左）および中間層セッタープレートを含むガラス積層体（右）について、様々な量の印加力に対するガラス積層体の厚さを通じた最大撓み（μｍ；左ｙ軸）をバーとして、最大応力（ＭＰａ；右ｙ軸）を折れ線グラフとして示すグラフである。
【図１９】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミングサイクルの間のガラスセラミックス物品の結晶相を示すグラフである。
【図２０】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミングサイクルの間のガラスセラミックス物品の熱量測定を示すグラフである。
【図２１Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態による遮蔽ガラスセラミックス物品および力接触ガラスセラミックス物品の応力ならびに撓みを示す概略図である。
【図２１Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態による遮蔽ガラスセラミックス物品および力接触ガラスセラミックス物品の応力ならびに撓みを示す概略図である。
【図２２】本明細書に開示および記載の実施形態による積層体内の熱電対の位置を示す概略図である。
【図２３】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミングサイクルの間に熱電対により読み取られた温度を示すグラフである。
【図２４】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミングサイクルの間に熱電対により読み取られた温度を示すグラフである。
【図２５】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートおよびセラミックス化されたシートのセラミングサイクルの間に熱電対により読み取られた温度を示すグラフである。
【図２６】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートおよびセラミックス化されたシートのセラミングサイクルの間に熱電対により読み取られた温度を示すグラフである。
【図２７】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々な厚さ変動性を有するガラス積層体の厚さを通じた最大撓み（μｍ；ｙ軸）を示すグラフである。
【図２８】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々なセッタープレート平坦度におけるガラス積層体の厚さを通じた最大撓み（μｍ；ｙ軸）を示すグラフである。
【図２９Ａ】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるエッジビードが除去された２６．５ｍｍガラス片の撓みのグラフ表示である。
【図２９Ｂ】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるエッジビードが残っている２６．５ｍｍガラス片の撓みのグラフ表示である。
【図３０】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるエッジビードが残っているガラスセラミックス物品（上）およびエッジビードが除去されたガラスセラミックス物品（下）の応力のグラフ表示である。
【図３１】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による様々な長さおよび幅のガラスセラミックス部品について、部品長さ（ｍｍ；ｘ軸）の関数として臨界デルタＴ（℃；ｙ軸）をプロットしたグラフである。
【図３２】本明細書に開示および記載の実施形態による冷却サイクルの例示的な図である。
【図３３】本明細書に開示および記載の実施形態による別の冷却サイクルの例示的な図である。
【図３４】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの自動粘度制御（ＡＶＣ）核形成相において使用される比例−積分−微分（ＰＩＤ）ロジックのフローチャートである。
【図３５Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの時間測定に対する温度ならびに核形成および結晶化（成長）を示すグラフである。
【図３５Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクル中の温度に対する核形成速度および結晶成長速度を示すグラフである。
【図３６】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルのＡＶＣ核形成相を操作するために使用されるシステムを示すブロック図である。
【図３７】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの分単位の時間に対するポアズ単位のｌｏｇ粘度を示すグラフである。
【図３８】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの分単位の時間に対する摂氏単位の温度を示すグラフである。
【図３９】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラス物品の密度を測定するためにｉｎ−ｓｉｔｕで使用することができる膨張計を示す概略図である。
【図４０】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの分単位の時間に対するｇ／ｃｍ３単位の密度を示すグラフである。
【図４１】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの分単位の時間に対するｇ／ｃｍ３単位の密度を示すグラフである。
【図４２】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルの分単位の時間に対するｌｏｇ１０ポアズ単位の粘度を示すグラフである。
【図４３】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルのｘ軸上の時間単位の時間に対する左ｙ軸上の摂氏単位の温度、およびｘ軸上の時間単位の時間に対する右ｙ軸上のｌｏｇ１０ポアズ単位の粘度を示すグラフである。
【図４４Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４４Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４４Ｃ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４５Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４５Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４５Ｃ】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品の撓みを示す図である。
【図４６】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックス物品のｍｍ単位のディスク半径に対するｍｍ単位の粘性垂れを示すグラフである。
【図４７Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態による加熱装置のチャンバ内の測定デバイスの水平位置を示す図である。
【図４７Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態による加熱装置のチャンバ内の測定デバイスの垂直位置を示す図である。
【図４８】本明細書に開示および記載の実施形態による加熱装置の空のチャンバ内の測定デバイスにより記録された秒単位の時間に対する摂氏単位の温度を示すグラフである。
【図４９】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたときのｘ軸上の秒単位の時間に対する左ｙ軸上の摂氏単位のガラスシートの温度およびｘ軸上の秒単位の時間に対する右ｙ軸上の摂氏単位のガラスシート間の温度差を示すグラフである。
【図５０】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルによりセラミックス化されたガラス物品の秒単位の時間に対する摂氏単位のガラスシートの温度ならびにグラフの様々な部分の拡大図を示すグラフである。
【図５１】本明細書に開示および記載の実施形態による、分単位の時間に対する摂氏単位のガラスシートの温度差に対する多段階加熱の効果を示すグラフである。
【図５２】本明細書に開示および記載の実施形態による、分単位の時間に対する摂氏単位のガラスシートの温度差に対する多段階加熱の効果を示すグラフである。
【図５３】本明細書に開示および記載の実施形態による、分単位の時間に対する摂氏単位のガラスシートの温度差に対する多段階加熱の効果を示すグラフである。
【図５４】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルおよび従来のセラミックス化サイクルの分単位の時間に対する摂氏単位の温度を示すグラフである。
【図５５】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミックス化サイクルおよび従来のセラミックス化サイクルの分単位の時間に対するｇ／ｃｍ３単位の密度を示すグラフである。
【図５６】本明細書に開示および記載の実施形態による強化ガラス−セラミックス物品の例示的な断面図である。
【図５７Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラス−セラミックス物品のいずれかを取り込んでいる例示的な電子デバイスの平面図である。
【図５７Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態による例示的な電子デバイスの斜視図である。
【図５８】実施例１による応力プロファイルのプロットである。
【図５９】実施例２によるイオン交換持続時間が増加する間の中央張力のプロットである。
【図６０】実施例３によるガラス−セラミックスの相集合を示す図である。
【図６１】実施例３によるガラス−セラミックスの透過率のプロットである。
【図６２】本明細書に開示および記載の実施形態による積層体内のサンプルの位置を示す概略図である。
【図６３】本明細書に開示および記載の実施形態によるシートから切り出されたガラスセラミックス物品の位置を示す概略図である。
【図６４】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの平坦度を示すグラフである。
【図６５】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの平坦度を示すグラフである。
【図６６】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図６７】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの残留ガラス相の百分率を示すグラフである。
【図６８】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの二ケイ酸リチウム結晶相の百分率を示すグラフである。
【図６９】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのペタライトの百分率を示すグラフである。
【図７０】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのラマンデータを示すグラフである。
【図７１】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの圧縮応力を示すグラフである。
【図７２】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの中央張力を示すグラフである。
【図７３】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの圧縮深さを示すグラフである。
【図７４】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの硬度を示すグラフである。
【図７５】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの応力を示すグラフである。
【図７６】本明細書に開示および記載の実施形態によるセラミングサイクルを示すグラフである。
【図７７】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図７８】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの残留ガラス相の百分率を示すグラフである。
【図７９】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの二ケイ酸リチウムの百分率を示すグラフである。
【図８０】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのペタライトの百分率を示すグラフである。
【図８１】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの硬度を示すグラフである。
【図８２】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの硬度を示すグラフである。
【図８３】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの硬度を示すグラフである。
【図８４】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの透過を示すグラフである。
【図８５】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの平坦度を示すグラフである。
【図８６】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図８７】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの応力を示すグラフである。
【図８８】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図８９】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図９０】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図９１】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの平坦度を示すグラフである。
【図９２Ａ】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図９２Ｂ】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図９２Ｃ】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのヘイズを示すグラフである。
【図９３】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの結晶相およびガラス相を示すグラフである。
【図９４】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートの結晶相およびガラス相を示すグラフである。
【図９５】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのラマンシフトに対する任意強度を示すグラフである。
【図９６】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのラマンシフトに対するラマン強度を示すグラフである。
【図９７】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートのラマンデータを示すグラフである。
【図９８】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートならびに比較例の印加破壊応力を示すグラフである。
【図９９】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートならびに比較例の最大落下高さを示すグラフである。
【図１００】本明細書に開示および記載の実施形態によるガラスシートならびに比較例の最大落下高さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１５８】
これより、セラミックス化されたガラス物品、ガラス物品をセラミックス化するための方法、および有利な特性を有するガラス物品をセラミックス化するためのシステムの実施形態を詳細に参照し、これらの実施形態は添付図面に示される。添付図面を特に参照して、様々な実施形態を本明細書において説明する。
【０１５９】
定義および測定法
本明細書において用いられるとき、「ガラス−セラミックス」という用語は、前駆体ガラスの制御された結晶化により製造された固体であり、１つ以上の結晶相および残留ガラス相を有する。
【０１６０】
本明細書において用いられるとき、「圧縮深さ」または「ＤＯＣ」は、圧縮応力（ＣＳ）層の深さを指し、ガラス−セラミックス物品内の応力が圧縮応力から引張応力へと変化し、かつゼロの応力値を有する深さである。当技術分野において通常使用される慣例にしたがって、圧縮応力は負（＜０）の応力として表され、引張応力は正（＞０）の応力として表される。しかし、本説明全体にわたって特に記載のない限り、ＣＳは、正の値または絶対値−すなわち、本明細書に記載されるとき、ＣＳ＝｜ＣＳ｜として表される。
【０１６１】
ＤＯＣ値および最大中央張力（ＣＴ）値は、エストニアのタリンにあるＧｌａｓＳｔｒｅｓｓ  Ｌｔｄ．から入手可能な散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）型番号ＳＣＡＬＰ−０４を使用して測定される。
【０１６２】
表面ＣＳ測定方法は、イオン交換中にガラス−セラミックス物品の表面においてガラス質領域またはガラス質層が形成されるかどうかに依存する。ガラス質層またはガラス質領域が存在しない場合は、折原製作所（日本）により製造されたＦＳＭ−６０００などの市販の測定器を使用して表面応力計（ＦＳＭ）により表面ＣＳが測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠する。そしてＳＯＣは、“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ”と題するＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−１６に記載のＰｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｃ（Ｇｌａｓｓ  Ｄｉｓｃ  Ｍｅｔｈｏｄ）にしたがって測定され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。ガラス質領域またはガラス質層が形成される場合は、プリズム結合測定においてガラス質領域の第１の透過（結合）共鳴の複屈折により表面ＣＳ（およびガラス質層またはガラス質領域のＣＳ）が測定され、これは、第１の透過共鳴と第２の透過共鳴の間の間隔または第１の透過共鳴の幅によりガラス質領域の層の深さを示す。
【０１６３】
ＣＳ領域の残部中のＣＳは、“Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｏｆ  ａ  ｇｌａｓｓ  ｓａｍｐｌｅ”と題する米国特許第８，８５４，６２３号明細書に記載の屈折近接場（ＲＮＦ）法により測定され、その全体を参照により本明細書に援用するものとする。ＲＮＦ測定は、ＳＣＡＬＰ測定により得られた最大ＣＴ値に対して力平衡され、校正される。特に、ＲＮＦ法は、基準ブロックに隣接してガラス物品を置くステップと、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの速度で直交偏光間で切り替えられる偏光切替光線を発生するステップと、偏光切替光線の出力量を測定するステップと、偏光切替基準信号を発生するステップとを含み、直交偏光のそれぞれの測定される出力量は互いの５０％以内である。この方法はさらに、ガラスサンプル中の異なる深さについてガラスサンプルおよび基準ブロックに偏光切替光線を透過させ、次いで、リレー光学系を使用して、透過した偏光切替光線を信号光検出器に中継するステップを含み、信号光検出器は偏光切替検出器信号を発生する。この方法はまた、正規化された検出器信号を生成するために検出器信号を基準信号で割るステップと、正規化された検出器信号からガラスサンプルに特徴的なプロファイルを決定するステップとを含む。
【０１６４】
応力プロファイルは、内部ＣＳのためのＲＮＦ、ＣＴ領域のためのＳＣＡＬＰ、および表面ＣＳを測定するために使用される方法の組合せを用いて測定することができる。
【０１６５】
（Ｊ／ｍ２）単位の貯蔵引張エネルギーが以下の式（１）を用いて計算される：
貯蔵引張エネルギー（Ｊ／ｍ２）＝［（１−ν）／Ｅ］∫（σ２）（ｄｔ）  （１）
（式中、νはポアソン比であり、Ｅはヤング率であり、σは応力であり、ｔは厚さであり、積分は、引張領域のみの厚さにわたって計算される）。
【０１６６】
破壊靭性は、シェブロンノッチショートバー（ＣＮＳＢ）ＡＳＴＭ  Ｅ１３０４−９７法にしたがって測定される。測定されるサンプルは、箱形炉内で関心のあるセラミングサイクル（示される例の「ＣＯＲ」）によりセラミックス化された、所望の組成のガラスの厚いパティから製造される。
【０１６７】
硬度は、ビッカース圧子を備えたＭＩＴＵＴＯＹＯ  ＨＭ  １１４硬度試験機を使用して、押込み荷重２００ｇで測定される（保持時間は１５秒である）。押込み対角線の測定は、校正済みの光学顕微鏡法を用いて実施される。値は、１サンプル当たり５回の押込みによる測定値の平均である。試験は、平行平面を有する光学研磨されたサンプルに対して実施される。
【０１６８】
結晶相集合（イオン交換前）ならびに結晶相および残留ガラス相の質量百分率は、リートベルト解析を用いてｘ線回折（ＸＲＤ）に基づいて決定される。
【０１６９】
破壊時にガラス−セラミックス物品が割れる破片の数を決定するために、本明細書において「破片試験」と呼ぶ以下の手順が使用される。５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍの寸法を有する、イオン交換されたガラス−セラミックス物品が、鋼表面上に置かれる。４０ｇの重量を有する、炭化タングステン先端を有するスタイラス（ＴＯＳＣＯ（登録商標）の商標および製造者識別番号Ｎｏ．１３−３７８でＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能、６０°の円錐球形先端を有する）が、スタイラスを上下に動かす歯車駆動機構のクランプに接続される。スタイラスの先端はガラス−セラミックス物品と接触して置かれ、次いで、ガラス−セラミックス物品が割れるまで歯車機構が徐々に回転される。次いで、破片の数が数えられる。
【０１７０】
破壊靭性値（Ｋ１Ｃ）は、Ｒｅｄｄｙ，Ｋ．Ｐ．Ｒ．ｅｔ  ａｌ，“Ｆｒａｃｔｕｒｅ  Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｈｅｖｒｏｎ−Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７１［６］，Ｃ−３１０−Ｃ−３１３（１９８８）に開示のシェブロンノッチ付きショートバー（ＣＮＳＢ）法により測定された。ただし、Ｂｕｂｓｅｙ，Ｒ．Ｔ．ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｌｏｓｅｄ−Ｆｏｒｍ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｃｒａｃｋ−Ｍｏｕｔｈ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｖｒｏｎ−Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｂａｒ  ａｎｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒｏｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，”ＮＡＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ  ８３７９６，ｐｐ．１−３０（Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９２）の式５を用いてＹ＊ｍが計算されることを除く。薄いシートについては、破壊靭性は、Ｎｉｈａｒａ  ｅｔ  ａｌ．に示された方法にしたがって荷重５００ｇｆ（約４．９０Ｎ）においてビッカース圧子を使用して測定することができる。
【０１７１】
本開示に記載のヤング率値は、ＡＳＴＭ  Ｅ２００１−１３に記載の一般的なタイプの共鳴超音波スペクトロスコピー法により測定される値を指す。
【０１７２】
ガラス−セラミックス物品のヘイズは、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３またはＡＳＴＭ  Ｄ１０４４にしたがうなど、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｉなどのヘイズメーターを使用して測定される。
【０１７３】
透過率は、本明細書において用いられるとき、全透過率を指し、１５０ｍｍ積分球を備えたＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ９５０  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光光度計を用いて測定される。広角散乱光の収集を可能にする積分球の入口ポートにサンプルが取り付けられた。積分球の出口ポート上の基準Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ反射ディスクにより全透過率データが収集された。全透過率のパーセント（％Ｔ）を開いたビームベースライン測定に対して計算した。
【０１７４】
応力は、セラミング後のガラス−セラミックスのリタデーションとして測定され、ウィスコンシン州マディソンのＳｔｒｅｓｓ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．により販売されているＧＦＰ１４００（ＧＦＰ＝Ｇｒｅｙ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）により測定される。
【０１７５】
市販のシステム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．により販売されているシステム）またはカスタムメイドのシステムなどの他のシステムにより同様の測定が行われてよい。応力は、典型的には、セラミング後のフルシートについて測定される。測定領域は、フルシート（フルシートは、所与の例において約２４５×６４１（＋／−１０ｍｍ）の寸法を有する）の寸法から内向きに約５ｍｍの領域に対応する。あるいは、応力は、セラミング後のフルシートから切り出された部品について測定することができる。シートの表面上に残っている剥離剤は、報告されるより高い応力値をもたらし得る。この剥離剤は、測定前に除去することができる（表面のブラッシングまたは洗浄）。
【０１７６】
光透過は、平行平面を有する光学研磨されたサンプルに対してＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ９５０分光光度計を使用して、２５０〜１０００ｎｍの範囲内で２ｎｍのデータ間隔で測定される。この透過は、任意のコーティングまたは他の応用を含まないガラスセラミックス物品自体について測定される。
【０１７７】
Ｘ線回折（ＸＲＤ）は、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄ４  ＥｎｄｅａｖｏｒならびにＣｕ線およびＬｙｎｘＥｙｅ検出器を使用して測定される。リートベルトは、ＢｒｕｋｅｒのＴｏｐａｓソフトウェアパッケージを使用して行われる。
【０１７８】
ラマンデータは、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ製ＤＸＲ２  ＳｍａｒｔＲａｍａｎを使用して測定される。
【０１７９】
熱容量は、室温ならびにその間のすべての範囲および部分範囲でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定される。
【０１８０】
密度は、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定される。
【０１８１】
熱伝導率は、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定される。
【０１８２】
光学的リタデーションは、ＡＳＴＭ  Ｆ２１８−１３にしたがって測定することができる。
【０１８３】
特に明記されていない限り、本明細書に記載の任意の方法について、そのステップがある特定の順序で実施される必要があると解釈されることも、任意の器具に対して特定の向きが必要であることも決して意図されない。したがって、そのステップがしたがうべき順序が方法の請求項に実際に記載されていない場合、または個々の構成要素に対して順序もしくは向きが任意の器具の請求項に実際に記載されていない場合、またはある特定の順序にステップが限定されるべきであることが特許請求の範囲もしくは説明に特に具体的に記載されていない場合、または器具の構成要素に対してある特定の順序もしくは向きが記載されていない場合、いかなる点においても順序または向きが推論されることは決して意図されない。これは、解釈のための可能性のある任意の非明示的な根拠に当てはまり、この根拠には、ステップの配列に関する論理の問題、操作の流れ、構成要素の順序または構成要素の向き、文法構成または句読法から導かれる明白な意味、および本明細書に記載の実施形態の数またはタイプが含まれる。
【０１８４】
本明細書において用いられるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈により特に明確に定められていない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「ａ」構成要素への言及は、文脈により特に明確に示されていない限り、２つ以上のそのような構成要素を有する態様を含む。
【０１８５】
本明細書において用いられる方向を示す用語−例えば上、下、右、左、前、後、上部、底部、垂直、水平−は、特に明記されていない限り、描かれている図を参照して記載されているにすぎず、絶対的な向きを意味するものではない。
【０１８６】
本明細書において用いられるとき、「撓み」および「平坦度」という用語−ならびにその任意の変形−は同義で使用され、同じ意味を有する。
【０１８７】
本明細書において用いられる任意の範囲は、特に明示的に記載されていない限り、すべての範囲および部分範囲ならびにその間の任意の値を含む。
【０１８８】
ガラス−セラミックス物品の一般的な概要
これより、（１つ以上の）好ましい本実施形態を詳細に参照し、その例は添付図面に示されている。可能な場合は常に、同じ部品または同様の部品を指すために、図面全体にわたって同じ参照番号が使用される。
【０１８９】
ガラス−セラミックス物品は、携帯電子デバイス用のカバー基板および／またはハウジングとしての使用のために調整することができる属性を有する。例えば、理論に縛られるものではないが、高い破壊靭性および／またはヤング率を有するガラス−セラミックス物品は、亀裂貫通に対する耐性および落下性能を与えることができる。そのようなガラス−セラミックス物品が、例えばイオン交換により、化学的に強化されると、亀裂貫通に対する耐性および落下性能をさらに向上させることができる。さらに、高い破壊靭性および／またはヤング率は、破壊時のガラス−セラミックス物品の望ましい破片化を維持しながら、化学的焼戻しによりガラス−セラミックス物品に与えることができる貯蔵引張エネルギーの量および最大中央張力を増加させることもできる。別の例として、ガラス物品をガラス−セラミックス物品に変えるために使用される加熱／セラミングスケジュールを調整することにより、ならびにガラス−セラミックス物品の特性を設計または制御するために、イオン交換によるなどして化学強化することにより、透過性およびヘイズなどのガラス−セラミックス物品の光学的特性を調整することができる。
【０１９０】
ガラスセラミックス物品を形成するための積層構成体
総じて、ガラス−セラミックスを生成するためのプロセスは、ガラス物品を形成するステップと、ガラス物品をガラス−セラミックス形態に変換するためにガラス物品をセラミックス化するステップとを含む。図１を参照すると、セラミングのための例の積層構成体１００が示されている。積層構成体１００は、２枚のセッタープレート１０４を支持するキャリアプレート１０２と、セッタープレート１０４の間に配置されたガラス積層体１０６とを含む。
【０１９１】
いくつかの実施形態において、絶縁層（図示せず）が上側セッタープレート１０４の上面上および下側セッタープレート１０４の底面上に位置してよい。絶縁層は、低熱伝導率を有する任意の材料から形成されてよく、ガラス積層体１０６の上部上および底部上のガラスシート１０８の軸方向の温度勾配を低減またはさらに排除することができる。
【０１９２】
図１に示す通り、ガラス積層体１０６は複数のガラスシート１０８を含み、各ガラスシート１０８は、隣接するガラスシート１０８から剥離剤層１１０により分離されている。剥離剤層１１０は、セラミングプロセスの間、ガラス積層体１０６内のガラスシート１０８のくっつきを低減またはさらに排除する。図１に示されていないが、いくつかの実施形態において、ガラス積層体１０６は、ガラスシート１０８とセッタープレート１０４の間に剥離剤層１１０をさらに含んでよい。以下に記載の様々な実施形態においてなど、他の実施形態において、セッタープレート１０４は、ガラスシート１０８と反応しない材料から作製されており、ガラスシート１０８とセッタープレート１０４の間の相互作用を防ぐために剥離剤層１１０は必要ではない。
【０１９３】
総じて、ガラス−セラミックスを生成するために、ガラス積層体１０６は、その徐冷点を上回る温度で、結晶核を生じるのに十分な時間加熱される（「核形成」とも呼ばれる）。この熱処理は、例えば徐冷窯内または炉内で実施することができる。その徐冷点を上回って加熱された後、次いで、ガラスは、結晶相を生じるために、通常はガラス徐冷点とガラス軟化点の間のより高い温度で、さらに加熱される（「成長」または「結晶化」とも呼ばれる）。様々な実施形態において、この熱処理、またはセラミングプロセスは、ガラス積層体を核形成温度まで加熱するステップと、核形成温度を所定の時間の間維持するステップと、ガラス積層体を結晶化温度まで加熱するステップと、結晶化温度を所定の時間の間維持するステップとを含む。
【０１９４】
ガラスシート１０８は、ガラス−セラミックス物品の形成に適している任意のガラス組成物から作製されてよいが、ガラスシート１０８のガラス組成物はガラス−セラミックス物品の機械的特性および光学的特性に影響を与える可能性があることが理解されるべきである。様々な実施形態において、得られるガラス−セラミックス物品がペタライト結晶相とケイ酸リチウム結晶相とを有し、かつペタライト結晶相およびケイ酸リチウム結晶相が、ガラス−セラミックス物品中に存在する他の結晶相よりも高い質量百分率を有するようにガラス組成物は選択される。
【０１９５】
積層構成体１００について全般的に説明したが、これより、積層構成体１００の構成要素に関してさらなる詳細を記載する。
【０１９６】
キャリアプレート
様々な実施形態において、キャリアプレート１０２は、２枚以上のセッタープレート１０４を支持する。キャリアプレート１０２の構造および材料は、積層構成体１００内のその上に負荷されたガラスシートの熱均一性を制御するように選択されてよい。いくつかの実施形態では、キャリアプレート１０２は（図２に示された）開いたキャリア設計を有するが、他の実施形態では、キャリアプレート１０２は（図３に示された）閉じたキャリア設計を有する。図２に示された実施形態では、キャリアプレート１０２は、およそ１７％の固体金属（例えば、鋼）であるが、図３に示された実施形態では、キャリアプレート１０２は、およそ４５％の固体金属を含む反応結合炭化ケイ素ビームで作製された中空プレートである。
【０１９７】
キャリアプレートの熱影響を評価するため、キャリアプレート上の９個の積層体および各積層体内の２３枚のガラスシートならびに反応結合炭化ケイ素から作製された８ｍｍセッタープレートに対して生産スケールの能力を仮定した熱モデルが実行された。図４のモデル化されたデータに示す通り、中空キャリアプレート上のガラス積層体は、熱伝達によって、開いた鋼キャリアプレート上のガラス積層体と比べて低い熱均一性を示す。特に、炭化ケイ素ビームで作製されたキャリア（図３）については、ガラス温度が低いごく初期の加熱段階を除いて、開いた鋼グリッド設計で作製されたキャリア（図２）と比べてより大きいガラス積層体温度変動が予想される。加えて、キャリアプレートによる直接放射の遮断は、反応結合炭化ケイ素が鋼よりも良い熱伝導体であるにも関わらず、全加熱時間を増加させる。
【０１９８】
したがって、様々な設計および材料がキャリアプレート１０２に使用されてよいが、様々な実施形態において、キャリアプレートは鋼から作製されており、図２に示す通り開いたグリッド設計を有する。
【０１９９】
セッタープレート
図１に示す通り、様々な実施形態において、キャリアプレート１０２は、少なくとも２枚のセッタープレート１０４を支持する。例えば、図１に示された実施形態は、単一のガラス積層体１０６、ならびにガラス積層体１０６の上方のセッタープレート１０４と、ガラス積層体１０６とキャリアプレート１０２の間のセッタープレート１０４とを含むが、ガラス積層体１０６内に配置されるように、かつ／または各ガラス積層体１０６がガラス積層体１０６の上方の少なくとも１枚のセッタープレート１０４と、ガラス積層体１０６とキャリアプレート１０２の間のセッタープレート１０４とを有する複数のガラス積層体１０６をキャリアプレート１０２上に配置することにより、追加のセッタープレート１０４が含まれてよいことが企図される。
【０２００】
従来のセラミックス化プロセスのほとんどは、セッタープレートを形成するためにセラミックスの耐熱材料を利用するが、そのような材料には熱伝達および熱容量に限界があり、それによってそのような材料は、ある種の用途に望ましい、または必要な高い光学的品質を生み出すのに不適当になる。加えて、そのような材料から作製されたセッタープレートは、熱膨張、酸化、およびクリープを経る可能性があり、これがひいてはガラスセラミックス物品内の撓みにつながる可能性がある。
【０２０１】
さらに、ガラス積層体１０６を結合するセッタープレート１０４は、加熱要素からの放射熱を拡散する水平方向の熱伝達経路を提供し、これは、面内のガラスシート温度変動を低減し得る。温度変動の最小化は、ひいてはガラスセラミックス物品内の面内応力および撓みの減少につながり得る。したがって、様々な実施形態において、セッタープレート１０４は、ガラスシート温度変動の減少を最大化するように選択される。特に、セッタープレート１０４は、特定の比熱容量、密度、および熱拡散率を有するように選択される。
【０２０２】
様々な実施形態によれば、セッタープレートは、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋの比熱容量（ｃｐ）を有する。例えば、セッタープレートは、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ、約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約８００Ｊ／ｋｇ＊Ｋ、約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約７５０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ、または約６７０Ｊ／ｋｇ＊Ｋ〜約７００Ｊ／ｋｇ＊Ｋならびにその間のすべての範囲および部分範囲の比熱容量を有してよい。理論に縛られるものではないが、比熱容量がこの範囲外であるとき、この材料は適切な速度で熱を放出したり熱を受け取ったりすることができず、これは、積層構成体内のガラス内に応力、および撓みを引き起こすと考えられる。
【０２０３】
様々な実施形態におけるセッタープレートは追加的または代替的に、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３超の嵩密度を有するように選択されてよい。例えば、セッタープレートは、ＡＳＴＭ  Ｃ２０にしたがって測定された約２５００ｋｇ／ｍ３〜約４０００ｋｇ／ｍ３、約２７５０ｋｇ／ｍ３〜約３７５０ｋｇ／ｍ３、または約３０００ｋｇ／ｍ３〜約３５００ｋｇ／ｍ３ならびにその間のすべての範囲および部分範囲の嵩密度を有してよい。理論に縛られるものではないが、この範囲内の嵩密度を有する材料は低気孔率を有し、積層体内の重量を著しく増加させないと考えられる。低すぎる嵩密度が、経時的な材料劣化および材料の使用寿命の短縮につながる可能性があるのに対し、高すぎる嵩密度は、ガラスに対する力の増加によって、積層体内の応力をもたらす可能性がある。
【０２０４】
さらに、様々な実施形態において、セッタープレートは、約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ超の熱拡散率を有する。例えば、セッタープレートは、約２．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約５．５０×１０−４ｍ２／ｓ、約３．０×１０−５ｍ２／ｓ〜約５．００×１０−４ｍ２／ｓ、約４．０×１０−５ｍ２／ｓ〜約４．５０×１０−４ｍ２／ｓ、約４．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約４．００×１０−４ｍ２／ｓ、約５．００×１０−５ｍ２／ｓ〜約３．５０×１０−４ｍ２／ｓ、約５．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約３．００×１０−４ｍ２／ｓ、約６．００×１０−５ｍ２／ｓ〜約２．５０×１０−４ｍ２／ｓ、約６．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約２．０×１０−４ｍ２／ｓ、約７．００×１０−５ｍ２／ｓ〜約２．００×１０−４ｍ２／ｓ、または約７．５０×１０−５ｍ２／ｓ〜約１．５０×１０−４ｍ２／ｓならびにその間のすべての範囲および部分範囲の熱拡散率を有してよい。理論に縛られるものではないが、熱拡散率が低すぎる場合、材料は、加熱および冷却にかかる時間が長くなりすぎて積層体内に温度勾配を引き起こし、これは、応力および撓みをもたらすことになる。しかし、熱拡散率が高すぎる場合、積層体内に温度勾配を与えるため、これも応力をもたらし得る。セッタープレートと接触したガラスシートは、積層体の中心にあるガラスシートとは対照的に、異なる速度で熱伝達により影響されるであろう。熱拡散率αは、以下の式にしたがって定義することができる：
ａ＝ｋ／ρｃｐ
（式中、ｋは熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）であり、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｃｐは比熱容量（Ｊ／ｋｇ＊Ｋ）である）。
【０２０５】
したがって、様々な実施形態において、セッタープレートは、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約１００Ｗ／ｍ−Ｋ超、約１２５Ｗ／ｍ−Ｋ超、約１５０Ｗ／ｍ−Ｋ超、約１７５Ｗ／ｍ−Ｋ超、またはさらに約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ超の熱伝導率（ｋ）を有する。例えば、セッタープレートは、室温でＡＳＴＭ  Ｅ１４６１にしたがって測定された約１００Ｗ／ｍ−Ｋ〜約３５０Ｗ／ｍ−Ｋ、約１２５Ｗ／ｍ−Ｋ〜約３２５Ｗ／ｍ−Ｋ、約１５０Ｗ／ｍ−Ｋ〜約３００Ｗ／ｍ−Ｋ、約１７５Ｗ／ｍ−Ｋ〜約２７５Ｗ／ｍ−Ｋ、または約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ〜約２５０Ｗ／ｍ−Ｋならびにその間のすべての範囲および部分範囲の熱伝導率を有してよい。理論に縛られるものではないが、高すぎる、または低すぎる熱伝導率は、積層体内の温度勾配を誘起して応力および撓みをもたらす可能性がある。
【０２０６】
所望の比熱容量、密度、および熱拡散率を有する様々な材料は、本明細書に記載のセッタープレートの形成における使用に適しているであろう。使用に特に適している一例の材料は反応結合炭化ケイ素（ＳｉＳｉＣ）である。実施形態において、セッタープレート１０４は、約８５質量％〜約９０質量％の反応結合炭化ケイ素を含んでよい。セッタープレート１０４は、約１０質量％〜約１５質量％のケイ素金属（Ｓｉ）と、結合剤とをさらに含んでよい。セッタープレート１０４の形成における使用に適しているであろう市販の反応結合炭化ケイ素製品には、限定ではなく例として、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＣＲＹＳＴＡＲ  ＲＢ（商標）が含まれ得る。
【０２０７】
セッタープレートを形成するために使用される材料の熱特性の影響を確認する目的で、８ｍｍの厚さを有するセッタープレートを形成するために３つの異なる材料が使用された。特に、実施例Ａは反応結合炭化ケイ素から形成され、比較例１は窒化物結合炭化ケイ素を使用して形成され、比較例２はケイ素耐火ボードを使用して形成された。これらの材料のそれぞれの熱特性は表１に記載されている。
【０２０８】
【表１】
2021531229.tif 000003
【０２０９】
加熱ランプアップの間のガラス積層体のΔＴが測定された。結果は図５に示されている。特に、図５に示す通り、反応結合炭化ケイ素は、プロセスの間の加熱時間の減少およびΔＴの減少を示す。ケイ素耐火ボードから形成されたセッタープレートを使用した比較例２は、より著しく大きい温度変動を示した。その理由は、ほぼ間違いなくこれが不十分な熱伝導体であるからである。しかし、実施例Ａおよび比較例１（窒化物結合炭化ケイ素）のより大きい熱拡散率は、より均一な温度を示した。
【０２１０】
ガラス積層体内の温度変動の減少に加えて、様々な実施形態のセッタープレート１０４は、従来の材料と比べてより低い応力を与える材料から作製されている。例えば、反応結合炭化ケイ素の熱拡散率は、セラミング熱処理後のガラスセラミックス物品内に、従来のセッタープレート材料と比べてより低い応力を与える。図６に示す通り、反応結合炭化ケイ素は、積層体（グラフの左手側）に対して、ケイ素耐火ボードセッタープレートと接触した積層体（グラフの右手側）と比べてより低い最大応力を生じた。理論に縛られるものではないが、反応結合炭化ケイ素の熱拡散率の結果生じる温度デルタの減少は、ガラスセラミックス物品内で結晶を成長させ、相転移が起こるため、ガラスセラミックス物品内の応力を減少させると考えられる。応力減少は、ガラスセラミックス物品内の撓みに直接影響を与える。特に、応力の増加は、ガラスセラミックス物品内のより大きい撓みを誘起し、それによってガラスセラミックス物品が、ハンドヘルド電子ディスプレイなどのある種の用途には使用不能になる可能性がある。しかし、反応結合炭化ケイ素の使用は、ガラスセラミックス物品内の応力を減少させ、それによって最終製品内の低撓みを実現する。
【０２１１】
様々な実施形態において、セッタープレート１０４を形成するために使用される材料は、キャリアプレート１０２とガラスセラミックス物品の両方との反応性がその材料にないことに基づいてさらに選択される。反応結合炭化ケイ素は、キャリアプレート１０２を形成するために典型的に使用される材料との低反応を示すまたはさらに無反応の一例の材料である。特に、ステンレス鋼合金およびＮｉ基超合金金属キャリアプレートと接触した、反応結合炭化ケイ素から作製されたセッタープレートが空気中、最高８００℃まで２４時間および１００時間試験された。図７に示す通り、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）およびＥＤＸ試験は、反応結合炭化ケイ素とのこれらの金属の反応がないことを示した。具体的には、キャリアプレート表面上に見出されるＳｉがないことは、反応結合炭化ケイ素ミクロ構造内の遊離Ｓｉとの反応がないことを示した。
【０２１２】
さらに、熱的セラミングプロセスの間の反応結合炭化ケイ素材料と接触したＬｉ基ガラスセラミックスは、ＸＲＤ相集合特性評価によれば、いかなる表皮効果も示さない。例えば、図８に示す通り、反応結合炭化ケイ素セッタープレートと接触したガラス（Ａ）は、バルクガラス（Ｂ）と相が似ている。
【０２１３】
他の材料と比べて熱特性を改善したことに加えて、反応結合炭化ケイ素は低気孔率（＜１％）を有し、これは、他の要素および材料による拡散を通じた酸化、亀裂、および反応性に対する耐性の向上によって、熱サイクルの間のセッタープレートの寿命を延ばすことができる。
【０２１４】
様々な実施形態において、セッタープレート１０４はまた、ガラスセラミックス物品内の撓みを減少させる寸法にされる。特に、セッタープレート１０４の厚さおよびセッタープレート１０４の平坦度は、ガラスセラミックス内の撓みと応力の両方を減少させるように制御される。
【０２１５】
セラミングプロセスの間、セッタープレート１０４と接触している、ガラス積層体１０６を形成するガラスシート１０８は、移動して、セッタープレート１０４の平坦度に沿う。様々な実施形態において、セッタープレート１０４は、形成後に特定の平坦度を得るために機械加工されてよい。本明細書において用いられるとき、「平坦度」という用語は、その中に表面が存在する２つの平行な平面により画定される許容域を指す。例えば、１００μｍの平坦度は、１００μｍ以下離れている２つの平行な平面の間に表面全体が存在しなければならないことを意味する。ガラスセラミックス物品の平坦度に対するセッタープレート１０４の平坦度の影響が図９に示されている。具体的には、図９に示す通り、７００μｍの平坦度を有するセッタープレートと比べて１００μｍの平坦度を有するセッタープレートについて、ガラスセラミックス物品の最大撓みは減少する。
【０２１６】
図９はさらに、追加の重量（例えば、サンプルセット１において使用された重量の２倍）を使用しても撓みがさほど減少しないことを示す。例えば、サンプルセット１、サンプルセット２、およびサンプルセット３のそれぞれについて、各セットの最初の５つのサンプルは、１００μｍの平坦度を有するセッターを使用して実施されたが、各セットの最後の５つのサンプルは、７００μｍの平坦度を有するセッターを使用して実施された。２倍の重量を有していたサンプルセット１を、そのそれぞれが等しい重量を有するサンプルセット２および３と比べることによって示される通り、より平坦なセッターは、重量とは無関係にほぼ同じ量まで撓みを減少させた。
【０２１７】
様々な実施形態において、セッタープレート１０４は、約１００μｍ以下、約７５μｍ以下、約５０μｍ以下、約４５μｍ以下、約４０μｍ以下、約３５μｍ以下、約３０μｍ以下、またはさらに約２５μｍ以下の最大平坦度を有する。
【０２１８】
平坦度は、ＣＭＭならびに接触および／または非接触プローブを使用して測定することができる。様々な実施形態において、測定密度は、掃引軌道全体にわたって１点／ｍｍであり、測定領域は、セッタープレートの側部から内向きに約１０ｍｍである。アラインメントの起点は、図１０に示す通り、より短い縁部の中央にある。起点の位置を決めるために、ＣＭＭはセッタープレート１０４のコーナーを見つけ、２つのコーナー間の距離を計算する。起点は、この距離を２で割ったものである。検査の領域を決定するために、プローブは、起点のセッタープレートの縁部から内向きに水平に１０ｍｍ移動する。次いで、プローブは、開始点まで上向きに約３２５ｍｍ移動する。掃引は、その点から始まる。各ライン間の間隔は約１５ｍｍであり、セッタープレートは、図１０に示す通り、蛇行パターンで走査される。平坦度は、最小領域法を使用してＣＭＭにより評価される。
【０２１９】
（図１に示された）セッタープレート１０４の厚さｔは、ガラス積層体１０６上のセッタープレート１０４の熱効果を撓みの誘起と少なくとも部分的に釣り合わせるように選択される。特に、この厚さは、熱伝達および均一性のためには最小化されるべきであるが、強度および耐撓み性のためには最大化されるべきである。したがって、様々な実施形態において、セッタープレート１０４は、約６．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約７ｍｍ〜約９．５ｍｍ、または約７．５ｍｍ〜約９ｍｍ、または約７．９ｍｍ〜約８．２ｍｍならびにその間のすべての範囲および部分範囲の厚さｔを有する。
【０２２０】
セッタープレート１０４を形成するために使用される材料の密度およびセッタープレート１０４の厚さはさらに、ガラス積層体１０６に対する印加力に基づいて選択されてよい。図１１は、ガラス積層体に対する追加の力がガラスセラミックス物品内の応力の増加にどのように寄与し得るかを示す。特に、図１１に示す通り、重量の追加は、撓みを改善しなかった（例えば、最大撓みを減少させなかった）だけでなく、ガラス積層体内の様々な点において最大応力をさらに増加させた。理論に縛られるものではないが、追加の力の付加は、収縮が起こるセラミングプロセスの間、ガラスシートを拘束すると考えられる。したがって、セラミングプロセスの間自由に移動する材料の能力は、ガラスセラミックス物品内の撓みを減少させると考えられる。様々な実施形態において、反応結合炭化ケイ素から作製されたセッタープレート１０４は、低印加力を維持しながら良好な熱伝達を実現し、それによってガラスセラミックス物品内の低撓みおよび低応力をもたらすことができる。
【０２２１】
剥離剤層
本明細書で上述の通り、様々な実施形態において、剥離剤層１１０は、ガラス積層体１０６内の隣接するガラスシート１０８の間に堆積される。いくつかの実施形態において、剥離剤層１１０は、セッタープレート１０４とガラス積層体１０６の間に堆積されてもよい。例えば、剥離剤層１１０は、セッタープレート１０４の上にコーティングされてよく、またはガラス積層体１０６の上部および／または底部にあるガラスシート１０８の表面上に堆積されてよい。
【０２２２】
様々な実施形態において、剥離剤層１１０は、剥離剤組成物から形成され、剥離剤組成物は、窒化ホウ素とコロイド状無機結合剤とを含む水性分散物を含む。実施形態において、剥離剤組成物は揮発性有機溶媒を実質的に含まない。したがって、剥離剤組成物を使用するプロセスは、アルコール系製品を使用する従来のプロセスよりも有害でない廃棄物を生じ得る。
【０２２３】
様々な実施形態によれば、剥離剤組成物は、潤滑剤として窒化ホウ素を含む。窒化ホウ素の使用は、高温（例えば、＞５００℃）用途において剥離剤組成物が使用されることを可能にし、これは、代替の潤滑剤では可能ではないことがある。加えて、窒化ホウ素は、その潤滑特性をセラミングプロセス全体にわたって維持するため、様々な実施形態における潤滑剤としての使用に特に非常に適していることがある。様々な実施形態の剥離剤組成物中、窒化ホウ素は、約２μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する凝集粒子の形態で存在する。この粒径は、使用される特定の実施形態に応じて様々であってよいが、総じて、表面粗さを低減し、超薄（例えば、乾燥重量２ｇｓｍ（２ｇ／ｍ２））コーティング層の形成を可能にするために約４μｍを超えるべきではない。
【０２２４】
上述の通り、剥離剤組成物はコロイド状無機結合剤をさらに含む。コロイド状無機結合剤には、限定ではなく例として、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）が含まれてよい。熱処理（例えば、セラミング）プロセスの間に完全に分解しないことを条件として他のコロイド状無機結合剤が使用されてよい。
【０２２５】
いくつかの実施形態において、剥離剤組成物は、任意選択で、１つ以上の分散剤または他の添加剤を含んでよい。例えば、抗菌添加剤が使用されてよい。適した分散剤には、硝酸または当技術分野において使用される既知の他の分散剤が含まれる。しかし、他の実施形態において、剥離剤層１１０とガラスシート１０８および／またはセッタープレート１０４の間の反応の可能性を低減するために、剥離剤組成物は、追加の成分を実質的に含まなくてよい。
【０２２６】
剥離剤組成物は、シリンジを使用して所定の体積の剥離剤組成物を抜き取り、その体積を秤量して測定された約１．０〜約１．２の比重を有する。具体的には、比重を測定するために、２０ｍＬシリンジを使用して約１０ｍＬの剥離剤組成物をシリンジに引き入れ、押し戻して気泡を排除する。次いで、シリンジをきれいに拭き、秤の上に置き、秤をゼロにする。次いで、ちょうど２０ｍＬの剥離剤組成物をシリンジに引き入れ、シリンジをきれいに拭き、秤の上に置いて、シリンジ内のｇ単位の重量を得る。次いで、重量を２０で割って比重を得る。
【０２２７】
追加的または代替的に、様々な実施形態において、剥離剤組成物は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＤＶ２ＴＬＶ粘度計、４スピンドルで測定された約１２０センチポアズ（ｃＰ）〜約１６０ｃＰ（約１２０ｍＰａ・ｓ〜約１６０ｍＰａ・ｓ）ならびにその間のすべての範囲および部分範囲の粘度を有する。粘度は、特定の実施形態に応じて様々であってよいが、１６０ｃＰ（１６０ｍＰａ・ｓ）超または１２０ｃＰ（１２０ｍＰａ・ｓ）未満の粘度は、ガラスシートへのこの組成物の塗布に悪影響を与えることがあり、むらのある剥離剤層につながる恐れがある。
【０２２８】
様々な実施形態において、剥離剤組成物は、約３〜約５ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のｐＨを有する。特に、剥離剤組成物がこの範囲内のｐＨを有するとき、この組成物は、表面のピッティングまたはエッチングに対する懸念なく、ガラスシートの表面への塗布と適合する。適した市販の剥離剤には、Ｚｙｐ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ（テネシー州）から入手可能な剥離剤が含まれる。
【０２２９】
上述の通り、剥離剤組成物は、剥離剤層１１０を形成するためにガラスシート１０８および／またはセッタープレート１０４の１つ以上の表面に塗布されてよい。様々な実施形態において、剥離剤組成物は、回転噴霧および／またはエアアシストスプレー分散などのスプレー分散法により塗布される。理論に縛られるものではないが、ローラーコーティング、ディッピング、および超音波粉末塗布を含むがこれらに限定されない他の塗布法は、様々な実施形態により所望の層厚さおよび所望の均一性を実現することができないと考えられる。したがって、様々な実施形態において、約２ｇｓｍ〜約６ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２〜約６ｇ／ｍ２）ならびにその間のすべての範囲および部分範囲の乾燥コート重量を有する剥離剤層１１０を形成するために剥離剤組成物は乾燥される。剥離剤層１１０の厚さは、特定の実施形態に応じて様々であり得るが、約２ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２）未満の乾燥コート重量は、くっつきのリスクを増加させ得ることが総じて予想される。加えて、様々な実施形態において、剥離剤層１１０は、ガラスシート１０８および／またはセッタープレート１０４の表面上で実質的に均一な分布を有する。
【０２３０】
本明細書に記載の実施形態において、コーティング均一性は、Ｐａｕｌ  Ｎ．Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．製ＢＹＫ  Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓ測定器を使用して、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３（透過）およびＡＳＴＭ  Ｄ１０４４（ヘイズ）にしたがってヘイズパーセントおよび透過率パーセントによって特徴付けられた。Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓは、全透過率、ヘイズおよび透明性を直接決定することができる。この測定器は、６７７４Ｋの相関色温度を有する平均昼光に相当するイルミナントＣ光源を利用する。様々な実施形態において、その１つの表面上に剥離剤層１１０を有するセラミックス化されたガラスシート１００は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがって測定された約７６％〜約８３％の透過パーセントと、ＡＳＴＭ  Ｄ１０４４にしたがって測定された約２５％〜約３８％のヘイズパーセントとを有する。
【０２３１】
図１２は、サンプルの許容性（ｘ軸）に対する透過パーセント（ｙ軸）のプロットである。特に、透過パーセントは、剥離剤層を含むＬｉ基ガラスセラミックス物品について示されている。図１２に示す通り、厚すぎる（例えば、約６ｇｓｍ（約６ｇ／ｍ２）超の）コーティングは、７０％未満の透過パーセントを示す一方、薄すぎる（例えば、約２ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２）未満の）コーティングは、約８５％の透過パーセントを示すが、ガラスは、隣接するガラスシートにくっつく。しかし、その他の点では許容されるサンプルは、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがって測定された約７６％〜約８３％の透過パーセントを示した。
【０２３２】
図１３は、サンプルの許容性（ｘ軸）に対するヘイズパーセント（ｙ軸）のプロットである。厚すぎる（例えば、約６ｇｓｍ（約６ｇ／ｍ２）超の）コーティングを有するサンプルについては、ヘイズパーセントは約４０％超であったが、薄すぎる（例えば、約２ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２）未満の）コーティングを有していたサンプルについては、ヘイズパーセントは約２５％未満であり、このサンプルはくっつきを示した。しかし、その他の点では許容されるサンプルは、ＡＳＴＭ  Ｄ１０４４にしたがって測定された約２５％〜約３８％のヘイズパーセントを示した。
【０２３３】
様々な実施形態において、剥離剤層１１０を含むガラスセラミックス物品は、剥離剤層１１０を含まずに形成されたガラスセラミックス物品よりも小さい撓みを示す。言い換えれば、ガラスシート１０８と、隣接するガラスシート１０８および／またはセッタープレート１０４の間のくっつきを低減することに加えて、剥離剤層１１０は、最終ガラスセラミックス物品内の撓みを減少させることができる。理論に縛られるものではないが、本明細書に記載の剥離剤層１１０の塗布は、ガラスセラミックス物品内の撓みに寄与する局部的なくっつきを防ぐことができると考えられる。特に、セラミングプロセスの間、ガラスは、相変化および結晶成長の間に収縮を経て、剥離剤層１１０の存在は、ガラスがガラス積層体１０６内を拘束されずに自由に移動することを可能にする。
【０２３４】
図１４は、ガラス積層位置（ｘ軸）に応じた最大撓み（μｍ単位；ｙ軸）のグラフである。コーティングは、スプレーヘッド間隔１．５インチ（約３．８ｃｍ）（実線）およびスプレーヘッド間隔３．０インチ（約７．６ｃｍ）（点線）で塗布された。図１４は、ガラス積層体の底部（左）からガラス積層体の上部（右）へと最大撓みが増加することを示す。加えて、コーティング層の厚さおよび均一性のわずかな分散を伴ってコーティングが塗布された実施形態（スプレーヘッド間隔３．０インチ（約７．６ｃｍ））では、スプレーヘッド間隔１．５インチ（約３．８ｃｍ）で約２ｇｓｍ（約２ｇ／ｍ２）の乾燥コート重量のコーティング層の均一な塗布と比べて、ガラス積層体の厚さ全体にわたって最大撓みが増加する。したがって、図１４に示されたデータにより示されるように、くっつきは、ガラスセラミックス物品のより低い収率および物理的劣化の原因となり、局部的なスティクションはガラスを拘束し、これは最終製品内の撓みを増加させる。
【０２３５】
ガラスセラミックス物品の撓みの減少に加えて、本明細書に記載の様々な実施形態の剥離剤層１１０は、ガラスセラミックス物品の相集合を変化させないままにしておくことが明らかになった。図８は、セラミックス化されたまま（Ｃ）および研磨後（Ｄ）の剥離剤層１１０を含むガラスセラミックス物品のＸＲＤである。表面層効果は約１μｍ未満と測定される。
【０２３６】
したがって、様々な実施形態において、剥離剤層１１０は、ガラスシート１０８とセッタープレート１０４の間のＣＴＥミスマッチを低減し、スカッフィングを低減し、摩耗を低減することによりセッタープレート１０４の寿命を延ばすことができる。例えば、ガラスシート１０８とセッタープレート１０４の間のＣＴＥミスマッチは、ガラスシート１０８がセッタープレート１０４にくっつくとスカッフィングにつながる可能性があると考えられる。しかし、剥離剤組成物の様々な実施形態、および特にコロイド状バインダーは、熱プロセスの間に完全に分解しない。したがって、剥離剤組成物を使用して、セッタープレート１０４の再コーティングが必要になる前に複数回使用（例えば、約２５サイクル超）するためにセッタープレート１０４をコーティングすることができる。したがって、様々な実施形態において、剥離剤層１１０は、超薄かつ均一な層として塗布されたとき、高温ガラス−ガラス積層構成体内のくっつきを防ぎ、これはひいては最終ガラスセラミックス物品の撓みを減少させることができる。
【０２３７】
ガラス積層構成体
本明細書に記載の様々な実施形態において、複数のガラスシート１０８が、セラミングプロセスのためにガラス積層体１０６内に配列される。最終ガラスセラミックス物品の撓みおよび応力に影響を与える上述の変数に加えて、ガラス−積層構成体の様々な要素がガラスセラミックス物品の撓みおよび応力に影響を与えることがさらに発見された。
【０２３８】
したがって、様々な実施形態において、図１５に示す通り、中間層セッタープレート１１２がガラス積層体１０６内に置かれてよい。中間層セッタープレート１１２の含有は、熱伝達を増加させ、ガラス積層体の上部からガラス積層体の底部までの温度のずれを低減することができる。図１６に示す通り、セラミングプロセスの核形成段階の間に３枚の中間層セッタープレートを含む積層体内の各ガラスシートの温度が測定されると、上部積層体の上層と底部積層体の底層の間に２．２℃の変動性が存在する。さらに、図１７に示す通り、セラミングプロセスのランピング期間の間に温度差が残っているものの、ガラス積層体内の中間層セッタープレートの含有は、ソーキング期間の間にガラス積層体全体にわたる温度均一性を達成する。
【０２３９】
加えて、図１８に示す通り、中間層セッタープレート１１２の含有は、撓みを減少させ、ガラスセラミックス物品内の応力に著しい影響を与えない。具体的には、図１８は、中間層セッタープレートを含まないガラス積層体（グラフの左側）の撓みの増加と比べて、中間層セッタープレート１１２の含有（グラフの右側）は、各中間層セッタープレートにおける追加的な撓みをリセットできることを示す。最大応力は折れ線グラフとして図１８に示されており、中間層セッタープレートの追加に伴って増加しない。
【０２４０】
ガラス積層体１０６内に中間層セッタープレート１１２を含むことに加えて、ガラス積層体に組み込まれるガラスシートの数を制限することにより、ガラスセラミックス物品内の撓みおよび応力をさらに制御したり、減少させたりすることができる。例えば、いくつかの実施形態において、ガラス積層体は、セッタープレート１０４からセッタープレート１０４まで６〜２４枚のガラスシート、または１０〜２０枚のガラスシートであり得る。中間層セッタープレートがガラス積層体内に配置されている実施形態において、各中間層セッタープレート間のガラスシートの数は、５枚のガラスシート〜１５枚のガラスシート、または６枚のガラスシート〜１０枚のガラスシートでよい。
【０２４１】
積層体質量
以下で論じるように、ガラスセラミックスを生成するときのガラスの結晶化は、ガラス積層体１０６内で局部加熱を引き起こし得る発熱過程である。この局部加熱は、積層体内で積層体のすべての方向に温度勾配を引き起こし得る。以下でより詳しく示す通り、これらの温度勾配は、積層体中に存在するガラスシート内の撓み、または平坦度の低下につながる可能性がある。実施形態によれば、ガラスの結晶化によって引き起こされる温度勾配を制御するために、例えばガラス積層体の高さを変更することによるなどして、ガラス積層体内のガラスの質量を制御することができる。
【０２４２】
実施形態によれば、セラミングサイクルは、所与の温度の核形成ステップと、その後に続くより高い温度の成長ステップとを含むことになる。前駆体ガラス組成物およびセラミングサイクルが最終製品内の相集合を決定することになる。実施形態によれば、セラミングのための記録のサイクル（ＣＯＲ）は、前駆体ガラス組成物を５７０℃まで加熱するステップと、その温度で４時間保持し、続いて７４０℃まで加熱するステップと、その温度で１時間保持するステップとを含んでいた。
【０２４３】
図１９に示す通り、前駆体ガラスがＣＯＲによりセラミックス化されるとき、このガラスは、およそ６２０℃で始まる析出した結晶相の量の増加と共に、範囲６８０℃〜７００℃の温度範囲内の結晶相の急増を示し、これは、核形成から成長までのランプと一致する。５７０℃〜７４０℃に、材料内の結晶相の量は１０質量％未満から７０質量％超になる（ＣＯＲのセラミングの間のサンプルの表面の高温ＸＲＤ分析により測定、リートベルト法により解析）。この現象は、図１９に結晶相の質量％の急増により、特に約６６０℃〜約７１０℃の急な増加でグラフで示されている。同様に、図２０は、温度に対する示差走査熱量測定を示し、これは、セラミングサイクル内のある温度で結晶化により放出されたエネルギーを示す。図２０に示す通り、実施形態によれば、結晶化により放出されたエネルギーは、およそ７００℃の温度で急速に増加し、ここで、結晶相の生成が（図２０に示す通り）急速に増加する。したがって、図１９および図２０は、結晶生成が、上述の通り、ガラス積層体内に温度勾配を引き起こし得る発熱過程であることを示す。
【０２４４】
ここで図２１Ａおよび図２１Ｂを参照すると、核形成から成長までのランプの間に温度勾配（ΔＴ）がガラスシート中に存在すると、実施形態におけるセラミングサイクルの間にガラスシートが重量下で拘束されない場合、形成されたガラスセラミックスシート内で撓みが発生し得ることが示されている。さらに、セラミングサイクルの間にガラスシートが重量下で拘束されると、ガラスシートは撓まない可能性があるが、内部応力がΔＴによって引き起こされ得る。これは、２つのサンプルが低ΔＴで形成され、２つのサンプルが高ΔＴで形成された（合計４つのサンプル）図２１Ａおよび図２１Ｂにおいて分かる。高ΔＴの１つのサンプルおよび低ΔＴの１つのサンプルはガラスシートに力が印加された。これらは図２１Ａおよび図２１Ｂにおいて「力接触」と表示されている。加えて、高ΔＴの１つのサンプルおよび低ΔＴの１つのサンプルは、ガラスシートに力を印加しない構成要素を有していたが、ガラスシートの表面から所定の距離だけ離れて置かれたセッターを有し、それによってガラスシート内の撓みの量を抑制していた。これらのサンプルは図２１Ａおよび図２１Ｂにおいて「遮蔽」と表示されている。
【０２４５】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、力接触であるガラスシートおよび遮蔽されているガラスシートの低ΔＴについてのセラミックス化前条件を示す。図２１Ａおよび図２１Ｂは、それらのガラスシートにおける撓みおよび応力も示す。遮蔽ガラスシートの撓みは２０μｍであり、遮蔽ガラスシート中に３．３４ＭＰａの平均応力が存在し、力接触ガラスシートの撓みは３７μｍであり、力接触ガラスシート中に２．１０ＭＰａの平均応力が存在する。図２１Ａおよび図２１Ｂは、力接触であるガラスシートおよび遮蔽されているガラスシートの低ΔＴについてのセラミックス化後条件を示す。図２１Ａおよび図２１Ｂは、それらのガラスシートにおける撓みおよび応力も示す。遮蔽ガラスシートの撓みは１１０μｍであり、遮蔽ガラスシート中に１．０６ＭＰａの平均応力が存在し、力接触ガラスシートの撓みは１１１μｍであり、力接触ガラスシート中に０．８７ＭＰａの平均応力が存在する。図２１Ａおよび図２１Ｂは、セラミックス化後遮蔽ガラスシートおよびセラミックス化後力接触ガラスシートの撓みをグラフで示す。
【０２４６】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、力接触であるガラスシートおよび遮蔽されているガラスシートの高ΔＴについてのセラミックス化前条件を示す。図２１Ａおよび図２１Ｂは、それらのガラスシートにおける撓みおよび応力も示す。遮蔽ガラスシートの撓みは３３μｍであり、遮蔽ガラスシート中に２．０２ＭＰａの平均応力が存在し、力接触ガラスシートの撓みは５６μｍであり、力接触ガラスシート中に１．９８ＭＰａの平均応力が存在する。図２１Ａおよび図２１Ｂは、力接触であるガラスシートおよび遮蔽されているガラスシートの高ΔＴについてのセラミックス化後条件を示す。図２１Ａおよび図２１Ｂは、それらのガラスシートにおける撓みおよび応力も示す。遮蔽ガラスシートの撓みは１５１７μｍであり、遮蔽ガラスシート中に８．１０ＭＰａの平均応力が存在し、力接触ガラスシートの撓みは３４μｍであり、力接触ガラスシート中に１２．４３ＭＰａの平均応力が存在する。図２１Ａおよび図２１Ｂは、セラミックス化後遮蔽ガラスシートおよびセラミックス化後力接触ガラスシートの撓みをグラフで示す。
【０２４７】
図２１Ａおよび図２１Ｂに示す通り、セラミングの間のガラスシート内の温度勾配（ΔＴ）は、ガラスシート内に撓みおよび／または応力を引き起こし得る。いかなる特定の理論にも縛られるものではないが、これらの温度勾配は、セラミングプロセスの間の発熱結晶化によって引き起こされ得る。
【０２４８】
ガラスシートの積層体のセラミングの間、核形成段階から結晶化段階までの加熱の間のガラス積層体内の温度上昇は、ガラス積層体を取り囲む加熱チャンバ内の雰囲気中の温度上昇を超える。図２２は、ガラス積層体内の熱電対２〜６の配置を示す。すなわち、熱電対２および６はそれぞれ、積層体の左側および右側に配置されており、熱電対３〜５はそれぞれ、積層体の底部、中間部、および上部の積層体の中心に配置されている。加えて、熱電対１および７が積層体の外側の加熱チャンバの雰囲気中に置かれた。図２３は、セラミングサイクルの間の熱電対の温度読み取り値を示す。図２３を見て分かる通り、ガラス積層体内の熱電対（熱電対２〜６）により、結晶化ステップの間、加熱チャンバの雰囲気中の積層体の外側の熱電対（熱電対１および７）よりも著しく高い温度が読み取られた。これはおよそ７：２０〜およそ７：３０である。結晶化ステップ中の温度保持の間、ガラス積層体内の熱電対の温度読み取り値は、ガラスの外側の熱電対の温度読み取り値に近づき、これは、ガラスシートの発熱結晶化が核形成ステップから結晶化ステップまでの加熱の間の積層体温度の急上昇を引き起こすことを示す。
【０２４９】
ガラス積層体と加熱チャンバの雰囲気の間のこの温度差は、積層体高さが高くなるにつれて大きくなり、または言い換えれば、積層体内のガラスの質量が増加するにつれて大きくなる。表２は、異なる積層体高さを有し、それに対応して、異なる質量指数（質量指数は、ガラスシートの厚さに積層体内のシートの数を掛けたものである）を有する６つの積層構成体を示す。
【０２５０】
【表２】
2021531229.tif 000004
【０２５１】
上記の表２に開示した構成を有する積層体に対して、上記で開示したＣＯＲセラミングサイクルを試験した。図２４は、この試験の結果をグラフで示し、この試験は、２６０ｍｍ×６８０ｍｍの寸法−厚さ以外−を有するシート上で実施された。上記で開示した通り、ＣＯＲセラミングサイクルは、例えば徐冷窯またはオーブンなどの加熱チャンバの雰囲気を約５４０℃の核形成保持から７４０℃の結晶成長温度まで加熱し、ここで、加熱チャンバの雰囲気は７４０℃で、ある持続時間の間保持される。したがって、発熱結晶化の最小の効果を有するガラス積層体は、７４０℃に最も近い最高温度を有することになる。図２４に示す通り、より低い質量指数を有するガラス積層体は、最高温度を有することになる。特に、それぞれ１１．０および１６．５の質量指数を有する積層体を含む表２の試験３および４は、２３の質量指数を有する積層体をすべてが含む試験１、２、および５よりも７４０℃に近い最高温度を有する。このデータは、より低い質量指数を有する積層体が、発熱結晶化のより小さい効果を有することになり、それによって、より小さい温度勾配およびより小さい撓みを有することになることを示す。
【０２５２】
発熱結晶化の影響は、上記の表２の試験６の構成を使用した２つのサイクルの比較によりさらに確認される。第１のサイクルにおいて、核形成および結晶化を経たガラスシートが使用され、第２のサイクルにおいて、第１のサイクルに使用された同じ結晶化されたガラスシートがこのサイクルに再び供された。このようにして、第１のサイクルにおいて結晶化を経るシートと、第２のサイクルにおいて結晶化を経ないシートとの比較が行われる−なぜなら、これらのシートは第１のサイクルにおいて既に結晶化されたからである。したがって、これらのシートは既に結晶化を経ており、もう一度結晶化することはないため、発熱結晶化は第２のサイクルにおいてほとんどまたは全く予想されない。これは図２５に示す通り確認され、この図は、サイクルの間の積層体温度の結果をグラフで示す。図２５において、ガラスシートは、サイクルの間（特に結晶化ステップの間）の温度の上昇を示したが、結晶化されたシートは、サイクルの間の温度の上昇を示さなかった。しかし、ガラス積層体の温度と結晶化された積層体の温度は、サイクルの他の部分の間比較的似ており、核形成ステップから成長ステップまで（すなわち、著しい結晶化事象および発熱反応が起こることが既知である温度範囲）の加熱の間のみ著しく異なる。図２６は、図２２に開示の熱電対構成を使用した積層体内の熱電対および積層体の外側の熱電対の温度読み取り値をグラフで比較している。図２６に示す通り、これらの結晶化されたシートについて、積層体内の温度は、積層体を取り囲む空気中の温度を超えない。
【０２５３】
発熱結晶化は、積層体にわたって温度勾配をもたらすこともある。図２２に開示の熱電対構成を使用して、積層体内の複数の位置の温度がサイクルの間に測定される。結晶化されたシートの積層体について、温度は、図２６に示す通り積層体全体にわたってより均一である。したがって、積層体全体にわたる温度勾配の大きさは、オーバーシュートの大きさが大きくなると共に大きくなる。この熱処理の間の結晶化によって発熱反応を経るガラスシートの積層体は、７００℃を上回る温度勾配の増加を示す。上記で示した通り、ガラスシート内の温度勾配は、このシート内の撓みおよび／または応力の増加につながる可能性がある。
【０２５４】
実施形態において、セラミングサイクルの間に発生する温度勾配を緩和するために、ガラスシートの積層体は、３４以下、３３以下、３２以下、３１以下、３０以下、２９以下、２８以下、２７以下、２６以下、２５以下、２４以下、２３以下、２２以下、２１以下、２０以下、１９以下、１８以下、１７以下、１６以下、１５以下、１４以下、１３以下、１２以下、１１以下、または１０以下などの３５以下の質量指数を有する。最小質量指数は限定されず、０超の任意の数値であり得ることが理解されるべきである。
【０２５５】
シート構成体
本明細書の様々な実施形態によれば、ガラスセラミックス物品の撓みを減少させるために、ガラスシート１０８の厚さ均一性が制御される。図２７において、圧延されたままのガラスとラップ仕上げされたガラスの両方について、１０枚のガラスシートおよび２４枚のガラスシートのガラス積層体の最大撓みが示されている。図２７に示す通り、６４μｍの最大厚さ変動を有する圧延されたままのガラスシートを含むガラス積層体について、２１μｍの最大厚さ変動を有するラップ仕上げされたガラスシートを含むガラス積層体と比べて最大撓みが著しく増加した。加えて、図２８のデータにより示される通り、（上述の）セッタープレート１０４の平坦度は、ガラスシートの厚さの変動性により限定される影響を与える。特に、図２８は、圧延されたままのガラスの１０枚ガラスシート積層構成体について、セッタープレートの平坦度の７８μｍの減少が、ガラスセラミックス物品の撓みに限定的な影響を与えることを示す。したがって、シート形成後、様々な実施形態において、ガラスシートの厚さ変動性を低減するために、ガラスシートは機械加工あるいは別様に加工されてよい。
【０２５６】
様々な実施形態において、ガラスセラミックス物品内に観察される撓みの量を減少させるために、ガラスシートからエッジビードが除去されてよい。エッジビードは、より高い厚さ不均一性を有し、したがって、セラミングプロセスの間の撓みに寄与すると考えられる。特に、ガラスの単一シートがセラミングプロセスに供される（例えば、ガラス積層体に組み込まれない）実施形態において、エッジビードの除去は、ガラスシート内の撓みを減少させることができる。図２９Ａに示す通り、エッジビード（ガラスシートの各側部のおよそ１０ｍｍ）の除去は、エッジビードを除去していないガラスシート（図２９Ｂ）と比べて最大平坦度を５６μｍ低下させる。加えて、図３０に示す通り、ガラスセラミックス物品内の応力は、ビードを含むガラスセラミックス物品がセラミックス化されたとき（上）と比べて、ビードが除去されたとき（下）減少する。しかし、予想外にも、セラミングプロセスの間にガラス積層体に組み込まれたガラスシートからのエッジビードの除去は、剥離剤層もガラス積層体に組み込まれない実施形態において撓みの増加につながる。理論に縛られるものではないが、隣接するガラスシートのエッジビードを除去した結果増加した表面積接触は、くっつきが起こる面積を追加すると考えられる。したがって、エッジビードが除去され、かつガラスシートがガラス積層体に組み込まれるべき実施形態では、剥離剤層が組み込まれる。
【０２５７】
様々な実施形態において、部品サイズも、ガラスセラミックス物品内の撓みおよび応力を制御するために考慮される。図３１に示す通り、臨界ΔＴは、部品サイズと共に減少する。特に、臨界ΔＴは、様々な部品長さおよび幅について応力および撓みが誘起され得るΔＴである。したがって、より大きい部品については、撓みまたは座屈を最終ガラスセラミックス物品に導入することなく、より大きいΔＴが許容され得る。
【０２５８】
したがって、様々な実施形態において、ガラスセラミックス物品に与えられた撓みおよび応力を減少させるために、エッジビード除去およびラップ仕上げによるなどして、ガラスシートの厚さ変動をガラス積層体全体にわたって個々に制御することができる。
【０２５９】
ガラスまたはガラスセラミックス前駆体の組成
ガラスまたはガラスセラミックス前駆体成分の実施形態は、以下で質量パーセント（質量％）とモルパーセント（モル％）の両方で記載される。組成は、酸化物基準のそのそれぞれの百分率で記載される。
【０２６０】
質量パーセント単位の組成
ガラスシート１０８は、ガラスセラミックス物品の形成に適している任意のガラス組成物から作製されてよいが、ガラスシート１０８のガラス組成物はガラスセラミックス物品の機械的特性および光学的特性に影響を与える可能性があることが理解されるべきである。様々な実施形態において、得られるガラスセラミックス物品がペタライト結晶相とケイ酸リチウム結晶相とを有し、かつペタライト結晶相およびケイ酸リチウム結晶相が、ガラスセラミックス物品中に存在する他の結晶相よりも高い質量百分率を有するようにガラス組成物は選択される。
【０２６１】
限定ではなく例として、様々な実施形態において、ガラスシート１０８は、約５５質量％〜約８０質量％のＳｉＯ２と、約０質量％〜約２０質量％のＡｌ２Ｏ３と、約５質量％〜約２０質量％のＬｉ２Ｏと、約０質量％〜約１０質量％のＢ２Ｏ３と、約０質量％〜約５質量％のＮａ２Ｏと、約０質量％〜約１０質量％のＺｎＯと、約０．５質量％〜約６質量％のＰ２Ｏ５と、約０．２質量％〜約１５質量％のＺｒＯ２とを含むガラス組成物から形成されてよい。実施形態において、ガラスまたはガラスセラミックス前駆体は、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、またはＣｓ２Ｏなどのアルカリ塩を含んでよい。
【０２６２】
ガラスの生成に関与する酸化物であるＳｉＯ２は、ガラスおよびガラス−セラミックスの網目化構造を安定化するように機能することができる。様々なガラス組成物において、ガラスシートが熱処理されてガラス−セラミックスに変換するときペタライト結晶相を生成するために、ＳｉＯ２の濃度は十分に高くあるべきである。純粋なＳｉＯ２ガラスまたは高ＳｉＯ２ガラスの溶融温度は望ましくなく高いため、ガラスの溶融温度を制御するためにＳｉＯ２の量が制限されてよい。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約５５質量％〜約８０質量％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約６９質量％〜約８０質量％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約５５質量％〜約８０質量％、約５５質量％〜約７７質量％、約５５質量％〜約７５質量％、約５５質量％〜約７３質量％、約６０質量％〜約８０質量％、約６０質量％〜約７７質量％、約６０質量％〜約７５質量％、約６０質量％〜約７３質量％、約６９質量％〜約８０質量％、約６９質量％〜約７７質量％、約６９質量％〜約７５質量％、約６９質量％〜約７３質量％、約７０質量％〜約８０質量％、約７０質量％〜約７７質量％、約７０質量％〜約７５質量％、約７０質量％〜約７３質量％、約７３質量％〜約８０質量％、約７３質量％〜約７７質量％、約７３質量％〜約７５質量％、約７５質量％〜約８０質量％、約７５質量％〜約７７質量％、または約７７質量％〜約８０質量％のＳｉＯ２を含むことができる。
【０２６３】
Ａｌ２Ｏ３も網目を安定化することができ、かつ改善された機械的特性および化学的耐久性も与える。しかし、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる場合、ケイ酸リチウム結晶の割合が、おそらく噛合い構造が形成できないために、低下することがある。Ａｌ２Ｏ３の量は、粘度を制御するように調整することができる。さらに、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる場合、溶融物の粘度はまた、総じて上昇する。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０質量％〜約２０質量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約６質量％〜約９質量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約２質量％〜約２０質量％、約２質量％〜約１８質量％、約２質量％〜約１５質量％、約２質量％〜約１２質量％、約２質量％〜約１０質量％、約２質量％〜約９質量％、約２質量％〜約８質量％、約２質量％〜約５質量％、約５質量％〜約２０質量％、約５質量％〜約１８質量％、約５質量％〜約１５質量％、約５質量％〜約１２質量％、約５質量％〜約１０質量％、約５質量％〜約９質量％、約５質量％〜約８質量％、６質量％〜約２０質量％、約６質量％〜約１８質量％、約６質量％〜約１５質量％、約６質量％〜約１２質量％、約６質量％〜約１０質量％、約６質量％〜約９質量％、８質量％〜約２０質量％、約８質量％〜約１８質量％、約８質量％〜約１５質量％、約８質量％〜約１２質量％、約８質量％〜約１０質量％、１０質量％〜約２０質量％、約１０質量％〜約１８質量％、約１０質量％〜約１５質量％、約１０質量％〜約１２質量％、約１２質量％〜約２０質量％、約１２質量％〜約１８質量％、または約１２質量％〜約１５質量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【０２６４】
本明細書のガラスおよびガラス−セラミックスにおいて、Ｌｉ２Ｏは、ペタライト結晶相とケイ酸リチウム結晶相の両方の生成を助ける。実際、ペタライトとケイ酸リチウムを主結晶相として得るために、組成物中に少なくとも約７質量％のＬｉ２Ｏを有することが望ましい。加えて、Ｌｉ２Ｏが多くなりすぎると（約１５質量％超）、組成物が非常に流動的になることが明らかになった。したがって、いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約５質量％〜約２０質量％のＬｉ２Ｏを含むことができる。他の実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約１０質量％〜約１４質量％のＬｉ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約５質量％〜約２０質量％、約５質量％〜約１８質量％、約５質量％〜約１６質量％、約５質量％〜約１４質量％、約５質量％〜約１２質量％、約５質量％〜約１０質量％、約５質量％〜約８質量％、約７質量％〜約２０質量％、約７質量％〜約１８質量％、約７質量％〜約１６質量％、約７質量％〜約１４質量％、約７質量％〜約１２質量％、約７質量％〜約１０質量％、約１０質量％〜約２０質量％、約１０質量％〜約１８質量％、約１０質量％〜約１６質量％、約１０質量％〜約１４質量％、約１０質量％〜約１２質量％、約１２質量％〜約２０質量％、約１２質量％〜約１８質量％、約１２質量％〜約１６質量％、約１２質量％〜約１４質量％、約１４質量％〜約２０質量％、約１４質量％〜約１８質量％、約１４質量％〜約１６質量％、約１６質量％〜約２０質量％、約１６質量％〜約１８質量％、または約１８質量％〜約２０質量％のＬｉ２Ｏを含むことができる。
【０２６５】
上述の通り、Ｌｉ２Ｏは様々なガラス−セラミックスの生成に一般に有用であるが、他のアルカリ酸化物は、ガラス−セラミックス生成を低減し、ガラス−セラミックス中でアルミノシリケート残留ガラスを生成する傾向がある。約５質量％超のＮａ２ＯもしくはＫ２Ｏ、またはそれらの組合せは、望ましくない量の残留ガラスをもたらし、これは、結晶化の間の変形および機械的特性の観点から望ましくないミクロ構造につながる可能性があることが明らかになった。変形もしくは望ましくない熱膨張を最小化しながら結晶化の間の粘度を制御したり、またはミクロ構造特性を制御したりするように残留ガラスの組成が調整されてよい。したがって、総じて、ガラスシートは、少量の非リチウムアルカリ酸化物を有するガラス組成物から作製されてよい。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０質量％〜約５質量％のＲ２Ｏ（式中、Ｒは、アルカリカチオンＮａおよびＫのうちの１つ以上である）を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約１質量％〜約３質量％のＲ２Ｏ（式中、Ｒは、アルカリカチオンＮａおよびＫのうちの１つ以上である）を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約５質量％、０質量％〜約４質量％、０質量％〜約３質量％、０質量％〜約２質量％、０質量％〜約１質量％、＞０質量％〜約５質量％、＞０質量％〜約４質量％、＞０質量％〜約３質量％、＞０質量％〜約２質量％、＞０質量％〜約１質量％、約１質量％〜約５質量％、約１質量％〜約４質量％、約１質量％〜約３質量％、約１質量％〜約２質量％、約２質量％〜約５質量％、約２質量％〜約４質量％、約２質量％〜約３質量％、約３質量％〜約５質量％、約３質量％〜約４質量％、もしくは約４質量％〜約５質量％のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、またはそれらの組合せを含むことができる。
【０２６６】
ガラスおよびガラス−セラミックス組成物はＰ２Ｏ５を含むことができる。Ｐ２Ｏ５は、バルク核形成をもたらす核形成剤として機能することができる。Ｐ２Ｏ５の濃度が低すぎる場合、前駆体ガラスは結晶化するが、（より低い粘度によって）より高い温度で表面から内向きにのみ結晶化し、弱い、しばしば変形した本体を与える。しかし、Ｐ２Ｏ５の濃度が高すぎる場合、ガラスシートの形成の間の冷却時、失透の制御が難しいことがある。実施形態は、＞０質量％〜約６質量％のＰ２Ｏ５を含むことができる。他の実施形態は、約２質量％〜約４質量％のＰ２Ｏ５を含むことができる。さらに他の実施形態は、約１．５質量％〜約２．５質量％のＰ２Ｏ５を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約６質量％、０質量％〜約５．５質量％、０質量％〜５質量％、０質量％〜約４．５質量％、０質量％〜約４質量％、０質量％〜約３．５質量％、０質量％〜約３質量％、０質量％〜約２．５質量％、０質量％〜約２質量％、０質量％〜約１．５質量％、０質量％〜約１質量％、＞０質量％〜約６質量％、＞０質量％〜約５．５質量％、＞０質量％〜５質量％、＞０質量％〜約４．５質量％、＞０質量％〜約４質量％、＞０質量％〜約３．５質量％、＞０質量％〜約３質量％、＞０質量％〜約２．５質量％、０質量％〜約２質量％、＞０質量％〜約１．５質量％、＞０質量％〜約１質量％、約０．５質量％〜約６質量％、約０．５質量％〜約５．５質量％、約０．５質量％〜５質量％、約０．５質量％〜約４．５質量％、約０．５質量％〜約４質量％、約０．５質量％〜約３．５質量％、約０．５質量％〜約３質量％、約０．５質量％〜約２．５質量％、約０．５質量％〜約２質量％、約０．５質量％〜約１．５質量％、約０．５質量％〜約１質量％、約１質量％〜約６質量％、約１質量％〜約５．５質量％、約１質量％〜５質量％、約１質量％〜約４．５質量％、約１質量％〜約４質量％、約１質量％〜約３．５質量％、約１質量％〜約３質量％、約１質量％〜約２．５質量％、約１質量％〜約２質量％、約１質量％〜約１．５質量％、約１．５質量％〜約６質量％、約１．５質量％〜約５．５質量％、約１．５質量％〜５質量％、約１．５質量％〜約４．５質量％、約１．５質量％〜約４質量％、約１．５質量％〜約３．５質量％、約１．５質量％〜約３質量％、約１．５質量％〜約２．５質量％、約１．５質量％〜約２質量％、約２質量％〜約６質量％、約２質量％〜約５．５質量％、約２質量％〜５質量％、約２質量％〜約４．５質量％、約２質量％〜約４質量％、約２質量％〜約３．５質量％、約２質量％〜約３質量％、約２質量％〜約２．５質量％、約２．５質量％〜約６質量％、約２．５質量％〜約５．５質量％、約２．５質量％〜５質量％、約２．５質量％〜約４．５質量％、約２．５質量％〜約４質量％、約２．５質量％〜約３．５質量％、約２．５質量％〜約３質量％、約３質量％〜約６質量％、約３質量％〜約５．５質量％、約３質量％〜５質量％、約３質量％〜約４．５質量％、約３質量％〜約４質量％、約３質量％〜約３．５質量％、約３．５質量％〜約６質量％、約３．５質量％〜約５．５質量％、約３．５質量％〜５質量％、約３．５質量％〜約４．５質量％、約３．５質量％〜約４質量％、約４質量％〜約６質量％、約４質量％〜約５．５質量％、約４質量％〜５質量％、約４質量％〜約４．５質量％、約４．５質量％〜約６質量％、約４．５質量％〜約５．５質量％、約４．５質量％〜約５質量％、約５質量％〜約６質量％、約５質量％〜約５．５質量％、または約５．５質量％〜約６質量％のＰ２Ｏ５を含むことができる。
【０２６７】
様々なガラスおよびガラス−セラミックス組成物において、ＺｒＯ２は、形成の間のガラス失透を著しく低減し、液相線温度を低下させることにより、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５ガラスの安定性を改善できることが一般に明らかである。８質量％を上回る濃度において、ＺｒＳｉＯ４は高温で主要な液相線相を生成することができ、これは液相線粘度を著しく低下させる。２質量％を超えるＺｒＯ２をガラスが含むとき、透明なガラスを生成することができる。ＺｒＯ２の添加はペタライト粒度を減少させるのを助けることもできて、これは透明なガラス−セラミックスの生成を助ける。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０．２質量％〜約１５質量％のＺｒＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約２質量％〜約４質量％のＺｒＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０．２質量％〜約１５質量％、約０．２質量％〜約１２質量％、約０．２質量％〜約１０質量％、約０．２質量％〜約８質量％、約０．２質量％〜約６質量％、約０．２質量％〜約４質量％、約０．５質量％〜約１５質量％、約０．５質量％〜約１２質量％、約０．５質量％〜約１０質量％、約０．５質量％〜約８質量％、約０．５質量％〜約６質量％、約０．５質量％〜約４質量％、約１質量％〜約１５質量％、約１質量％〜約１２質量％、約１質量％〜約１０質量％、約１質量％〜約８質量％、約１質量％〜約６質量％、約１質量％〜約４質量％、約２質量％〜約１５質量％、約２質量％〜約１２質量％、約２質量％〜約１０質量％、約２質量％〜約８質量％、約２質量％〜約６質量％、約２質量％〜約４質量％、約３質量％〜約１５質量％、約３質量％〜約１２質量％、約３質量％〜約１０質量％、約３質量％〜約８質量％、約３質量％〜約６質量％、約３質量％〜約４質量％、約４質量％〜約１５質量％、約４質量％〜約１２質量％、約４質量％〜約１０質量％、約４質量％〜約８質量％、約４質量％〜約６質量％、約８質量％〜約１５質量％、約８質量％〜約１２質量％、約８質量％〜約１０質量％、約１０質量％〜約１５質量％、約１０質量％〜約１２質量％、または約１２質量％〜約１５質量％のＺｒＯ２を含むことができる。
【０２６８】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスシートに低い溶融温度を与える助けになる。さらに、ガラスシート内、したがってガラス−セラミックス物品内のＢ２Ｏ３の添加は、噛合い結晶ミクロ構造の実現を助け、ガラス−セラミックス物品の耐損傷性を改善することもできる。アルカリ酸化物または二価カチオン酸化物により残留ガラス中のホウ素の電荷平衡が保たれていないとき、このホウ素は三方配位状態（すなわち三配位ホウ素）になり、これはガラスの構造を開く。この三配位ホウ素の周囲の網目は四面体配位（すなわち四配位）ホウ素ほど剛性ではない。理論に縛られるものではないが、三配位ホウ素を含むガラスシートおよびガラス−セラミックスは、亀裂形成までに、ある程度の変形に耐えることができると考えられる。一定の変形に耐えることにより、ビッカース押込み亀裂開始値は上昇する。三配位ホウ素を含むガラスシートおよびガラス−セラミックスの破壊靭性も上昇し得る。理論に縛られるものではないが、ガラス−セラミックス（およびガラスシート）の残留ガラス中のホウ素の存在により残留ガラス（またはガラスシート）の粘度が低下し、これが、ケイ酸リチウム結晶、特に高アスペクト比を有する大きい結晶の成長を促進すると考えられる。（四配位ホウ素に対して）より多量の三配位ホウ素は、より大きいビッカース押込み亀裂発生荷重を示すガラス−セラミックスをもたらすと考えられる。いくつかの実施形態において、（全Ｂ２Ｏ３のパーセントとしての）三配位ホウ素の量は、約４０％以上、５０％以上、７５％以上、８５％以上、またはさらに９５％以上でよい。ホウ素の量は一般に、セラミックス化されたバルクガラス−セラミックスの化学的耐久性および機械的強度を維持するように制御されるべきである。
【０２６９】
１つ以上の実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約１０質量％または０質量％〜約２質量％のＢ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約１０質量％、０質量％〜約９質量％、０質量％〜約８質量％、０質量％〜約７質量％、０質量％〜約６質量％、０質量％〜約５質量％、０質量％〜約４質量％、０質量％〜約３質量％、０質量％〜約２質量％、０質量％〜約１質量％、＞０質量％〜約１０質量％、＞０質量％〜約９質量％、＞０質量％〜約８質量％、＞０質量％〜約７質量％、＞０質量％〜約６質量％、＞０質量％〜約５質量％、＞０質量％〜約４質量％、＞０質量％〜約３質量％、＞０質量％〜約２質量％、＞０質量％〜約１質量％、約１質量％〜約１０質量％、約１質量％〜約８質量％、約１質量％〜約６質量％、約１質量％〜約５質量％、約１質量％〜約４質量％、約１質量％〜約２質量％、約２質量％〜約１０質量％、約２質量％〜約８質量％、約２質量％〜約６質量％、約２質量％〜約４質量％、約３質量％〜約１０質量％、約３質量％〜約８質量％、約３質量％〜約６質量％、約３質量％〜約４質量％、約４質量％〜約５質量％、約５質量％〜約８質量％、約５質量％〜約７．５質量％、約５質量％〜約６質量％、または約５質量％〜約５．５質量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。
【０２７０】
ＭｇＯは、部分固溶体においてペタライト結晶に入ることができる。１つ以上の実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約８質量％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約８質量％、０質量％〜約７質量％、０質量％〜約６質量％、０質量％〜約５質量％、０質量％〜約４質量％、０質量％〜約３質量％、０質量％〜約２質量％、０質量％〜約１質量％、約１質量％〜約８質量％、約１質量％〜約７質量％、約１質量％〜約６質量％、約１質量％〜約５質量％、約１質量％〜約４質量％、約１質量％〜約３質量％、約１質量％〜約２質量％、約２質量％〜約８質量％、約２質量％〜約７質量％、約２質量％〜約６質量％、約２質量％〜約５質量％、約２質量％〜約４質量％、約２質量％〜約３質量％、約３質量％〜約８質量％、約３質量％〜約７質量％、約３質量％〜約６質量％、約３質量％〜約５質量％、約３質量％〜約４質量％、約４質量％〜約８質量％、約４質量％〜約７質量％、約４質量％〜約６質量％、約４質量％〜約５質量％、約５質量％〜約８質量％、約５質量％〜約７質量％、約５質量％〜約６質量％、約６質量％〜約８質量％、約６質量％〜約７質量％、または約７質量％〜約８質量％のＭｇＯを含むことができる。
【０２７１】
ＺｎＯは、部分固溶体においてペタライト結晶に入ることができる。１つ以上の実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約１０質量％のＺｎＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０質量％〜約１０質量％、０質量％〜約９質量％、０質量％〜約８質量％、０質量％〜約７質量％、０質量％〜約６質量％、０質量％〜約５質量％、０質量％〜約４質量％、０質量％〜約３質量％、０質量％〜約２質量％、０質量％〜約１質量％、約１質量％〜約１０質量％、約１質量％〜約９質量％、約１質量％〜約８質量％、約１質量％〜約７質量％、約１質量％〜約６質量％、約１質量％〜約５質量％、約１質量％〜約４質量％、約１質量％〜約３質量％、約１質量％〜約２質量％、約２質量％〜約１０質量％、約２質量％〜約９質量％、約２質量％〜約８質量％、約２質量％〜約７質量％、約２質量％〜約６質量％、約２質量％〜約５質量％、約２質量％〜約４質量％、約２質量％〜約３質量％、約３質量％〜約１０質量％、約３質量％〜約９質量％、約３質量％〜約８質量％、約３質量％〜約７質量％、約３質量％〜約６質量％、約３質量％〜約５質量％、約３質量％〜約４質量％、約４質量％〜約１０質量％、約４質量％〜約９質量％、約４質量％〜約８質量％、約４質量％〜約７質量％、約４質量％〜約６質量％、約４質量％〜約５質量％、約５質量％〜約１０質量％、約５質量％〜約９質量％、約５質量％〜約８質量％、約５質量％〜約７質量％、約５質量％〜約６質量％、約６質量％〜約１０質量％、約６質量％〜約９質量％、約６質量％〜約８質量％、約６質量％〜約７質量％、約７質量％〜約１０質量％、約７質量％〜約９質量％、約７質量％〜約８質量％、約８質量％〜約１０質量％、約８質量％〜約９質量％、または約９質量％〜約１０質量％のＺｎＯを含むことができる。
【０２７２】
様々な実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、限定ではなく例として、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、およびＳｎＯ２など、１つ以上の構成成分をさらに含んでよい。追加的または代替的に、抗菌成分がガラスまたはガラス−セラミックス組成物に加えられてよい。ガラスまたはガラス−セラミックスに加えられてよい抗菌成分には、Ａｇ、ＡｇＯ、Ｃｕ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、および同種のものが含まれてよいが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は化学清澄剤をさらに含んでよい。そのような清澄剤には、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆ、Ｃｌ、およびＢｒが含まれるが、これらに限定されない。様々な実施形態における使用に適したガラスおよび／またはガラス−セラミックス組成物に関するさらなる詳細は、例えば、２０１５年１０月８日に出願された“Ｈｉｇｈ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｇｌａｓｓ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｐｅｔａｌｉｔｅ  ａｎｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”と題する米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１０号明細書に見出すことができて、その全体を参照により本明細書に援用するものとする。
【０２７３】
モルパーセント単位の組成
実施形態において、ガラスまたはガラスセラミックス組成は、上述の通り質量％ではなくモル％で表すことができる。そのような実施形態において、本明細書に記載の前駆体ガラスおよびガラス−セラミックスは、リチウム含有アルミノケイ酸ガラスまたはガラス−セラミックスとして一般に記載されることがあり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＬｉ２Ｏを含んでよい。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＬｉ２Ｏに加えて、本明細書において具体化されるガラスおよびガラス−セラミックスは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、またはＣｓ２Ｏなどのアルカリ塩、ならびにＰ２Ｏ５、およびＺｒＯ２ならびに以下に記載のいくつかの他の成分をさらに含んでよい。いくつかの実施形態において、（セラミング前の）前駆体ガラスおよび／または（セラミング後の）ガラス−セラミックスは、酸化物基準のモル百分率単位の以下の組成を有してよい：
ＳｉＯ２：６０〜７２％；
Ａｌ２Ｏ３：０〜６％；
Ｌｉ２Ｏ：２０〜３２％；
Ｂ２Ｏ３：０〜２％；
Ｎａ２Ｏ：０〜２％；
Ｋ２Ｏ：０〜２％；
Ｐ２Ｏ５：０．７〜２．２％；および
ＺｒＯ２：１．７〜４．５％。
【０２７４】
いくつかの実施形態において、前駆体ガラスおよび／またはガラス−セラミックスは、酸化物基準のモル百分率単位の以下の任意選択の追加の成分を有してよい：
ＳｎＯ２：０．０５〜０．５％；
Ｆｅ２Ｏ３：０〜０．５％；
ＭｇＯ：０〜１％；
ＺｎＯ：０〜１％；
ＢａＯ：０〜１％；
ＳｒＯ：０〜１％；
Ｌａ２Ｏ３：０〜１％；
ＧｅＯ２：０〜１％；および
Ｔａ２Ｏ５：０〜１％。
【０２７５】
金属酸化物基準のモル％単位の例示的な前駆体ガラスおよびガラス−セラミックス組成を以下の表３に挙げる。
【０２７６】
【表３−１】
2021531229.tif 000005
【０２７７】
【表３−２】
2021531229.tif 000006
【０２７８】
いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約６０〜約７２モル％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約６０〜約７２モル％、約６０〜約７０モル％、約６０〜約６７モル％、約６０〜約６５モル％、６５〜約７２モル％、約６５〜約７０モル％、約６５〜約６７モル％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、または７２モル％のＳｉＯ２を含む。
【０２７９】
いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０〜約６モル％のＡｌ２Ｏ３ならびにその間のすべての範囲および部分範囲を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約１、２、３、４、５、または６モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【０２８０】
いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約２０〜約３２モル％、約２０〜約３０モル％、約２０〜約２７モル％、約２０〜約２５モル％、約２５〜約３２モル％、約２５〜約３０モル％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＬｉ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、または３２モル％のＬｉ２Ｏを含むことができる。
【０２８１】
上述の通り、Ｌｉ２Ｏは具体化されるガラス−セラミックスの生成に一般に有用であるが、他のアルカリ酸化物は、ガラス−セラミックス生成を低減し、ガラス−セラミックス中でアルミノシリケート残留ガラスを生成する傾向がある。Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏなどの他のアルカリ金属酸化物の量が多すぎる場合、望ましくない量の残留ガラスが存在する可能性があり、これは、結晶化の間の変形および機械的特性の観点から望ましくないミクロ構造につながる可能性があることが明らかになった。変形もしくは望ましくない熱膨張を最小化しながら結晶化の間の粘度を制御したり、またはミクロ構造特性を制御したりするように残留ガラスの組成が調整されてよい。したがって、総じて、本明細書に記載の組成物は、少量の非リチウムアルカリ酸化物を有する。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０．８５超〜１．０、０．８５超〜０．９７、０．８５超〜０．９５、０．８６〜１．０、０．８６〜０．９７、０．８６〜０．９５、０．８７〜１．０、０．８７〜０．９７、０．８７〜０．９５、０．８８〜１．０、０．８８〜０．９７、０．８８〜０．９５、０．８９〜１．０、０．８９〜０．９７、０．８９〜０．９５、０．９〜１．０、０．９〜０．９７、０．９〜０．９５、０．９１〜１．０、０．９１〜０．９７、０．９１〜０．９５、０．９２〜１．０、０．９２〜０．９７、０．９３〜１．０、０．９３〜０．９７、０．９４〜１．０、０．９５〜１．０、０．９６〜１．０、０．９７〜１．０ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＬｉ２Ｏ（モル％）／Ｒ２Ｏ（モル％）の比を有することができる。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏを含むすべてのアルカリ金属酸化物の和である。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０．８５、０．８６、０．８７、０．８８、０．８９、０．９、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、または０．９９以上のＬｉ２Ｏ（モル％）／Ｒ２Ｏ（モル％）の比を有することができる。
【０２８２】
ガラスおよびガラス−セラミックス組成物はＰ２Ｏ５を含むことができる。Ｐ２Ｏ５は、バルク核形成をもたらす核形成剤として機能することができる。Ｐ２Ｏ５の濃度が低すぎる場合、前駆体ガラスは結晶化するが、（より低い粘度によって）より高い温度で表面から内向きにのみ結晶化し、弱い、しばしば変形した本体を与える。しかし、Ｐ２Ｏ５の濃度が高すぎる場合、前駆体ガラス生成の間の冷却時、失透の制御が難しいことがある。具体化される組成物は、０．７〜約２．２モル％、０．７〜約２モル％、０．７〜約１．５モル％、０．７〜約１モル％、約１〜約２．２モル％、約１〜約２モル％、約１．５〜約２．２モル％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＰ２Ｏ５を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、または２．２モル％のＰ２Ｏ５を含むことができる。
【０２８３】
本明細書のガラスおよびガラス−セラミックスにおいて、ＺｒＯ２は、形成の間のガラス失透を著しく低減し、液相線温度を低下させることにより、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５ガラスの安定性を改善できることが一般に明らかである。ＺｒＯ２の添加は、結晶の粒度を減少させるのを助けることもできて、これは透明なガラス−セラミックスの生成を助ける。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約１．７〜約４．５モル％、約１．７〜約４モル％、約１．７〜約３．５モル％、約１．７〜約３モル％、約１．７〜２．５モル％、約２〜約４．５モル％、２〜約４モル％、約２〜約３．５モル％、約２〜約３モル％、約２．５〜約４．５モル％、約２．５〜４モル％、約２．５〜約３．５モル％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＺｒＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、または４．５モル％のＺｒＯ２を含むことができる。
【０２８４】
Ｂ２Ｏ３は、前駆体ガラスに低い溶融温度を与える助けになる。さらに、前駆体ガラス内、したがってガラス−セラミックス内のＢ２Ｏ３の添加は、噛合い結晶ミクロ構造の実現を助け、ガラス−セラミックスの耐損傷性を改善することもできる。アルカリ酸化物または二価カチオン酸化物により残留ガラス中のホウ素の電荷平衡が保たれていないとき、このホウ素は三方配位状態（すなわち三配位ホウ素）になり、これはガラスの構造を開く。この三配位ホウ素の周囲の網目は四面体配位（すなわち四配位）ホウ素ほど剛性ではない。理論に縛られるものではないが、三配位ホウ素を含む前駆体ガラスおよびガラス−セラミックスは、亀裂形成までに、ある程度の変形に耐えることができると考えられる。一定の変形に耐えることにより、ビッカース押込み亀裂開始値は上昇する。三配位ホウ素を含む前駆体ガラスおよびガラス−セラミックスの破壊靭性も上昇し得る。理論に縛られるものではないが、ガラス−セラミックス（および前駆体ガラス）の残留ガラス中のホウ素の存在により残留ガラス（または前駆体ガラス）の粘度が低下し、これが、ケイ酸リチウム結晶、特に高アスペクト比を有する大きい結晶の成長を促進すると考えられる。（四配位ホウ素に対して）より多量の三配位ホウ素は、より大きいビッカース押込み亀裂発生荷重を示すガラス−セラミックスをもたらすと考えられる。いくつかの実施形態において、（全Ｂ２Ｏ３のパーセントとしての）三配位ホウ素の量は、約４０％以上、５０％以上、７５％以上、約８５％以上またはさらに約９５％以上でよい。ホウ素の量は総じて、セラミックス化されたバルクガラス−セラミックスの化学的耐久性および機械的強度を維持するように制御されるべきである。
【０２８５】
１つ以上の実施形態において、本明細書のガラスおよびガラス−セラミックスは、０〜約２モル％ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０、＞０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２モル％のＢ２Ｏ３を含むことができる。
【０２８６】
１つ以上の実施形態において、本明細書のガラスおよびガラス−セラミックスは、０〜約０．５モル％のＳｎＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、０〜約０．５モル％、０〜約０．４モル％、０〜約０．３モル％、０〜約０．２モル％、０〜約０．１モル％、約０．０５〜約０．５モル％、０．０５〜約０．４モル％、０．０５〜約０．３モル％、０．０５〜約０．２モル％、０．０５〜約０．１モル％、約０．１〜約０．５モル％、約０．１〜約０．４モル％、約０．１〜約０．３モル％、約０．１〜約０．２モル％、約０．２〜約０．５モル％、約０．２〜約０．４モル％、約０．２〜約０．３モル％、約０．３〜約０．５モル％、約０．３〜約０．４モル％、約０．４〜約０．５モル％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲のＳｎＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスまたはガラス−セラミックス組成物は、約０、＞０、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、または０．５モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０２８７】
遷移金属酸化物、例えばＦｅ２Ｏ３の量が多すぎると、これがガラス−セラミックスの色に影響し、それによって、ガラス−セラミックスの透過性に影響する可能性がある。いくつかの実施形態において、ガラスおよび／またはガラス−セラミックス組成物は、０．５モル％、０．４モル％、０．３モル％、０．２モル％、０．１モル％、または０．０５モル％未満のＦｅ２Ｏ３を含むことができる。
【０２８８】
様々な実施形態において、ガラス組成物は、スロットドロー、フロート、圧延、および当業者に既知の他のシート形成プロセスを含むがこれらに限定されないプロセスによってシートに製造することができる。特に明示的に記載されていない限り、本明細書に開示の組成は−質量％単位かモル％単位かを問わず−セラミングプロセス前の前駆体ガラスまたはガラスセラミックス組成の酸化物を基準とすることも理解されるべきである。
【０２８９】
ガラスセラミックス物品を形成するための加熱条件
１つ以上の実施形態において、ガラス−セラミックスを製造するためのプロセスは、ガラスの均質化ならびに（例えば、１つ以上の組成、量、モルフォロジー、サイズまたはサイズ分布などを有する）１つ以上の結晶相の結晶化（すなわち、核形成および成長）を誘発するために前駆体ガラスを１つ以上の事前に選択された温度で１つ以上の事前に選択された時間熱処理するステップを含む。いくつかの実施形態において、この熱処理は、（ｉ）前駆体ガラスを核形成温度（Ｔｎ）まで０．０１〜５０℃／分の速度で加熱するステップと、（ｉｉ）核形成された結晶化可能なガラス組成物を生産するために結晶化可能なガラスを核形成温度で第１の所定の時間（ｔＮ）の間維持するステップと、（ｉｉｉ）核形成された結晶化可能なガラスを結晶化温度（Ｔｃ）まで約０．０１℃／分〜約５０℃／分の範囲内の速度で加熱するステップと、（ｉｖ）本明細書に記載のガラス−セラミックス物品を生産するために、核形成された結晶化可能なガラスを結晶化温度で第２の所定の時間（ｔＣ）の間維持するステップと、（ｖ）生成されたガラス−セラミックスを室温まで冷却するステップとを含んでよい。先行する実施形態において、「セラミックス化」または「セラミング」という用語は、ステップ（ｉｉｉ）、（ｉｖ）および任意選択で（ｖ）をまとめて指すために用いられることがある。いくつかの実施形態において、核形成温度は、５００℃〜６５０℃の範囲内（例えば、５００℃、５１０℃、５２０℃、５３０℃、５４０℃、５５０℃、５６０℃、５７０℃、５８０℃、５９０℃、６００℃、６１０℃、６２０℃、６３０℃、６４０℃、または６５０℃）ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内であり得、かつ／または結晶化温度は、６８０℃〜８００℃の範囲内（例えば、６８０℃、６９０℃、７００℃、７１０℃、７２０℃、７３０℃、７４０℃、７５０℃、７６０℃、７７０℃、７８０℃、７９０℃、または８００℃）ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、核形成温度を維持するための第１の所定の時間は、１分〜６時間の範囲内（例えば１分、５分、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分、１時間、１．５時間、２時間、２．５時間、３時間、３．５時間、４時間、４．５時間、５時間、５．５時間、または６時間）ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、結晶化温度を維持するための第２の所定の時間は、１分〜４時間の範囲内（例えば１分、５分、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分、１時間、１．５時間、２時間、２．５時間、３時間、３．５時間、または４時間）ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、結晶化温度は、透明または半透明／不透明なガラス−セラミックスが望ましいかどうかに応じる。いくつかの実施形態において、約７５０℃以下の結晶化温度は透明なガラス−セラミックスをもたらすことになり、約７５０℃を上回る結晶化温度は半透明／不透明なガラス−セラミックスをもたらすことになる。いくつかの実施形態では、ガラスを室温から５７０℃の核形成温度まで５℃／分の速度で加熱し、核形成温度で４時間維持し、次いで、７４０℃の結晶化温度まで５℃／分の速度で加熱し、結晶化温度で１時間維持することができる。
【０２９０】
いくつかの実施形態において、核形成温度と結晶化温度の間に１回以上の追加の温度保持が存在してよい。したがって、いくつかの実施形態では、物品を核形成温度で維持するステップの後、物品が１つ以上の中間温度（ここで、中間温度は核形成温度と結晶化温度の間の範囲内である）まで加熱され、１つ以上の中間温度で所定の時間（例えば、１時間〜４時間ならびにその間のすべての範囲および部分範囲の間）保持され、次いで、結晶化温度まで加熱されてよい。以下の実施例５は、中間温度保持を伴う例示的な３ステップ熱処理サイクルを示す。
【０２９１】
いくつかの実施形態において、組成物が核形成温度まで加熱されると、組成物は核形成温度に維持されないが、その代わり、結晶化温度に達するまで１つ以上の中間温度まで連続的に加熱される（すなわち、温度が中間温度または核形成温度のいずれかに維持されない）。いくつかの実施形態において、室温から核形成温度までの加熱速度、核形成温度から中間温度までの加熱速度、中間温度から結晶化温度までの加熱速度は様々である。複数の中間温度が存在する実施形態では、個々の中間温度の間の加熱速度も様々であってよい。以下の実施例６は、そのような例示的な熱処理スケジュールを示す。いくつかの実施形態において、加熱速度は様々であってよく、約０．０１℃／分〜約５０℃／分、約０．０１℃／分、約０．１℃／分、約０．５℃／分、約１℃／分、約２℃／分、約３℃／分、約４℃／分、約５℃／分、約１０℃／分、約１５℃／分、約２０℃／分、約２５℃／分、約３０℃／分、約４０℃／分、約４５℃／分、約５０℃／分の範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内でよい。いくつかの実施形態において、加熱速度は、１つの加熱速度から別の加熱速度まで増加してよい。他の実施形態において、加熱速度は、１つの加熱速度から別の加熱速度まで減少してよい。
【０２９２】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、結晶化温度で保持された後、冷却される。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、一定の冷却速度で１段階で、異なる冷却速度をそれぞれ有する２つの段階で、または異なる冷却速度をそれぞれ有する３つ以上の段階で室温まで冷却されてよい。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、この物品にわたる温度勾配ならびにこの物品にわたる残留応力を最小化するために、結晶化温度から制御された速度で冷却される。温度勾配および残留応力の差は、冷却の間に撓む物品をもたらし得る。したがって、温度勾配および残留応力を制御するための冷却の制御は、ガラス−セラミックス物品の撓みを最小化することもできる。
【０２９３】
いくつかの実施形態において、例えば図３２に示す通り、冷却は２つの冷却段階で行われてよい。そのような実施形態では、第１の冷却段階において、温度は、Ｔｍａｘ（すなわち、ＴＣ−結晶化温度）からＴ１まで第１の冷却速度で下がる。第２の冷却段階において、温度は、Ｔ１からほぼ室温（ＴＲｏｏｍ）まで第２の冷却速度で下がる。図３２に示す通り、第１の冷却速度は第２の冷却速度よりも低い。第１の段階の間の第１の冷却速度は、ガラス−セラミックス物品にわたる温度勾配を最小化するために低い。いくつかの実施形態において、第１の冷却段階から第２の冷却段階への移行が起こる温度Ｔ１は、それを下回るとガラス−セラミックス物品が弾性材料として振る舞う温度に基づいて決定される。理論に縛られるものではないが、それを下回ると弾性材料として振る舞う温度にガラス−セラミックス物品が達するまで温度勾配を制御するためだけに第１の冷却段階のより低い冷却速度は必要とされると考えられる。いくつかの実施形態において、温度Ｔ１は、４５０℃〜５５０℃の範囲内ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内でよい。いくつかの実施形態において、温度Ｔ１は、５５０℃、５４０℃、５３０℃、５２０℃、５１０℃、５００℃、４９０℃、４８０℃、４７０℃、４６０℃、または４５０℃以下でよい。いくつかの実施形態において、第１の冷却段階における温度低下（Ｔｍａｘ−Ｔ１）は、第２の冷却段階における温度低下（Ｔ１−ＴＲｏｏｍ）よりも小さい。理論に縛られるものではないが、第１の冷却段階において生じる温度勾配は、（光学リタデーションの形態で）室温に達したときのガラス−セラミックス物品内の残留応力（したがって撓み）に対して、第２の冷却段階において生じる温度勾配よりも大きい効果を有すると考えられる。したがって、いくつかの実施形態において、第１の冷却段階における制御された冷却の後、ガラス−セラミックス物品は、制御されない冷却環境中で室温まで徐冷されてよい。
【０２９４】
いくつかの実施形態において、例えば図３３に示す通り、冷却サイクルは、第１の冷却段階と第２の冷却段階の間の中間冷却段階、合計で３つの冷却段階を有してよい。そのような実施形態では、第１の冷却段階において、温度は、Ｔｍａｘ（すなわち、ＴＣ−結晶化温度）からＴ１まで第１の冷却速度で下がる。中間冷却段階において、温度は、Ｔ１からＴ２まで第２の冷却速度で下がる。第２の段階において、温度は、Ｔ２からほぼ室温（ＴＲｏｏｍ）まで第３の冷却速度で下がる。図３４に示す通り、（ｉ）第１の冷却段階の間の第１の冷却速度が、中間冷却段階の間の第２の冷却速度および第２の冷却段階の間の第３の冷却速度よりも小さく、かつ（ｉｉ）中間冷却段階の間の第２の冷却速度が、第２の冷却段階の間の第３の冷却速度よりも小さいように、冷却速度は各段階と共に増加する。いくつかの実施形態において、（ｉ）第１の冷却段階における温度低下（Ｔｍａｘ−Ｔ１）は、中間冷却段階における温度低下（Ｔ１−Ｔ２）および第２の冷却段階における温度低下（Ｔ２−ＴＲｏｏｍ）よりも小さく、かつ（ｉｉ）中間冷却段階における温度低下（Ｔ１−Ｔ２）は、第２の冷却段階における温度低下（Ｔ２−ＴＲｏｏｍ）よりも小さい。中間冷却段階は、依然として温度勾配および残留応力を最小化しながら、より速い冷却サイクルを可能にする。いくつかの実施形態において、Ｔｍａｘは約７４０℃でよく、Ｔ１は約６４０℃でよく、Ｔ２は約５８０℃でよい。
【０２９５】
いくつかの実施形態において、冷却サイクルにおいて複数の冷却段階を有するとき、第１の冷却段階の間のガラス−セラミックス物品にわたる温度勾配は、１５℃未満、１４℃未満、１３℃未満、１２℃未満、１１℃未満、１０℃未満、９℃未満、８℃未満、７℃未満、６℃未満、５℃未満、４℃未満、もしくは３℃未満、および／または厚さ１ｍｍ当たり１５ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり１４ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり１３ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり１２ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり１１ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり１０ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり９ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり８ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり７ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり６ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり５ｎｍ未満、厚さ１ｍｍ当たり４ｎｍ未満、もしくは厚さ１ｍｍ当たり３ｎｍ未満の室温における光学リタデーションでよい。光学的リタデーションは、ＡＳＴＭ  Ｆ２１８−１３にしたがって測定することができる。
【０２９６】
上記の熱処理を前駆体ガラスに対して実施すると、得られるガラス−セラミックスは、１つ以上の結晶相と残留ガラス相とを有する。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックスは、以下の例示的な結晶相を含む：二ケイ酸リチウム、ペタライト、β−スポジュメン固溶体、β−石英固溶体、メタケイ酸リチウム、バージライト、クリストバライト、リン酸リチウム、バデレアイトおよびジルコニアならびに任意のそれらの組合せ。
【０２９７】
いくつかの実施形態において、二ケイ酸リチウムが、最も高い質量百分率を有する結晶相である。二ケイ酸リチウムＬｉ２Ｓｉ２Ｏ５は、｛Ｓｉ２Ｏ５｝四面体配置の波状シートに基づく斜方晶である。この結晶は、典型的には平板状またはラス状の形状であり、顕著な劈開面を有する。二ケイ酸リチウムに基づくガラス−セラミックスは、ランダムに配向した噛合い結晶のそのミクロ構造−これらの結晶の周囲の曲がりくねった経路を介して材料内に亀裂を伝播させる結晶構造によって、高い本体強度および破壊靭性を含む非常に望ましい機械的特性を与える。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス組成物中の二ケイ酸リチウム結晶相の質量百分率は、約２０〜約６０質量％、約２０〜約５５質量％、約２０〜約５０質量％、約２０〜約４５質量％、約２０〜約４０質量％、約２０〜約３５質量％、約２０〜約３０質量％、約２０〜約２５質量％、約２５〜約６０質量％、約２５〜約５５質量％、約２５〜約５０質量％、約２５〜約４５質量％、約２５〜約４０質量％、約２５〜約３５質量％、約２５〜約３０質量％、約３０〜約６０質量％、約３０〜約５５質量％、約３０〜約５０質量％、約３０〜約４５質量％、約３０〜約４０質量％、約３０〜約３５質量％、約３５〜約６０質量％、約３５〜約５５質量％、約３５〜約５０質量％、約３５〜約４５質量％、約３５〜約４０質量％、約４０〜約６０質量％、約４０〜約５５質量％、約４０〜約５０質量％、約４０〜約４５質量％、約４５〜約６０質量％、約４５〜約５５質量％、約４５〜約５０質量％、約５０〜約６０質量％、約５０〜約５５質量％、または約５５〜約６０質量％の範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックスは、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、または６０質量％の二ケイ酸リチウム結晶相を有する。
【０２９８】
いくつかの実施形態において、ペタライトが、最も高い質量百分率を有する結晶相である。ペタライトＬｉＡｌＳｉ４Ｏ１０は、ＬｉおよびＡｌの四面体により連結された折り畳まれたＳｉ２Ｏ５層を有する層構造を含む三次元骨格構造を持つ単斜晶である。Ｌｉは酸素と四面体配位している。鉱物ペタライトはリチウム源であり、ガラス−セラミックスまたはセラミックス部品の耐熱衝撃性を改善する低熱膨張相として使用される。さらに、ペタライト相に基づくガラス−セラミックス物品は、塩浴中で化学的に強化することができ、その間にＮａ＋（および／またはＫ＋）がペタライト構造中のＬｉ＋を置き換え、これが表面圧縮および強化を引き起こす。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス組成物中のペタライト結晶相の質量百分率は、約２０〜約７０質量％、約２０〜約６５質量％、約２０〜約６０質量％、約２０〜約５５質量％、約２０〜約５０質量％、約２０〜約４５質量％、約２０〜約４０質量％、約２０〜約３５質量％、約２０〜約３０質量％、約２０〜約２５質量％、約２５〜約７０質量％、約２５〜約６５質量％、約２５〜約６０質量％、約２５〜約５５質量％、約２５〜約５０質量％、約２５〜約４５質量％、約２５〜約４０質量％、約２５〜約３５質量％、約２５〜約３０質量％、約３０〜約７０質量％、約３０〜約６５質量％、約３０〜約６０質量％、約３０〜約５５質量％、約３０〜約５０質量％、約３０〜約４５質量％、約３０〜約４０質量％、約３０〜約３５質量％、約３５〜約７０質量％、約３５〜約６５質量％、約３５〜約６０質量％、約３５〜約５５質量％、約３５〜約５０質量％、約３５〜約４５質量％、約３５〜約４０質量％、約４０〜約７０質量％、約４０〜約６５質量％、約４０〜約６０質量％、約４０〜約５５質量％、約４０〜約５０質量％、約４０〜約４５質量％、約４５〜約７０質量％、約４５〜約６５質量％、約４５〜約６０質量％、約４５〜約５５質量％、約４５〜約５０質量％、約５０〜約７０質量％、約５０〜約６５質量％、約５０〜約６０質量％、約５０〜約５５質量％、約５５〜約７０質量％、約５５〜約６５質量％、約５５〜約６０質量％、約６０〜約７０質量％、約６０〜約６５質量％、または約６５〜約７０質量％の範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックスは、約２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、または７０質量％のペタライト結晶相を有する。
【０２９９】
したがって、実施形態において、ガラスセラミックスは、４２質量％以上、４４質量％以上、４６質量％以上、４８質量％以上、５０質量％以上、５２質量％以上、５４質量％以上、５６質量％以上、５８質量％以上、６０質量％以上、６２質量％以上、６４質量％以上、６６質量％以上、６８質量％以上、７０質量％以上、７２質量％以上、７４質量％以上、７６質量％以上、７８質量％以上、８０質量％以上、８２質量％以上、８４質量％以上、または８５質量％以上など、４０質量％以上である合計質量パーセントの二ケイ酸リチウムおよびペタライト結晶相を含んでよい。いくつかの実施形態において、二ケイ酸リチウムおよびペタライト以外の結晶相は、ガラス−セラミックス物品中に５質量％未満、４質量％未満、３質量％未満、２質量％未満、または１質量％未満の全質量％を有する。
【０３００】
実施形態において、ガラスセラミックスは、第３の結晶相としてリン酸リチウムを含んでよい。実施形態において、ガラスセラミックス中に存在するリン酸塩の少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％など、少なくとも８０％がリン酸リチウムとして存在する。リン酸リチウムに対するペタライトのラマンピーク高さ比は、実施形態において、１．１〜１．３であり、リン酸リチウムに対する二ケイ酸リチウムのラマンピーク高さ比は１．０〜１．２である。
【０３０１】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックスは、約５〜約３０質量％、約５〜約２５質量％、約５〜約２０質量％、約５〜約１５質量％、約５〜約１０質量％、約１０〜約５０質量％、約１０〜約４５質量％、約１０〜約４０質量％、約１０〜約３５質量％、約１０〜約３０質量％、約１０〜約２５質量％、約１０〜約２０質量％、約１０〜約１５質量％、約１５〜約５０質量％、約１５〜約４５質量％、約１５〜約４０質量％、約１５〜約３５質量％、約１５〜約３０質量％、約１５〜約２５質量％、約１５〜約２０質量％、約２０〜約５０質量％、約２０〜約４５質量％、約２０〜約４０質量％、約２０〜約３５質量％、約２０〜約３０質量％、約２０〜約２５質量％、約２５〜約３０質量％、ならびにその間のすべての範囲および部分範囲の残留ガラス含有量を有する。いくつかの実施形態において、残留ガラス含有量は、３０、２５、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１質量％以下であり得る。
【０３０２】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックスは、２０質量％超〜１００質量％、２０質量％超〜９０質量％、２０質量％超〜８０質量％、２０質量％超〜７０質量％、３０質量％〜１００質量％、３０質量％〜９０質量％、３０質量％〜８０質量％、３０質量％〜７０質量％、４０質量％〜１００質量％、４０質量％〜９０質量％、４０質量％〜８０質量％、４０質量％〜７０質量％、５０質量％〜１００質量％、５０質量％〜９０質量％、５０質量％〜８０質量％、５０質量％〜７０質量％の範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内の結晶の質量百分率を有してよい。いくつかの実施形態において、内部領域は、２０質量％、２５質量％、３０質量％、３５質量％、４０質量％、４５質量％、５０質量％、５５質量％、６０質量％、６５質量％、７０質量％、７５質量％、８０質量％、８５質量％、または９０質量％超の結晶の質量百分率を有してよい。
【０３０３】
結晶相中の結晶の粒度は、ガラス−セラミックスの透過性に影響する要因である。いくつかの実施形態において、結晶粒は、約５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約５ｎｍ〜約１２５ｎｍ、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、約５ｎｍ〜約７５ｎｍ、約５ｎｍ〜約５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１２５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１００ｎｍ、約２５ｎｍ〜約７５ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１２５ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内の最長寸法を有する。いくつかの実施形態において、結晶粒の最長寸法は、１５０ｎｍ未満、１２５ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、または２５ｎｍ未満である。結晶粒の最長寸法は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定される。
【０３０４】
いくつかの実施形態において、相集合および熱処理条件は、透過性および低ヘイズなど、携帯電子デバイス用のカバーガラスとしての使用に適した光学的特性を有するガラス−セラミックス物品を生成するように選ばれる。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、１ｍｍの厚さを有するガラス−セラミックス物品について４５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲にわたって光の８５％以上、８６％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上（表面反射損失を含む）の平均透過率を有するという点で透明である。他の実施形態において、ガラス−セラミックスは、４５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲にわたって半透明でよい。いくつかの実施形態において、半透明なガラス−セラミックスは、１ｍｍの厚さを有するガラス−セラミックス物品について約４５０ｎｍ〜約８００ｎｍの波長範囲にわたって光の約２０％〜約８５％未満の範囲内の平均透過率を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、または０．１未満のヘイズを有する。
【０３０５】
以下の式（２）は、核形成温度（ＴＮ）、核形成保持時間（ｔＮ）、結晶化温度（ＴＣ）、および結晶化保持時間（ｔＣ）に基づいてガラス−セラミックス物品のヘイズを推定する。
【０３０６】
推定ヘイズ＝１０３−０．２６０ＴＮ＋０．０００２０３（ＴＮ）２−７．９６ｔＮ＋０．１５３２（ｔＮ）２−０．０１９ＴＣ−０．０００００８（ＴＣ）２−１０．０３ｔＣ＋０．００５９７ＴＮ＊ｔＮ＋０．００４６３ｔＮ＊ＴＣ＋０．０１３４２ＴＣ＊ｔＣ（２）
いくつかの実施形態において、熱処理サイクルの核形成温度（ＴＮ）、核形成保持時間（ｔＮ）、結晶化温度（ＴＣ）、および結晶化保持時間（ｔＣ）は、式（２）により与えられた推定ヘイズに基づいて０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、または０．１未満の推定ヘイズを有するように選択することができる。いくつかの実施形態において、この熱処理は、式（２）の値が０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、または０．１未満であるように、（ｉ）前駆体ガラスを核形成温度（Ｔｎ）まで０．０１〜５０℃／分の速度で加熱するステップと、（ｉｉ）核形成された結晶化可能なガラス組成物を生産するために結晶化可能なガラスを核形成温度で第１の所定の時間（ｔＮ）の間維持するステップと、（ｉｉｉ）核形成された結晶化可能なガラスを結晶化温度（Ｔｃ）まで約０．０１℃／分〜約５０℃／分の範囲内の速度で加熱するステップと、（ｉｖ）本明細書に記載のガラス−セラミックス物品を生産するために、核形成された結晶化可能なガラスを結晶化温度で第２の所定の時間（ｔＣ）の間維持するステップと、（ｖ）生成されたガラス−セラミックスを室温まで冷却するステップとを含んでよい。
【０３０７】
セラミングサイクルを決定するための方法
制御されたバルク核形成および成長が、所望のガラス−セラミックス製品を生産するために必要である。バルク核形成（均質および不均質の両方）は、図３５Ａに示す通り高温で一定の時間行われる。歴史的に、核形成温度および時間は、図３５Ｂに示す通りガラス転移温度（Ｔｇ）または徐冷温度を上回って経験的に選ばれる。同様に、成長温度および時間も、核形成温度を上回って経験的に選ばれる。最適化された時間および温度は、加工の核形成段階および成長段階の時間ならびに温度の両方を変更することにより実現することができる。核形成事象および結晶成長事象はしばしば重なり合う。したがって、粘度などの物理特性は、核形成ステップおよび成長ステップの両方において時間に応じて推移する。しかし、核形成段階から成長段階へ移行するとき密度および／または粘度の上昇速度は変化する。密度および／または粘度の上昇速度が大幅に変化すると、セラミングプロセスは、所望の最終ガラス−セラミックス製品を与えないであろう。
【０３０８】
垂れ、くっつき、または粘性変形を回避するために、サイクルの時間および温度は制御されるべきである。従来の方法のほとんどは、直感的に設計された熱サイクルの試行錯誤に基づく試験からなり、この熱サイクルは、材料特性評価法により改善される。その特性評価法のいくつかの例は、示差走査熱量測定による徐冷時間に応じた結晶化ピークの熱流の測定、または時間に対するＸ線回折ピークのｉｎ−ｓｉｔｕ分析である。これらの方法のほとんどは、寸法安定性の最適条件を見出そうとする開発者の役に立たず、非常に労働集約的であり、時間がかかる。それらの欠点をすべて克服するために、本明細書に開示および記載のガラス物品をセラミックス化するための実施形態は、所望のガラス−セラミックス物品をもたらすことになるセラミングサイクルを自動的に決定する。セラミックス化するための方法の実施形態は、次の２つの分析ツールを含む：（１）核形成ステップおよび核形成から結晶成長までの移行加熱ステップにおけるサイクルを決定する自動粘度コントローラ（ＡＶＣ）、および（２）結晶成長の持続時間を決定する非接触ｉｎ−ｓｉｔｕ密度測定法。セラミングサイクルの全体が、これら２つの方法を使用して直接得られる。
【０３０９】
自動粘度制御（ＡＶＣ）の目的は、ガラスセラミングサイクルの間の時間−温度サイクルを最小の垂れで定義するために、ガラスを一定粘度で保持することである。この実施においては、ａ）３点ビーム曲げ装置内で一定応力下のガラスビームの撓み率を用いて瞬間粘度を計算し、ｂ）炉に与えられる電力出力を定義する比例−積分−微分（ＰＩＤ）制御ループを用いて加熱／冷却速度を動的に変更することにより一定粘度が維持される。ガラス物品の粘度が上昇すると、ＰＩＤロジックは温度を自動的に上昇させ、ガラス物品の粘度が低下すると、ＰＩＤロジックは温度を低下させる。ＰＩＤ制御ループは、オーバーシュートが回避されるように、目標粘度からのずれに応じて変動する電力出力を保証する。図３４は、ＡＶＣソフトウェアロジックの実施のある実施形態を示す。図３４は、現在の測定粘度に対する目標粘度に対してＰＩＤ制御ループを用いて瞬間ランプ速度がまず計算されることを示すＰＩＤフローチャートである。続いて、ＰＩＤロジックは、ランプ速度を計算して、コントローラ設定値を計算する。次に、先に計算された設定値が最後の設定から変わったかどうか判断される。計算された設定値が変わった場合は、コントローラ設定値が変更され、ＰＩＤロジックが終了し、リセットされる。計算された設定値が変わっていない場合は、ＰＩＤロジックが終了し、リセットされる。
【０３１０】
図３６は、実施形態によるソフトウェアロジック−炉と測定装置の間の通信を示す。この方法は、一定応力、既知の幾何形状および変動する炉温度という考えに基づいて３点曲げ粘度計に適用された。図３６に示す通り、ＰＣなどのコンピュータが炉コントローラとアナログ入力装置の両方に接続される。炉コントローラは、ＰＣから受け取る入力に基づいて、例えば温度など、炉内のパラメータを変更する。温度、粘度などに関連する出力など、炉からの出力を収集して、このデータをアナログ入力装置に転送する線形可変差動コントローラ（ＬＶＤＴ）にも炉は接続される。先に記載した通り、ＰＣは、アナログ入力装置からのデータを受け取り、温度設定値などの設定値を計算して、炉コントローラに送る。そのような制御を用いて、核形成段階の間、ガラス物品の粘度を比較的一定（ｌｏｇ粘度±１．０ポアズ（±０．１０Ｐａ・ｓ）以内など）に保つことができる。
【０３１１】
時間−温度サイクルは、ガラス物品が保持されることになる一定の目標粘度を定義することにより得られる。このステップにおいて−かつ実施形態によれば−最高温度、最大加熱速度、目標粘度、サンプル形状、サンプル寸法、サンプル密度、全印加荷重、３点曲げ装置のスパンサイズのみがソフトウェアへの入力である。次いで、ソフトウェアロジックに続いて、図３４を参照して説明される通り、ＡＶＣは、ビーム撓み（ガラス粘度）が測定範囲外になるまで時間−温度スケジュールを自動的に定義する。粘度測定範囲は、典型的には、核形成ステップおよび核形成ステップから結晶成長ステップへの移行（加熱範囲変更）を捉えるのに十分に良好である。しかし、粘度測定は、結晶成長段階自体を正確に捉えない。
【０３１２】
３つの異なる粘度についてＡＶＣによって定義された方法のある実施形態が図３７に示されている。目標粘度（例えば、図３７ではおよそ１１．００）に達した後、結晶成長速度が増加される（例えば、およそ３０５分）まで粘度はＡＶＣによって維持される。結晶成長段階では、ＡＶＣ加熱速度は一定粘度を維持することができず、粘度は上昇し始める。撓みが測定可能な範囲を下回って減少すると、粘度データの信頼性が限られるため、粘度の振れが観察される。したがって、ＡＶＣによって定義される時間−温度サイクルは、粘度を維持することができない場合、時間に限定されるべきである。
【０３１３】
図３８は、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、および１１．１の５つの異なるｌｏｇ粘度についてＡＶＣによって定義された時間−温度サイクルの一例を示す。図３８では、ソフトウェアに８００℃が最高温度として入力されたため、すべてのサイクルが同じ最高温度に達する。この温度を上回るとＡＶＣが粘度を制御することは予想されないであろうから、ＡＶＣは実施形態において監視または制御されない。同様に、移行が完了した後、加熱速度は直線的であり、各組成物について同じ値である。これは、撓み率（粘度）が測定範囲外であるときに過熱を回避するためにソフトウェアに提供された最大加熱速度値と一致する。したがって、ＡＶＣから得られるデータは、初期核形成中の範囲および非直線的な移行範囲に限定される。やはり、このデータは、結晶成長段階の間のプロセスを正確に表さない。結晶成長段階の間のプロセスを測定するために、ｉｎ−ｓｉｔｕ密度が監視される。
【０３１４】
１つ以上の実施形態にしたがって、時間および温度の関数として一次元における歪みを測定し、ガラスセラミングプロセスが等方性であると仮定することにより、ｉｎ−ｓｉｔｕ密度が計算された。したがって、体積と一次元の歪みの間に直線的な相関が存在すると考えられる。ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから購入された光学膨張計モデルＤＩＬ８０６を使用して非接触膨張計測定が実施された。図３９は測定装置を概略的に示し、この測定装置は、ディスク炉内およびガラスサンプルに光を発する光源を含む。発せられた光は、ガラスサンプルに接触した後、その中に受けた光の変化を決定することができる検出器に伝送され、この検出器を引き続き使用してサンプルの密度を測定することができる。基本的には、この方法は、サンプルが炉内で熱処理されている間に両端でサンプルの影を測定するものである。光源は、炉を挟んで検出器の反対側にあり、影の動きは、結晶成長プロセスの間の密度変化と相関する。従来の膨張計測とは異なり、サンプルはサンプルホルダー上に自立しており、外力は印加されない。実施形態によるセラミングプロセスは、引力による粘性流がプロセスの時間スケールで無視できるｌｏｇ粘度９〜１２ポアズ（０．９〜１．２Ｐａ・ｓ）の粘度範囲内でしばしば行われる。
【０３１５】
実施形態によれば、ＡＶＣ定義の核形成および移行時間−温度サイクルが光学膨張計ソフトウェアに提供される。次いで、最終結晶成長温度が変更され、確実に結晶成長プロセスが完了するように、予想されるいかなる結晶成長持続時間よりも長い等温ステップ入力が提供される。密度上昇が飽和点に達すると、結晶サイズに著しい変化はなく、したがって、粘度および密度は時間に対して一定であると考えられる。このステップは、必要以上に高い成長温度での何らかの望まれない結晶生成または粘度の予想外の低下を確認するのに役立つ。ガラス−セラミックスの最終的な集合および相を決定し、密度測定により収集されたデータと比較して、プロセスがガラス−セラミックスの集合および相にどのように影響するのか判断することができる。
【０３１６】
本明細書において用いられるとき、一定の密度は、０．０９（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０８（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０７（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０６（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０５（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０４（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０３（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０２（ｇ／ｃｍ３）／分以下、０．０１（ｇ／ｃｍ３）／分以下、または０．００（ｇ／ｃｍ３）／分など、０．１０（ｇ／ｃｍ３）／分以下である密度変化速度の絶対値を指す。これらの範囲は、広く開示された範囲に含まれるすべての範囲および部分範囲を含む。
【０３１７】
図４０は、ある実施形態による６つの異なる成長温度における密度の推移を示す。密度がプラトーに達すると、プロセスは完了した、または完了に近いと考えられ、ｘ線回折（ＸＲＤ）などの他の特性評価法を利用してセラミングプロセスの最後のステップの持続時間として確認および使用することができる。高温（すなわち、７８０℃および８００℃）では、おそらく望まれない相の生成または相分離のために、密度が非単調に変化する。
【０３１８】
実施形態によれば、最小撓みを実現するようにガラス−セラミックスセラミングサイクルを変更することが望ましい。様々なセラミングスケジュールについて、セラミングプロセスの間のガラス−セラミックスのｉｎ−ｓｉｔｕ密度測定が図４１に示されている。図４１には、（ｙ軸上に示された）ｇ／ｃｍ３単位の密度が（ｘ軸上に示された）分単位の時間に対してプロットされている。この図は、核形成段階、ランピング段階、および成長段階の間にガラス物品が温度依存の熱膨張および収縮を経るだけでなく、動的な時間依存の非熱収縮も経ることを示す。図４１に示す通り、一定温度の核形成保持の間（すなわち、約１００分から約３５０分まで）、部品は、密度上昇によって示される材料変化のために収縮している。核形成から成長までのランピングの間、密度がまず低下し、次いで速やかに上昇するのが見られ、後者は、速い結晶化により誘起された材料収縮を受けたものである。
【０３１９】
図４２は、図４１に記載の実施形態による様々なセラミングサイクルについて、セラミングプロセスの間のガラス−セラミックスのｉｎ−ｓｉｔｕ粘度測定を示す。図４２において、ｙ軸はｌｏｇ粘度（ｌｏｇ１０）ポアズを示し、ｘ軸は分単位の試験時間を示す。粘度は、核形成段階の間、同様の温度依存および時間依存の非熱的挙動を有する。一定温度の核形成保持の間、粘度は、核形成温度に依存する速度と共に上昇している。ランピングの間、粘度はまず低下し、次いで上昇し、急降下および局所極小を生じる。前駆体ガラスおよびセラミックス化のビーム曲げ粘度（ＢＢＶ）測定データがｉｎ−ｓｉｔｕ粘度測定データと一緒に使用されて、図４３に示す通り、統合されたセラミング粘度モデルができる。図４２に示されたガラスの組成は、以下の表４に示されている。
【０３２０】
【表４】
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【０３２１】
次いで、撓みに対するこれらの粘度変化の影響を理解するために、粘弾性数値シミュレーションが実施形態において実施される。この数値モデリングにより、ランピングの間に発生した面内温度勾配と組み合わさった局所極小粘度が、粘性座屈を誘発し、撓みを引き起こす可能性があることが発見された。図４４Ａ〜４４Ｃは、３つの仮定のサイクル（Ａ、Ｂ、Ｃ）における撓みを示す。サイクルＡは基本ケースであり、サイクルＢは、核形成の間のより高い粘度上昇速度を有し、かつランピングの間のより高い最小粘度を有し、サイクルＣは、核形成の間のより低い粘度上昇速度を有し、かつランピングの間のより低い最小粘度を有する。これらのケースの撓み値はＣ＞Ａ＞Ｂである（それぞれ図４４Ｃ、図４４Ａ、および図４４Ｂに示されている）。より低い最小粘度は、より大きい粘性座屈撓みを発生させることになる。言い換えれば、最小粘度の上昇は、座屈撓みの減少に有益である。
【０３２２】
図４５Ａ〜４５Ｃは、±１０℃の核形成温度および成長温度に対応する３つのセラミングサイクルについて撓みを示す。サイクルＡは核形成温度５６０℃で４時間、成長温度７３０℃で１時間実施され（図４５Ａに示されている）、サイクルＤは核形成温度５７０℃で４時間、成長温度７４０℃で１時間実施され（図４５Ｂに示されている）、サイクルＥは核形成温度５８０℃で４時間、成長温度７５０℃で１時間実施される（図４５Ｃに示されている）。これらのケースの撓み値はＥ＜Ｄ＜Ａである。やはり、これは、最小粘度の上昇が座屈撓みを減少させることになるという同じ傾向を示す。ランピングの間の最小粘度がｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）を上回って保たれるサイクルＥでは、生じた撓みは＜１μｍのように非常に小さい。
【０３２３】
目的が、最小撓みを有する平坦なガラス片をセラミックス化することであるとき、成長ランプの間の最小粘度の値が低いために、他のサイクルよりも、いくつかの実施形態において、サイクルＥが好ましいであろう。核形成相の間のサイクルＥのより低い粘度は、（温度ランプの期間と比べて）温度保持の期間の間のより小さいΔＴのために、座屈を引き起こす可能性が低いことに留意されたい。
【０３２４】
より一般的には、座屈に関連する撓みを最小化するために、いくつかの実施形態において、「成長までのランプ」段階−ここで最も大きいΔＴが観察される−の間により高い「最小粘度」を発生させるサイクルが好ましいであろう。これは、ランプ段階の間の「最小粘度」と呼ぶこともでき、最終撓みに対するその最小値の影響を予測するためにスクリーニングツールとしてこのモデリングを使用することもできる。
【０３２５】
座屈撓みを減少させるための局所極小粘度の上昇に加えて、座屈閾値を上昇させるために何らかの重量拘束力を印加することも可能である。積層構成体において、最上部のガラス片の座屈を防ぐのに十分な重量を積層体の上部上に有すると、下の層も座屈しないことが保証されるであろう。
【０３２６】
部品はセッター材料上に水平に置かれるため、セッターが平坦でない場合、粘性座屈により誘起された撓みに加えて、重力も撓みを発生させる可能性がある。粘性垂れ分析が図４６に示されている。直径３０ｍｍの区域内では、ｌｏｇ粘度１１．０ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ）および０．５時間で、粘性垂れは約１００μｍに達することになる。図４６は、より大きい区域（直径＞３０ｍｍ）／より低粘度（ｌｏｇ粘度＜１１ポアズ（１．１０Ｐａ・ｓ））／より長い持続時間（＞０．５時間）は、粘性垂れ＞１００μｍを発生させることになることを示唆する。セッターが、１００μｍよりも良い平坦度を有する場合、ガラスがそれらの条件で垂れて、セッターに沿うことになる。セッターが、１００μｍよりも大きい平坦度を有する場合、粘性垂れも１００μｍよりも大きくなることになる。したがって、重力により誘起される撓みが最小になるためには、セッターが平坦（例えば、１００μｍ以下）である必要がある。
【０３２７】
目的が、ガラスを３Ｄ形状に成形することであるとき、いくつかの実施形態において、より低い粘度を有するサイクルが好ましいであろうし、成形圧力の印加は、サイクルの間の低粘度の期間と同時に行われるであろう。３Ｄ成形は、核形成前、核形成の間、核形成から成長までのランプの間に、場合によっては成長保持段階の間にも行われてよい。正しい選択は、成形されるべき３Ｄ形状、各段階の間の粘度（温度、時間およびランプ速度に依存する）、および撓みなど、様々な要因に依存し得る。例えば、３Ｄ成形されたガラスのセラミングは、かなりの撓みにつながる可能性があるため、予備核形成されたガラスの生成は、３Ｄ物品の最終セラミックス化後撓みを減少する手段であり得る。
【０３２８】
３Ｄ成形が核形成保持の間に行われるべきとき、サイクルＥは、核形成保持の最初から始まる約１００分間、他のサイクルよりも低い粘度を有するため、サイクルＡおよびＤよりも、いくつかの実施形態において、（図４５Ａ〜４５Ｃを参照して上述した）サイクルＥが好ましいであろう。図４６の結果は、曲線Ｅについて、粘度が重力下で６０分以内に数ｍｍの垂れを引き起こすのに十分に低いことを示す。したがって、核形成保持段階の間に追加の成形圧力を利用して、これらの条件下で多くの３Ｄ形状を成形することができる。１個取り型成形の場合、そのような圧力は、型の側が部分真空または完全真空の形態であり得、または成形型の反対側が正のガス圧（典型的にはＮ２または空気）であり得る。２個取り（または多数個取り）型プレスの場合、圧力は両側から印加される。
【０３２９】
あるいは実施形態において、３Ｄ成形は、核形成から成長までのランプ段階中に完全に行われてよい。そのような場合、サイクルＤおよびＥよりも、いくつかの実施形態においてサイクルＡが好ましいであろう。その場合には、型接触／成形圧力拘束力のために、座屈リスクが依然として管理される。
【０３３０】
核形成の間の成形のために新しいサイクルも想起されるであろう。一例として、サイクルの最後の最終結晶含有量が基本サイクルＡのものと同じままであるように、核形成温度をサイクルの第１の部分の間、５９０℃、６００℃、またはさらに６１０℃までなど、さらに上昇させ、３Ｄ成形を完了させるのにちょうど十分な時間保持し、次いで、残りのサイクルの間（必要に応じて核形成保持の持続時間を短縮して）低下させることができる。より高い温度は、初めにより低い粘度を生じ、より困難な形状の成形をより短い時間量で可能にするであろう。基本ケースと同じ結晶含有量を有することは、相の望ましい分布を有することに加えて、成長までのランプの間の曲線Ａの低粘度が繰り返されて、３Ｄ成形を完了する別の機会を与え得ることを意味するであろう。
【０３３１】
３Ｄ成形およびセラミングは、同じサイクルまたは複数のサイクルにおいて行われてよい。例えば、１つの実施形態では、前駆体ガラスを３Ｄ形状に成形することができ、次いで、別個のサイクルを使用して、３Ｄ物品をセラミックス化することができる。別の実施形態では、ガラスプリフォームを第１のサイクルにおいて部分的または完全に「予備核形成」し、次いで、第２のサイクルにおいて３Ｄ成形することができ、次いで、第２のサイクルまたは第３の別個のサイクルのいずれかにおいてセラミングを完了することができる。３Ｄ成形は一度に１つのガラス物品にのみ行うことができるため、ガラスプリフォームの予備核形成は−同じサイクルにおける核形成および３Ｄ成形に対して−核形成中の積層構成体を可能にすることによりスループットを向上させることができる。
【０３３２】
ガラスプリフォームが完全に予備核形成されるとき、成長までの温度ランプが３Ｄ成形には自然な選択である。先に記載した通り、そのような場合、成長までのランプの間のより低い粘度のため、サイクルＤまたはＥよりも、いくつかの実施形態においてサイクルＡが好ましいであろう。ガラスが部分的にのみ予備核形成されるとき、３Ｄ成形は、核形成の間、成長までのランプの間、または核形成の間に部分的にかつ成長までのランプの間に部分的に行われてよい。
【０３３３】
セラミングサイクルの間の３Ｄ物品の撓みを防ぐために、セラミングは型（一体型、二分割型、または三分割型）で行われてよく、温度勾配は、（例えばグラファイトまたはＳｉＣなどの高熱伝導率材料の型を使用することにより）小さく保たれるべきであり、荷重は、セラミングの間、３Ｄ物品を型に沿ったままにさせるよう印加されるべきである。
【０３３４】
上記で開示した通り、ガラス物品温度の精密な制御が、所望のガラス−セラミックス物品を実現するのに必要である。したがって、実施形態によれば、例えば徐冷窯または炉などの加熱装置内およびガラス積層体内の熱均一性は、プロセスの重要な属性である。例えば、実施形態において、積層体に与えられる温度は、±７℃以下、±６℃以下、±５℃以下、または±４℃以下など、±８℃以下変化し、ここで、温度は、ガラスシート自体について測定される。
【０３３５】
上述の熱均一性を実現するために、フィクスチャ（キャリア、セッター、およびガラス積層体など）を加熱装置に挿入する前に空の加熱装置の内部チャンバに対してサーマルマッピングが実施される。空の加熱装置チャンバのサーマルマッピングは、所望の許容範囲内の熱均一性を維持することができる空間を画定することにより加熱装置チャンバ内の使用可能な加熱空間を決定するために実施される。例えば、プログラムされたサイクル温度から±８℃以下の熱均一性を維持することができない加熱装置チャンバの部分は、ガラス積層体を置くことができる加熱空間から除外されることになる。使用可能な加熱空間を決定するための空の加熱装置チャンバのマッピングに続いて、プログラムされたサイクル温度の所望の温度許容範囲内に所与のガラス積層体内のガラスシートを維持することができるのか判断するために、現在画定されている加熱空間内にフィクスチャが置かれ、ガラス積層体に対する熱均一性が測定される。熱均一性が決定されたら、得られた熱均一性測定値を利用するようにガラス積層体を構成して、加熱空間内に置くことができる。
【０３３６】
これより、加熱装置の内部チャンバ内の熱均一性を決定するための方法を図４７Ａおよび図４７Ｂを参照して説明する。加熱装置のチャンバ内の測定デバイス（例えば熱電対など）の配置により、実施形態において、加熱装置のチャンバの、例えば壁、扉、加熱要素、ベントなどのような加熱装置設計が説明されるべきである。測定デバイスは、そのような設計要素によって引き起こされるいかなる熱不均一性もサーマルマッピングプロセスの間に改善されるように設計要素から離れた位置に置かれるべきである。加えて、測定デバイスは、加熱空間全体の熱均一性を決定することができるように加熱装置のチャンバ内に置かれるべきである。例えば、いかなる「デッドスポット」、すなわち測定値が存在しない位置も最少にするために加熱装置のチャンバ内の多数の位置で測定が行われるように、測定デバイスは加熱装置チャンバ内に置かれるべきである。
【０３３７】
図４７Ａおよび図４７Ｂは、加熱装置のチャンバ内の測定デバイスの水平および垂直配置をそれぞれ示す。初めに、加熱装置のチャンバの設計要素を考慮して、（図４７Ａおよび図４７Ｂに破線内の空間で示された）予想される加熱空間３１０が見積もられる。図４７Ａおよび図４７Ｂに示す通り、予想される加熱空間３１０は、加熱装置のチャンバの上壁、底壁、および側壁の間に空間が存在するように選択される。図４７Ａは、実施形態による測定デバイスの水平配置（すなわち、加熱装置のチャンバの上部または底部からの図）を示す。図４７Ａに示す通り、加熱装置のチャンバの各水平断面に間隔を空けた構成で置かれた１５個の測定デバイス（要素１〜１５）が存在する。図４７Ａに示された実施形態による加熱装置のチャンバ内の測定デバイス１〜１５の水平配置は、加熱装置のチャンバの水平空間の十分なサーマルマッピングを提供すると予想される。しかし、測定デバイスの他の水平構成が代替の実施形態において使用されてよいことが理解されるべきである。
【０３３８】
同様に、図４７Ｂは、加熱装置のチャンバ内の測定デバイスの垂直配置（すなわち、側面図）を示す。図４７Ａに示す通り、３列の測定デバイス−図４７Ｂに「Ｔ」、「Ｍ」、および「Ｂ」でそれぞれ表された上部、中間部、および底部−が、加熱装置のチャンバ内に間隔を空けた構成で置かれる。図４７Ｂに示された実施形態による加熱装置のチャンバ内の上部、中間部、および底部の列の測定デバイスの垂直配置は、加熱装置のチャンバの垂直空間の十分なサーマルマッピングを提供すると予想される。しかし、測定デバイスの他の垂直構成が代替の実施形態において使用されてよいことが理解されるべきである。合わせて見ると、図４７Ａおよび図４７Ｂは、予想される加熱空間３１０の熱特性を十分にマッピングすると予想される、間隔を空けた構成の４５個の測定デバイス（３列−上部、中間部、および底部−の１５個の測定デバイス）を示す。しかし、測定デバイスの他の構成が代替の実施形態において使用されてよいことが理解されるべきである。
【０３３９】
実施形態において、測定デバイスは、予想される加熱空間内の少なくとも各コーナー、すべての中心線、および体積点のすべての中心に配列される。熱的に不均一な設計要素が存在する場合、熱均一性に対するこの要素の効果をマッピングし、この熱的に不均一な設計要素に加熱空間がどのくらい近づいてもよいかを決定するために、そのような要素の近くに追加の測定デバイスが置かれてよい。測定デバイスの垂直配置により、加熱装置のチャンバ内に置かれてよいガラス積層体および／またはフィクスチャの高さが説明されるべきであり、実施形態において、この高さが規定されることになる。加熱装置のチャンバの上面または底面が加熱されるまたは加熱されない場合、隣接する測定デバイスにより、ヒーター要素位置、ならびに測定デバイスの熱応答を乱すまたは妨げる恐れのあるその他の任意の非平面状の表面が説明されるべきである。加熱装置の空のチャンバの垂直間隔は、１つ以上の実施形態において、加熱装置のチャンバの底部３２０から、加熱装置のチャンバの上部３３０から５０〜１００ｍｍの距離まで２５ｍｍ毎である。
【０３４０】
加熱装置の空のチャンバ内に測定デバイスが置かれたら、加熱サイクルが実施される。実施形態によれば、加熱サイクルは、ガラス物品をセラミックス化するためのサイクルと同じ加熱条件を含んでよい。この加熱サイクルの間、測定デバイスは、加熱装置のチャンバ内のそのそれぞれの位置で温度を周期的にまたは一貫して測定する。次いで、加熱装置のチャンバ内の１つ以上の位置が、プログラムされたサイクル温度の所望の許容範囲内、例えば±８℃などに入らないかどうか判断するために、測定デバイスにより測定されるこれらの温度を分析および比較することができる。加熱装置のチャンバの１つ以上の位置が所望の許容範囲内に入らない場合、加熱装置のチャンバのそれらの位置は、セラミングサイクルにおいて使用することができる加熱空間から除外されることになる。実施形態において、加熱装置のチャンバの１つ以上の位置が所望の許容範囲内に入らない場合、測定デバイスを移動させて所望の許容範囲内に入らなかった加熱装置のチャンバ内の位置を除外し、１つ以上の追加の加熱サイクルを実行することにより、追加のサーマルマッピングが実施されてよい。所望の許容範囲内に保つことができる加熱装置のチャンバ内の加熱空間を決定するために、このプロセスは任意の回数繰り返されてよい。
【０３４１】
加熱装置のチャンバのすべての測定された位置が所望の許容範囲内に入るような位置に測定デバイスがあれば、測定デバイスにより画定された加熱装置のチャンバ内の空間が加熱空間と見なされることになる。実施形態において、加熱空間が決定されたら、ガラス積層体およびフィクスチャ（例えばキャリアなど）が加熱空間内に収まるようにこれらを設計および／または構成することができる。次いで、設計されたガラス積層体およびフィクスチャが加熱装置のチャンバ内の加熱空間に入れられ、フィクスチャを収容するために、加熱空間の中心にある測定デバイスは取り出される。加熱空間内の熱均一性に対してフィクスチャが有する効果を決定するために、加熱空間を決定するために使用された加熱サイクルと実施形態において同じである加熱サイクルが実施される。次いで、フィクスチャおよびガラス積層体の効果に対応するように、プログラムされた熱プロファイルに調整を加えることができる。
【０３４２】
実施形態によれば、加熱装置のチャンバ内の加熱空間ならびに熱応答に対するガラス積層体およびフィクスチャの効果が決定された後、ガラス積層体内に測定デバイスを置き、加熱空間ならびに熱応答性に対するガラス積層体およびフィクスチャの効果を決定する先のステップにおいて使用されたあらゆる測定デバイスを取り出すことにより、ガラス積層体内の熱均一性を見出すことができる。
【０３４３】
実施形態によれば、ガラス積層体内の測定デバイス配置は、信頼性の高い再現可能なデータを提供するために重要である。ガラスの熱伝導率は各層内で説明されるはずであり、したがって、セッターと測定デバイスの間にただ１枚のガラスシートを有することは、ガラスシートの十分な熱特性評価を提供することになり、かつ積層体上のセッターの熱影響を捉えることになる。したがって、ガラス積層体の物理的寸法およびサーマルマッピングの所望の詳細による実施形態において、ガラス積層体に含まれる測定デバイスの数は変化することになる。例えば、１つ以上の実施形態において、９個の測定デバイスが積層体内に置かれてよく、ここで、３個の測定デバイスが、上部セッターの下方にあるガラスシートの中心線に沿って置かれ、３個の測定デバイスが、ガラス積層体の幾何学的中心にあるガラスシートの中心線に沿って置かれ、３個の測定デバイスが、底部セッターの上方の１枚のシートであるガラスシートの中心線に沿って置かれる。中心線は、この例において用いられるとき、ガラスシートの２つの縁部に対して実質的に平行であり、かつガラスシートの他の２つの縁部に対して実質的に垂直であり、かつガラスシートの幾何学的中心を横切る、ガラスシートにわたって長手方向に引かれた線である。本明細書において使用される「実質的に平行」および「実質的に垂直」は、製造による縁部の不規則性を考慮したそのような縁部に対して中心線がそれぞれ平行または垂直であることを意味することが理解されるべきである。３個の測定デバイスがガラスシートの中心線に沿って置かれる上記で開示した実施形態では、ある測定デバイス（例えば熱電対など）が、ガラスシートの左側に近い中心線上に置かれ、ある測定デバイスが、ガラスシートの幾何学的中心に置かれ、ある測定デバイスが、ガラスシートの右側に近いガラスシートの中心線に沿って置かれる。当該３枚のガラスシートすべてについて、この構成にしたがう。積層体の中層は典型的には、全積層体の中央値基準を提供する。上記で開示した測定デバイスの構成は単なる例示であり、所望のサーマルマッピングの所望の特異性に応じて他の構成が実施形態において使用されてよいことが理解されるべきである。例えば、熱均一性が厳密に制御されるべき実施形態では、より詳しいサーマルマッピングを得るために、より多くの測定デバイスが各ガラスシート上に置かれることになる。測定デバイスの数がガラスシートの熱プロファイルに実質的に干渉しない限り、任意の数の測定デバイスがガラス積層体内で使用されてよい。次いで、以下でより詳しく論じるように、プログラムされた熱プロファイルに対するガラス応答の熱プロファイルを理解するために、測定のすべての層を測定することができる。
【０３４４】
図４８は、それぞれのガラスシートの幾何学的中心またはその近くに配置された測定デバイスにより測定された、ガラス積層体の上部（すなわち、上部セッターの下方のガラスシート）と、中間部（すなわち、ガラス積層体の幾何学的中心にあるガラスシート）と、底部（すなわち、底部セッターの上方のガラスシート）との間の積層体ガラス温度差（ΔＴ）を示す。そのようなグラフを使用して、温度のずれの大きさおよび位置を理解することができる。図４８は、２枚のそれぞれのセッターの間に６枚のガラスシートが存在するように１８枚のガラスシートと、ガラス積層体内に分散された３枚のセッターとを有するガラス積層体の温度を示す。図４８に示す通り、ガラス積層体の底部の近くに位置するガラスシートは、ガラス積層体の中間部の近くに位置するガラスシートと、ガラス積層体の上部の近くに位置するガラスシートの両方よりも低い温度を有する。色、ヘイズ、応力、相集合などのような予想される属性のセラミング後の計測変動性は、ガラス物品がセラミックス化される時間および温度による影響を受ける可能性があるため、この測定は不可欠になる。したがって、ガラス積層体内のガラスシート間の温度差の理解および制御は、ガラス−セラミックス物品の最終特性に影響を与える。
【０３４５】
予想された熱プロファイルとの温度差は、実施形態において、垂直面内と水平面内の両方で測定および分析される。垂直ΔＴは、典型的には、セッター材料選択、ガラス積層体高さ、ならびにプロセス設備の加熱速度および冷却速度による影響を受ける。水平ΔＴは、典型的には、プロセス設備の不均一性、加熱空間内のガラス積層体の配置、および加熱設計（熱がどのようにガラス積層体に導かれるか）による影響を受ける。実施形態によれば、積層体内のΔＴの制御は、高スループットでガラスシートの均一性を得るために重要である。ΔＴの許容範囲はガラス組成物ならびに最終ガラス−セラミックス物品の所望の属性に応じて変化することになることが理解されるべきである。
【０３４６】
ガラス物品が本明細書に開示および記載のガラス組成物を有する実施形態において、セラミングプロセスの等温保持（「ソーク」とも呼ばれる）段階（すなわち、核形成段階および成長段階に対応する段階）の間、プログラムされた温度プロファイルの±５℃以内にガラス積層体内のΔＴを維持することができる。核形成段階および成長段階の間の等温保持中にΔＴがこの許容範囲外であるとき、生じるセラミングプロセスからの様々なガラス−セラミックスシートは、撓み、湾曲、ヘイズなどのような望ましくない属性を有する可能性がある。図４９は、１８個の測定デバイスを含むガラス積層体による結果を示す。図４９において、ｘ軸は、秒単位で測定された時間であり、右ｙ軸は、℃単位のΔＴであり、左ｙ軸は、℃単位のガラスシートの温度である。プロットされた線の密な群は、ガラスシートの温度（左ｙ軸に対応）を表し、プロットされた線のより広い群は、ガラスシートのΔＴ（右ｙ軸に対応）を示す。図４９に示す通り、ガラス積層体が周囲温度付近から約５７０℃まで加熱される第１のランピングサイクルの間、ガラス積層体内の数枚のガラスシートのΔＴ−プログラムされたセラミング温度から測定される−は４０℃を超える。しかし、ランピングサイクルが完了し、等温保持が始まった後、ガラスシートのΔＴは減少し、等温保持の間、±５℃またはそれ未満に維持される。実施形態において、セラミングサイクルは、得られたΔＴ測定値に基づいて変更される。
【０３４７】
例えば、１つ以上の実施形態において、ΔＴが±５℃以内である場合に、プログラムされた等温保持の持続時間が実施されることが望ましい。図４９に示す通り、ガラス積層体のΔＴが、プログラムされたセラミングサイクルの±５℃以内である前に、約５７０℃の等温保持が始まる。したがって、ΔＴが±℃以内である場合に当初の持続時間の等温保持が実施されるように、プログラムされた等温保持が延長されてよい。非限定的な例として、約５７０℃の等温保持が４時間の持続時間を有するように当初プログラムされた場合、ガラス積層体を±５℃以内のΔＴで４時間の持続時間の間保持する（すなわち、当初プログラムされた等温保持持続時間と整合する）ことが望ましいであろう。これを実現するために、ガラス積層体が±５℃以内のΔＴに達するのにかかる時間を補うために、等温保持が４時間を越えて延長されなければならないこともある。等温保持が変更される時間量は、図４９に示されたように収集されたデータを使用し、全ガラス積層体のΔＴが±５℃以内になるのにかかる時間量を決定して決定することができる。１つ以上の実施形態において、核形成段階の間の等温保持の持続時間は、＋９％、＋８％、＋７％、＋６％、＋５％、＋４％、＋３％、＋２％、または＋１％など、＋１０％まで変更されてよい。
【０３４８】
上述の説明と同様に、図４９は、約５７０℃〜約７５０℃のランプサイクルの間のΔＴが±５℃を超え、ガラス積層体内の特定のガラスシート内では２０℃超に達することがあることを示す。しかし、約５７０℃の核形成段階の間の等温保持のケースでもそうであったが、ΔＴはしばらくすると、成長段階の間の約７５０℃の等温保持で±５℃以内に戻る。約５７０℃の等温保持のケースでもそうであったが、実施形態において、ガラス積層体を±５℃以内のΔＴで成長段階の間の等温保持の当初のプログラム持続時間の間維持することが望ましいであろう。したがって、ガラス積層体が±５℃以内のΔＴで成長段階等温保持の当初プログラムされた持続時間の間維持されるように、成長段階等温保持の持続時間を上述の通り変更することができる。１つ以上の実施形態において、成長段階の間の等温保持の持続時間は、＋９％、＋８％、＋７％、＋６％、＋５％、＋４％、＋３％、＋２％、または＋１％など、＋１０％まで変更されてよい。
【０３４９】
図５０は、実施形態によるガラス積層体の熱応答を詳細に見た図である。様々なランピングサイクルおよび冷却サイクルの間のガラス積層体内の個々のシートの温度の差が図５０のグラフ内の拡大図に示されている。この情報は、プログラムされた加熱プロファイルにガラス積層体がどのように熱応答するのか理解するのを助ける。移行の間のプログラムされた加熱プロファイルからのガラスシートの測定温度のずれは、ガラスの属性に影響を与えることも、与えないこともあるが、所望の熱プロファイルを実現するために熱加工設備が電力出力１００％またはその近くで稼働している場合、このずれがプロセスを制限することがある。このデータを使用して、最終ガラス−セラミックス物品の属性を改善または維持する目的で熱プロファイルを微調整することができる。
【０３５０】
加熱装置のチャンバ内およびガラス積層体内の温度プロファイルは、セラミングサイクルの間に使用されるプログラムされた加熱プロファイルを変更するために様々な実施形態において使用することができる重要な情報を提供する。いくつかの実施形態において、プログラムされた加熱プロファイルに対するこれらの変更は、例えば撓み、湾曲、ヘイズ、透明性などのような最終ガラス−セラミックス物品の属性を改善することになる。しかし、他の実施形態において、プログラムされた加熱サイクルに対するこれらの変更は、最終ガラス−セラミックス物品の属性に影響しないことがあるが、セラミングプロセスのスループットを改善することがある。しかし、他の実施形態において、プログラムされた加熱サイクルを測定される温度均一性に基づいて変更する必要はないことがある。例えば、一部の最終製品は、非常に透明で平坦なガラス物品を必要とする、要求が非常に厳しい許容範囲を有する。そのような製品については、プログラムされた加熱サイクルを変更することが望ましいであろう。しかし、他の最終製品は、ガラスの透明性、色、平坦度、および応力に対してより広い許容範囲を有することがある。そのような製品については、プログラムされた加熱サイクルをガラス積層体内の熱均一性に基づいて変更することは望ましくないであろう。
【０３５１】
上記で詳しく論じた通り、実施形態において、プログラムされた加熱サイクルを収集された熱均一性データに鑑みて変更することが望ましいであろう。しかし、ガラス積層体内の熱均一性を制御することも可能であろう。上述の通り、積層構成体、セッター材料、セッター構成（セッター材料で作製された中間層を上部セッターと底部セッターの間に挿入するなど）などを改変することにより、垂直ΔＴを制御することができる。ガラス積層体内の熱均一性を制御することができる別の方法は、セラミングサイクルにおいて多段階加熱を使用することによる。多段階加熱を使用することによる核形成段階および／または成長段階の間のランプ速度の減速により、ガラス積層体はよりゆっくり加熱され、したがって、ガラスシートの熱均一性は向上されることになる。多段階加熱の例示的な実施形態は以下で開示される。
【０３５２】
ガラスシートの熱均一性は、加熱速度緩和によって加熱の間に加熱源（例えば輻射ヒーター、対流ヒーターなど）を複数の中間レベルに設定することにより改善することができる。この多段階加熱操作の有効性は、単一のキャリア上の９個の積層体および各積層体内の２３枚のガラスシートに対して能力を仮定したフルスケールの徐冷窯熱モデルを使用して評価することができる。室温から核形成条件までの加熱について、９段階加熱スキームが研究され、各段階における制御されたヒーター温度レベルが表５にまとめられている。ガラスシート温度変動の著しい減少が、ヒーターが５７０℃の核形成温度に設定されている１段階加熱と比較して図５１に示されている。多段階加熱については、加熱速度が低減され、より長い加熱時間が、目標核形成温度を達成するのに必要である。述べた９段階加熱については、核形成温度に達するのに１８０分かかるが、１段階加熱は１００分間実施される。多段階加熱を最適化して、著しい量の加熱時間を追加せずに望ましいレベル未満に熱変動を低減することができる。
【０３５３】
【表５】
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【０３５４】
多段階ヒーター設定を成長段階加熱にも適用して、ガラスシート上の熱変動性を低減することができる。同じ効果が図５２に示されており、この図は、３段階ヒーター設定により最大ガラスシート温度変動が４０℃超から約２５℃まで低減されることを示す。３段階加熱の実際のヒーター温度設定は６２０℃、６８０℃、および７４０℃である一方、１段階加熱については、ヒーターは７４０℃の一定レベルに設定される。
【０３５５】
ガラス−セラミックス製品の応力要件および撓み要件を満たすために、実施形態において、成長後冷却の間の熱変動性を低いレベルに維持することは重要である。高温のガラス積層体から熱が放射される熱環境を制御することにより、冷却速度を緩和することができ、これは、潜在的にガラスシート熱変動性を低減する。徐冷窯操作において、これは、冷却段階の間、ヒーターを複数の中間レベルに設定することにより実施することができる。多段階の冷却の有効性は、大量生産能力を仮定したフルスケールの徐冷窯熱モデルを使用して評価される。１段階冷却と比較して図５３に示す通り、ガラスシート温度変動性の著しい減少が達成される。多段階冷却は４段階で行われ、ヒーターは、それぞれ６６５℃、５９０℃、５１５℃および４４０℃に制御される。１段階冷却については、ヒーターは３００℃に設定される。多段階冷却の１つのトレードオフは、冷却速度がより低いこと、またはより長い時間が、目標出口温度を達成するのに必要であることである。述べた４段階の冷却については、平均冷却速度は、１段階冷却のケースの５．３℃より低い３．３℃である。
【０３５６】
上記の開示に鑑みて、ガラス積層体の熱均一性は、ガラス積層体、セッター、および中間層の構成により部分的に制御することができる。加えて、ガラス積層体の熱均一性は、核形成温度および成長温度までガラス積層体を加熱するために使用される加熱サイクルにより部分的に制御することができる。ΔＴを±５℃以内に制御することが望ましいときなど、熱均一性に対する許容範囲が狭いセラミングサイクルにおいて、これらの制御のうちの１つ以上が使用されてよい。
【０３５７】
図５４は、様々な目標粘度に対するＡＶＣサイクルと比べた、２つの等温ステップおよび直線的な加熱速度を有する従来得られたセラミングサイクル（ＣＯＲと表示）を示す。重なり合う核形成ステップおよび成長ステップによって示される通り、ＡＶＣ法には等温ステップが存在せず、温度は、移行ステップよりも比較的低い速度で上昇する。これは、全セラミング持続時間を短縮するのにも役立つ。
【０３５８】
図５５は、図５４に示す同じ従来のＣＯＲサイクルおよびＡＶＣサイクルについて密度の推移を示す。予想される通り、密度は核形成ステップの間一定のままであり、したがって、結晶が成長し始めるまで最小の変形／流れ勾配が観察される。次いで、移行は、避けられない非単調な挙動が密度の急な低下と共に観察される従来の方法とは異なり、より滑らかな傾向にしたがう。
【０３５９】
ガラスセラミックス物品の特性
実施形態において、ガラスセラミックス物品が、その１つ以上の表面上に圧縮応力層を有するために強化されてよい。ここで図５６を参照すると、第１の表面１０２と、厚さ（ｔ）だけ離れた対向する第２の表面１０４とを有する強化ガラス−セラミックス物品１００の例示的な側断面図が示されている。実施形態において、強化ガラス−セラミックス物品１００はイオン交換されており、かつ第１の表面１０２から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる圧縮応力（ＣＳ）層１０６（または第１の領域）を有する。いくつかの実施形態において、図５６．１に示す通り、このガラス−セラミックス物品１００は、第２の表面１０４から圧縮深さＤＯＣ’まで延びる圧縮応力（ＣＳ）層１０８も有する。ＤＯＣとＤＯＣ’の間には引張応力下の中央張力領域１１０も存在する。いくつかの実施形態において、ＤＯＣおよびＤＯＣ’は、０＊ｔ超〜０．３＊ｔ、０＊ｔ〜０．２５＊ｔ、０＊ｔ〜０．２＊ｔ、０＊ｔ〜０．１５＊ｔ、０＊ｔ〜０．１＊ｔ、０＊ｔ〜０．０５＊ｔ、０．０５＊ｔ〜０．３＊ｔ、０．０５＊ｔ〜０．２５＊ｔ、０．０５＊ｔ〜０．２＊ｔ、０．０５＊ｔ〜０．１５＊ｔ、０．０５＊ｔ〜０．１＊ｔ、０．１＊ｔ〜０．３＊ｔ、０．１＊ｔ〜０．２５＊ｔ、０．１＊ｔ〜０．２＊ｔ、０．１＊ｔ〜０．１５＊ｔ（式中、ｔは、ガラスセラミックス物品１００の厚さである）の範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内でよい。例えば、圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ、ＤＯＣ’）は、０．０５＊ｔ、０．０６＊ｔ、０．０７＊ｔ、０．０８＊ｔ、０．０９＊ｔ、０．１＊ｔ、０．１１＊ｔ、０．１２＊ｔ、０．１３＊ｔ、０．１４＊ｔ、０．１５＊ｔ、０．１６＊ｔ、０．１７＊ｔ、０．１８＊ｔ、０．１９＊ｔ、０．２＊ｔ、０．２１＊ｔ、０．２２＊ｔ、０．２３＊ｔ、０．２４＊ｔ、０．２５＊ｔ、０．２６＊ｔ、０．２７＊ｔ、０．２８＊ｔ、０．２９＊ｔ、または０．３＊ｔ超であり得る。他の実施形態において、圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ、ＤＯＣ’）は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内である。いくつかの実施形態において、圧縮応力層の深さは、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５５ｍｍまたは０．６ｍｍ以上である。いくつかの実施形態において、ＤＯＣはＤＯＣ’と同じでよい。他の実施形態において、ＤＯＣはＤＯＣ’と異なっていてよい。
【０３６０】
実施形態において、ガラスセラミックス物品は、１８０ＭＰａ超、１８５ＭＰａ超、１９０ＭＰａ超、１９５ＭＰａ超、２００ＭＰａ超、２０５ＭＰａ超、２１０ＭＰａ超、２１５ＭＰａ超、２２０ＭＰａ超、２２５ＭＰａ超、２３０ＭＰａ超、２３５ＭＰａ超、２４０ＭＰａ超、２４５ＭＰａ超、または２５０ＭＰａ超など、１７５ＭＰａ超の圧縮応力（ＣＳ）を有してよい。実施形態において、ガラスセラミックス物品は、１８０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、１８５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、１９０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、１９５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２０５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２１０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２１５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２２０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２２５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２３０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２３５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２４０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、または２４５ＭＰａ〜２５０ＭＰａなど、１７５ＭＰａ〜２５０ＭＰａのＣＳを有してよい。実施形態において、ガラスセラミックス物品は、２００ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２４５ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２４０ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２３５ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２３０ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２２５ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２２０ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２１５ＭＰａ、２００ＭＰａ〜２１０ＭＰａ、または２００ＭＰａ〜２０５ＭＰａなど、１７５ＭＰａ〜２５０ＭＰａのＣＳを有してよい。
【０３６１】
いくつかの実施形態において、最大中央張力（ＣＴ）は、８０ＭＰａ超〜１８０ＭＰａの範囲内である。いくつかの実施形態において、最大ＣＴは、８０ＭＰａ、９０ＭＰａ、１００ＭＰａ、１１０ＭＰａ、１２０ＭＰａ、１３０ＭＰａ、１４０ＭＰａ、１５０ＭＰａ、１６０ＭＰａ、または１７０ＭＰａ以上である。いくつかの実施形態において、最大ＣＴは、８０ＭＰａ超〜１８０ＭＰａ、８０ＭＰａ超〜１７０ＭＰａ、８０ＭＰａ超〜１６０ＭＰａ、８０ＭＰａ超〜１５０ＭＰａ、８０ＭＰａ超〜１４０ＭＰａ、１００ＭＰａ〜１８０ＭＰａ、１００ＭＰａ〜１７０ＭＰａ、１００ＭＰａ〜１６０ＭＰａ、１００ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、１００ＭＰａ〜１４０ＭＰａ、１１０ＭＰａ〜１８０ＭＰａ、１１０ＭＰａ〜１７０ＭＰａ、１１０ＭＰａ〜１６０ＭＰａ、１１０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、１１０ＭＰａ〜１４０ＭＰａ、１２０ＭＰａ〜１８０ＭＰａ、１２０ＭＰａ〜１７０ＭＰａ、１２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａ、１２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、１２０ＭＰａ〜１４０ＭＰａ、１３０ＭＰａ〜１８０ＭＰａ、１３０ＭＰａ〜１７０ＭＰａ、１３０ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲内またはその間の任意の範囲内および部分範囲内であり得る。
【０３６２】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品の貯蔵引張エネルギーは、２２Ｊ／ｍ２超〜６０Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜５５Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜５０Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜４５Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜４０Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜３５Ｊ／ｍ２、２２Ｊ／ｍ２超〜３０Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜６０Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜５５Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜５０Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜４５Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜４０Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜３５Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２〜３０Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜６０Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜５５Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜５０Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜４５Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜４０Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２〜３５Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２〜６０Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２〜５５Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２〜５０Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２〜４５Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２〜４０Ｊ／ｍ２、４０Ｊ／ｍ２〜６０Ｊ／ｍ２、４０Ｊ／ｍ２〜５５Ｊ／ｍ２、４０Ｊ／ｍ２〜５０Ｊ／ｍ２、４０Ｊ／ｍ２〜４５Ｊ／ｍ２、４５Ｊ／ｍ２〜６０Ｊ／ｍ２、４５Ｊ／ｍ２〜５５Ｊ／ｍ２、４５Ｊ／ｍ２〜５０Ｊ／ｍ２の範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内である。いくつかの実施形態において、貯蔵引張エネルギーは、２２Ｊ／ｍ２、２３Ｊ／ｍ２、２４Ｊ／ｍ２、２５Ｊ／ｍ２、３０Ｊ／ｍ２、３５Ｊ／ｍ２、４０Ｊ／ｍ２、４５Ｊ／ｍ２、５０Ｊ／ｍ２、または５５Ｊ／ｍ２以上であり得る。
【０３６３】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、０．２ｍｍ〜４ｍｍ、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、０．２ｍｍ〜２ｍｍ、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．２ｍｍ〜１ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．９ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、０．３ｍｍ〜４ｍｍ、０．３ｍｍ〜３ｍｍ、０．３ｍｍ〜２ｍｍ、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．３ｍｍ〜１ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、０．４ｍｍ〜４ｍｍ、０．４ｍｍ〜３ｍｍ、０．４ｍｍ〜２ｍｍ、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．４ｍｍ〜１ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．９ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．５ｍｍ〜４ｍｍ、０．５ｍｍ〜３ｍｍ、０．５ｍｍ〜２ｍｍ、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．５ｍｍ〜１ｍｍ、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍ、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．８ｍｍ〜４ｍｍ、０．８ｍｍ〜３ｍｍ、０．８ｍｍ〜２ｍｍ、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．８ｍｍ〜１ｍｍ、１ｍｍ〜２ｍｍ、１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内の厚さｔを有する。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、実質的に平面状かつ平坦でよい。他の実施形態において、ガラス−セラミックス物品は成形されてよく、例えば、２．５Ｄまたは３Ｄ形状を有してよい。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、均一な厚さを有してよく、他の実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、均一な厚さを有さなくてよい。
【０３６４】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品の破壊靭性は、１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．１ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．２ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．３ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．４ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．５ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍ、１．０ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．１ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．２ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．３ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．４ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．５ＭＰａ√ｍ〜１．９ＭＰａ√ｍ、１．０ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍ、１．１ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍ、１．２ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍ、１．３ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍ、１．４ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍ、１．５ＭＰａ√ｍ〜１．８ＭＰａ√ｍの範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内である。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品の破壊靭性は、１．０ＭＰａ√ｍ、１．１ＭＰａ√ｍ、１．２ＭＰａ√ｍ、１．３ＭＰａ√ｍ、１．４ＭＰａ√ｍ、１．５ＭＰａ√ｍ、１．６ＭＰａ√ｍ、１．７ＭＰａ√ｍ、１．８ＭＰａ√ｍ、または１．９ＭＰａ√ｍ以上である。
【０３６５】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品のヤング率は、９５ＧＰａ〜１１０ＧＰａ、９５ＧＰａ〜１０５ＧＰａ、９５ＧＰａ〜１００ＧＰａ、１００ＧＰａ〜１１０ＧＰａ、１００ＧＰａ〜１０５ＧＰａ、１０５ＧＰａ〜１１０ＧＰａの範囲内ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内である。いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品のヤング率は、９５ＧＰａ、９６ＧＰａ、９７ＧＰａ、９８ＧＰａ、９９ＧＰａ、１００ＧＰａ、１０１ＧＰａ、１０２ＧＰａ、１０３ＧＰａ、１０４ＧＰａ、１０５ＧＰａ、１０６ＧＰａ、１０７ＧＰａ、１０８ＧＰａ、または１０９ＧＰａ以上である。
【０３６６】
いくつかの実施形態において、上述の破片試験（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍサンプルに基づく）の適用時、ガラス−セラミックス物品は、５個未満の破片、４個未満の破片、または３個未満の破片に割れる。
【０３６７】
いくつかの実施形態において、ガラス−セラミックス物品は、１つ以上のイオン交換法を使用して化学的に強化することができる。これらの実施形態において、（１つ以上の）圧縮応力層を有する１つ以上の表面を与えるために、ある特定の組成および温度を有する１つ以上のイオン交換媒体（例えば溶融塩浴）に、そのようなガラス−セラミックス物品の１つ以上の表面をある指定の期間供することにより、イオン交換を行うことができる。いくつかの実施形態において、イオン交換媒体は、ガラス−セラミックス物品中に存在するイオン（例えばアルカリ金属イオン）よりも大きいイオン（例えばアルカリ金属イオン）を含む溶融浴であり、ここで、溶融浴由来のより大きいイオンは、ガラス−セラミックス物品内のより小さいイオンと交換されて、ガラス−セラミックス物品内に圧縮応力を与え、それによってガラス−セラミックス物品の強度を向上させる。
【０３６８】
いくつかの実施形態において、１ステップイオン交換プロセスを使用することができ、他の実施形態において、多ステップイオン交換プロセスを使用することができる。いくつかの実施形態において、１ステップイオン交換プロセスと多ステップイオン交換プロセスの両方について、イオン交換媒体（例えば溶融浴）は、１００質量％のナトリウム含有塩（例えば、ＮａＮＯ３）を含むことができ、または混合塩浴、例えばナトリウム含有塩（例えば、ＮａＮＯ３）とカリウム含有塩（例えばＫＮＯ３）の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、溶融塩浴が、３質量％〜１００質量％、３質量％〜９５質量％、３質量％〜９０質量％、３質量％〜８５質量％、３質量％〜８０質量％、３質量％〜７５質量％、５質量％〜１００質量％、５質量％〜９５質量％、５質量％〜９０質量％、５質量％〜８５質量％、５質量％〜８０質量％、５質量％〜７５質量％、１０質量％〜１００質量％、１０質量％〜９５質量％、１０質量％〜９０質量％、１０質量％〜８５質量％、１０質量％〜８０質量％、１０質量％〜７５質量％、２０質量％〜１００質量％、２０質量％〜９５質量％、２０質量％〜９０質量％、２０質量％〜８５質量％、２０質量％〜８０質量％、２０質量％〜７５質量％、３０質量％〜１００質量％、３０質量％〜９５質量％、３０質量％〜９０質量％、３０質量％〜８５質量％、３０質量％〜８０質量％、３０質量％〜７５質量％の範囲内、ならびにその間のすべての範囲内および部分範囲内のナトリウム含有塩（例えば、ＮａＮＯ３）を含むとき。いくつかの実施形態において、他のナトリウム塩およびカリウム塩、例えばナトリウムもしくはカリウムの亜硝酸塩、リン酸塩、または硫酸塩などがイオン交換溶液中で使用されてよい。
【０３６９】
イオン交換プロセスが実施された後、ガラス−セラミックスの表面の組成は、生成されたままのガラス−セラミックス（すなわち、イオン交換プロセスを経る前のガラス−セラミックス）の組成とは異なり得ることが理解されるべきである。これは、生成されたままのガラス−セラミックス中の１つのタイプのアルカリ金属イオン、例えばＬｉ＋またはＮａ＋などが、より大きいアルカリ金属イオン、例えばそれぞれＮａ＋またはＫ＋などで置き換えられた結果として起こる。しかし、ガラス−セラミックス物品の深さの中心またはその近くのガラス−セラミックスの組成は、実施形態において、生成されたままのガラス−セラミックスの組成を依然として有することになる。
【０３７０】
実施形態において、ガラスセラミックス物品の撓みは、撓みが決定されるべきガラスセラミックス物品の対角線測定値の関数として測定することができる。対角線は、ガラスセラミックス物品の最大表面積を有する表面上で測定される。例えば、ガラスセラミックス物品が、実質的に長方形（例えば、丸みを帯びた角を有する長方形または同種のもの）を有する場合、撓み測定において言及した対角線が、実質的に長方形の表面の対角線として測定されることになる。別の例として、ガラス物品が、円形の表面を有する場合、対角線は、円の直径である。さらなる例として、ガラス物品が、長円形の表面を有する場合、対角線は、長円形の表面の円周上の１つの点から長円形の表面上の別の点まで引くことができる最も長い直線である。したがって、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用する実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、以下を満たす撓みを有することができる：
撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）。
撓み値の単位はμｍなど、対角線が測定される単位に基づくことになることが理解されるべきである。
【０３７１】
ガラスセラミックス物品の対角線に基づく撓みの上記の測定に合わせて、実施形態において、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、１５６ｍｍ×７６ｍｍシートについて測定された１０５μｍ未満、１００μｍ未満、９５μｍ未満、９０μｍ未満、８５μｍ未満、８０μｍ未満、７５μｍ未満、７０μｍ未満、６５μｍ未満、６０μｍ未満、５５μｍ未満、または５０μｍ未満など、１１０μｍ未満の撓みを有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、１５６ｍｍ×７６ｍｍシート上で５０μｍ〜１００μｍ、５５μｍ〜１００μｍ、６０μｍ〜１００μｍ、６５μｍ〜１００μｍ、７０μｍ〜１００μｍ、７５μｍ〜１００μｍ、８０μｍ〜１００μｍ、８５μｍ〜１００μｍ、５０μｍ〜９０μｍ、または９５μｍ〜１００μｍなど、４５μｍ〜１００μｍの撓みを有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、１５６ｍｍ×７６ｍｍシート上で４５μｍ〜９０μｍ、４５μｍ〜８５μｍ、４５μｍ〜８０μｍ、４５μｍ〜７５μｍ、４５μｍ〜７０μｍ、４５μｍ〜６５μｍ、４５μｍ〜６０μｍ、４５μｍ〜５５μｍ、または４５μｍ〜５０μｍなど、４５μｍ〜９５μｍの撓みを有することができる。
【０３７２】
実施形態において、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、シート厚さ１ｍｍ当たり２８ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２６ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２４ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２２ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２０ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり１８ｎｍ未満のリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり１６ｎｍ未満のリタデーション、またはシート厚さ１ｍｍ当たり１５ｎｍ未満のリタデーションなど、シート厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力を有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、シート厚さ１ｍｍ当たり１８ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２０ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２２ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２４ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーション、またはシート厚さ１ｍｍ当たり２８ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーションなど、シート厚さ１ｍｍ当たり１５ｎｍ〜３０ｎｍのリタデーションの応力を有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、シート厚さ１ｍｍ当たり１５ｎｍ〜２５ｎｍのリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり１８ｎｍ〜２５ｎｍのリタデーション、シート厚さ１ｍｍ当たり２０ｎｍ〜２５ｎｍのリタデーション、またはシート厚さ１ｍｍ当たり２２ｎｍ〜２５ｎｍのリタデーションの応力を有することができる。
【０３７３】
実施形態において、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、以下の式を満たすヘイズを有することができる：
ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２。
上記の式中、ｔは、ガラスセラミックス物品の厚さ（ｍｍ）である。
【０３７４】
上記の式は、図８９に示す通り実験的に決定された。実施形態によれば、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、厚さ０．８ｍｍにおいて０．２８未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．２６未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．２４未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．２２未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．２０未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１８未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１６未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１４未満、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１２未満、または厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０未満など、厚さ０．８ｍｍにおいて０．３０未満のヘイズを有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２６、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２４、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２２、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２０、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．１８、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．１６、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．１４、または厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．１２など、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２８のヘイズを有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、厚さ０．８ｍｍにおいて０．１０〜０．２０のヘイズを有することができる。ガラスセラミックス物品のヘイズは、コーティングまたは他の改変を含まないガラスセラミックス物品自体について測定される。
【０３７５】
実施形態において、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、以下の式を満たすヘイズを有することができる：
透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）。
上記の式中、ｔは、ガラスセラミックス物品の厚さ（ｍｍ単位）である。
【０３７６】
実施形態によれば、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、０．８ｍｍの厚さにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の８５％超、８８％超、９０％超、９３％超、９５％超、または９８％超の光透過を有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、０．８ｍｍの厚さにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の７５％超〜９３％、７５％超〜９０％、７５％超〜８８％、７５％超〜８５％、７５％超〜８３％、７５％超〜８０％、または７５％超〜７８％など、７５％超〜９５％の光透過を有することができる。本明細書において先に論じた通り、ガラスセラミックス物品の透過は、コーティングまたは他の改変を含まないガラスセラミックス物品自体について測定される。加えて、本明細書に開示の透過百分率は、４５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の電磁放射の各波長における電磁放射の透過のパーセントである。
【０３７７】
実施形態において、本明細書に開示および記載のセラミングサイクル、ガラス前駆体成分、セッター構成、および積層構成体を使用することにより、形成されたガラスセラミックス物品は、荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８５ｋｇｆ（約６．７７ｋＮ）超、６９０ｋｇｆ（約６．８２ｋＮ）超、６９５ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ）超、７００ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ）超、７０５ｋｇｆ（約６．９１ｋＮ）超、７１０ｋｇｆ（約６．９６ｋＮ）超、７１５ｋｇｆ（約７．０１ｋＮ）超、７２０ｋｇｆ（約７．０６ｋＮ）超、７２５ｋｇｆ（約７．１１ｋＮ）超、７３０ｋｇｆ（約７．１６ｋＮ）超、７３５ｋｇｆ（約７．２１ｋＮ）超、７４０ｋｇｆ（約７．２６ｋＮ）超、７４５ｋｇｆ（約７．３１ｋＮ）超、または７５０ｋｇｆ（約７．３５ｋＮ）超など、６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有することができる。実施形態において、形成されたガラスセラミックス物品は、荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．７７ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、６９０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．８２ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、６９５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７００ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７０５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．９１ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７１０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約６．９６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７１５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．０１ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７２０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．０６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７２０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．０６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７２５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．１１ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７３０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．１６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７３５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．２１ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、７４０ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．２６ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）、または７４５ｋｇｆ〜７５０ｋｇｆ（約７．３１ｋＮ〜約７．３５ｋＮ）など、６８０ｋｇｆ超〜７５０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ超〜約７．３５ｋＮ）の硬度を有することができる。
【０３７８】
最終製品
本明細書に開示のガラス−セラミックス物品は、ディスプレイを有する物品（またはディスプレイ物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステム、ウェアラブルデバイス（例えば、腕時計）および同種のものを含む民生用電子機器）、建築物品、輸送物品（例えばインテリアディスプレイカバー、窓、またはフロントガラスとしての使用のための、例えば、自動車、列車、航空機、航洋船など）、器具物品、または一定の透過性、耐引掻性、耐摩耗性もしくはそれらの組合せを必要とする任意の物品などの別の物品に組み込まれてよい。本明細書に開示の強化ガラス−セラミックス物品のいずれかを取り込んでいる例示的な物品が図５７Ａおよび図５７Ｂに示されている。具体的には、図５７Ａおよび図５７Ｂは、前面２０４、背面２０６、および側面２０８を有するハウジング２０２と、少なくとも部分的にまたは全体的にハウジング内にあり、かつ少なくともコントローラと、メモリと、ハウジングの前面にあるまたは隣接するディスプレイ２１０とを含む電気部品（図示せず）と、ディスプレイの上にあるようにハウジングの前面にあるまたはその上にあるカバー基板２１２とを含む民生用電子デバイス２００を示す。いくつかの実施形態において、カバー基板２１２またはハウジング２０２の一部のうちの少なくとも１つは、本明細書に開示のガラス−セラミックス強化物品のいずれかを含んでよい。
【０３７９】
したがって、本明細書に記載の様々な実施形態を使用して、従来法にしたがってセラミックス化されたガラス物品と比べてガラスセラミックス物品内の応力に悪影響を与えずに、またはガラスセラミックス物品内の応力をさらに改善しながら、優れた光学的品質および減少した撓みを有するガラスセラミックス物品を生産することができる。そのようなガラスセラミックス物品は、その強度性能および高い透過値のために、ポータブル電子デバイスにおける使用に特に非常に適しているであろう。
【実施例】
【０３８０】
様々な実施形態が以下の実施例によりさらに明らかにされる。
【０３８１】
実施例１
上記の表３に挙げた組成物３の組成を有する、０．８ｍｍの厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。サンプルを室温からおよそ５６０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、４時間保持した。次いで、サンプルを７３０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、１時間保持し、ガラス−セラミックス物品を形成した。次いで、９５質量％のＮａＮＯ３と５質量％のＫＮＯ３とを含む４７０℃の溶融塩浴中でガラス−セラミックスサンプルをイオン交換した。第１のサンプルを２時間イオン交換し、第２のサンプルを４時間イオン交換し、第３のサンプルを７時間イオン交換し、第４のサンプルを１６時間イオン交換し、第５のサンプルを２４時間イオン交換した。サンプルのそれぞれの応力プロファイルが図５８に示されており、ＣＴは正の応力として示されており、ＣＳは負の応力として示されている。１６時間イオン交換されたサンプルは、約１３５ＭＰａの最大ＣＴ、約３７Ｊ／ｍ２の貯蔵引張応力を有しており、破片試験に供されたとき２個の破片に割れた。
【０３８２】
実施例２
表３に挙げた組成物３および以下の表６に挙げる比較組成物１の組成を有する、０．８ｍｍの厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。
【０３８３】
【表６】
2021531229.tif 000009
【０３８４】
次いで、ガラスサンプルを室温からおよそ５６０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、４時間保持した。次いで、サンプルを７３０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、１時間保持し、ガラス−セラミックス物品を形成した。次いで、９５質量％のＮａＮＯ３と５質量％のＫＮＯ３とを含む４７０℃の溶融塩浴中でガラス−セラミックスサンプルをイオン交換した。第１のセットのサンプルを２時間イオン交換し、第２のセットのサンプルを４時間イオン交換し、第３のセットのサンプルを７時間イオン交換し、第４のセットのサンプルを１６時間イオン交換し、第５のサンプル（組成物３のみ）を２４時間イオン交換した。図５９は、ｘ軸上のイオン交換時間に対するｙ軸上の各サンプルの最大ＣＴを示すプロットである。組成物３から作製されたガラス−セラミックス物品は、およそ１３５ＭＰａの最大ＣＴを達成したのに対し、比較組成物１から作製されたガラス−セラミックス物品は、９０ＭＰａ超の所望の最大ＣＴを達成しなかった（これは約７０ＭＰａに達した）。理論に縛られるものではないが、組成物３中のより高いモル％のＺｒＯ２により、組成物３から作製されたガラス−セラミックスは、より高いＣＴを達成することができたと考えられる。理論に縛られるものではないが、１．７モル％以上のＺｒＯ２濃度は、９０ＭＰａ超の最大ＣＴおよび２２Ｊ／ｍ２超の貯蔵引張エネルギーを有するイオン交換されたガラス−セラミックス物品をもたらすと考えられる。
【０３８５】
実施例３
上記の表３に挙げた組成物１の組成を有する、０．８ｍｍの厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。サンプルを室温からおよそ５７０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、４時間保持した。次いで、サンプルを７４０℃まで５℃／分の加熱速度で加熱し、１時間保持し、ガラス−セラミックス物品を形成した。ガラス−セラミックス物品を室温まで５℃／分の冷却速度で冷却した。ガラス−セラミックス物品の相集合は、約１２＋／−２質量％の残留ガラス；４４＋／−２質量％のペタライト結晶相、および４４＋／−２質量％の二ケイ酸リチウム結晶相であった。すべての他の結晶相（例えば、ペタライトおよび二ケイ酸リチウム以外）の和は１質量％未満であった。図６０は、相集合のリートベルト解析を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）結果である。図６１に示す通り可視波長内のガラス−セラミックスの透過は９０％であった。
【０３８６】
実施例４
上記の表３に挙げた組成物１の組成を有する、０．８の厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。相集合およびヘイズと共に以下の表７に示す熱処理サイクルにサンプルを供した。見て分かる通り、熱処理サイクルは相集合およびヘイズに影響する。特に、二ケイ酸リチウムおよびペタライト以外の結晶相の質量％がガラス−セラミックス物品の１質量％未満であるとき、ヘイズは０．２を下回る。
【０３８７】
【表７】
2021531229.tif 000010
【０３８８】
実施例５
上記の表３に挙げた組成物１の組成を有する、０．８の厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。以下の表８に示す熱処理サイクルにサンプルを供した。相集合は以下の表９に示す。この実施例の熱処理サイクルは、２ステップ熱サイクルの代わりに３ステップ熱サイクルが存在するという点で実施例４の熱処理サイクルとは異なる。特に、サンプルは、核形成温度より高く、かつ結晶化温度より低い中間温度で保持される。この実施例は、所望の相集合−二ケイ酸リチウムおよびペタライト以外の結晶相の質量％がガラス−セラミックス物品の１質量％未満である−を２ステップ熱処理サイクルの代わりに３ステップ熱処理サイクルにより実現できることを示す。
【０３８９】
【表８】
2021531229.tif 000011
【０３９０】
【表９】
2021531229.tif 000012
【０３９１】
実施例６
上記の表３に挙げた組成物１の組成を有する、０．８の厚さを有する前駆体ガラスサンプルを生成した。以下の表１０に示す熱処理サイクルにサンプルを供した。相集合は以下の表１１に示す。この実施例の熱処理サイクルは、サンプルが核形成温度で保持されず、結晶化温度に達するまで様々な温度まで様々な加熱速度で加熱されるという点で実施例４の熱処理サイクルとは異なる。この実施例は、所望の相集合−二ケイ酸リチウムおよびペタライト以外の結晶相の質量％がガラス−セラミックス物品の１質量％未満である−をこの代替の熱処理サイクルにより実現できることを示す。
【０３９２】
【表１０】
2021531229.tif 000013
【０３９３】
【表１１】
2021531229.tif 000014
【０３９４】
実施例７
ガラスシートを重ねて積層した後、ペタライトおよび二ケイ酸リチウムの少なくとも２つの主結晶相と可能性のある副結晶相ならびに残留ガラス相を含むガラス−セラミックスの生成につながる「セラミングサイクル」によりその積層体を熱処理することによりガラス−セラミックスシートを生産した。本明細書に開示および記載の底部セッターと、重ねたガラスシートと、上部セッターとを含む積層体内の平坦なセッターの間にガラスシートが積層されるプロセスを使用して、このガラス−セラミックスシートを生産した。積層体は、１つまたはいくつかの中間層（すなわち、本明細書に記載のガラスシートの間に置かれた追加のセッター）を含んでもよい。熱処理プロセスの間のガラスシート間のくっつきを回避し、かつセラミング後の低応力および低撓みを可能にするために、ガラスシートは、積層される前に本明細書に開示の剥離剤でコーティングされる。熱処理パラメータ（セラミングの間に関与する異なるステップの時間および温度）、ならびにセラミングの間の積層体全体にわたる熱均一性も、低撓みおよび低応力、ならびに光学的および機械的属性の所望の組合せを有するシートの生産にとって極めて重要である。
【０３９５】
本明細書に記載のガラス−セラミックスの属性の組合せは、サイクル「ＣＯＲ」（上述の５７０℃／４時間＋７４０℃／１時間）により高さ１０枚のシートの積層体にセラミックス化された、以下の表１２に示す組成物のシートについて示されている。積層構成体は、底部セッターと、１０枚のシートと、上部セッターとを含む。これらの結果を示すため、シートに底部（シート１）から上部（シート１０）まで番号を付与する。この実施例において、キャリア上に３個のガラス積層体を置き、上記で論じたセラミングサイクル「ＣＯＲ」にしたがうように設定された徐冷窯にこのキャリアを通すことによりセラミングを行った。セラミング前の初期のガラスシート寸法は６４０×２５０×１．１１ｍｍである。図６２に示す通り積層体から異なる位置からサンプルを採取し、平坦度（撓み）、ヘイズ、ＸＲＤによる相集合および硬度について測定した。
【０３９６】
【表１２】
2021531229.tif 000015
【０３９７】
ＥＭＤゲージを使用して、生産されたシートの平坦度を部品サイズで測定した。セラミング後のガラス−セラミックスシートは、図６３に示されたパターンにしたがって寸法１５６×７６ｍｍ（厚さは、セラミックス化されたシートの初期厚さに依存する）の１２個の部品に切断される。積層体内の異なる位置のシートについて部品１、３、５、１０および１２上で（積層体の底部から上部へ）測定された部品サイズ平坦度（ＰＳＦ）が図６４および図６５に示されている。
【０３９８】
図６３に示された異なる位置から採取されたサンプルを厚さ０．８ｍｍまで研磨した。ヘイズメーター（ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ  ｉ）を使用して部品について測定されたヘイズは、図６６に示す通り、積層体内の異なる位置のすべての部品について０．２を下回った。
【０３９９】
サンプルを積層体内のこれらの異なる位置からさらに採取し、粉末に砕き、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により測定した。リートベルト法を適用して、結晶相集合を定量化した。積層体全体にわたって、ガラス−セラミックスは、１０質量％〜２０質量％の残留ガラス相（図６７）と、３９質量％を上回る二ケイ酸リチウム（図６８）と、ペタライト（図６９）と、上述の３質量％未満の他の何らかの結晶相とを含む。この実施例に記載のガラス−セラミックスのＸＲＤ回折パターンは図７０に示されている。
【０４００】
図６２に示された位置から採取され、厚さ０．８ｍｍまで研磨されたサンプルをイオン交換し、圧縮応力（ＣＳ）、中央張力（ＣＴ）、および圧縮層の深さ（ＤＯＣ）を測定した（４０５ｎｍで動作するＯｒｉｈａｒａ  ＳＬＰ  ２０００）。結果は、それぞれ図７１〜７３に示されており、２７０ＭＰａを上回るＣＳ、９０ＭＰａを上回るＣＴおよび１３０μｍを上回るＤＯＣを示す。
【０４０１】
ＣＯＲサイクルによりセラミックス化された積層体内の異なる位置から採取されたサンプルについて、厚さ０．８ｍｍのイオン交換されたサンプルについて測定されたビッカース硬度（ビッカース圧子、荷重２００ｇ）は、図７４に示す通り、すべてのサンプルについて７００ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ）を上回る。
【０４０２】
ＧＦＰ光学ゲージを使用して、ｎｍのリタデーションとして表される複屈折による応力を積層体内のセラミックス化されたフルシート内で測定した。４５０枚の厚さ１．１ｍｍのシートについて測定された最大および平均応力の結果が図７５に示されており、最大応力値は典型的には、その厚さで＜２５ｎｍである。
【０４０３】
組成物ａから製造され、箱形炉内で「ＣＯＲ」サイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックスサンプルについてシェブロンノッチ付きショートバー（ＣＮＳＢ）（ロードセル：５０ポンド（約２３ｋｇ）を備えたＭＴＳ  Ｓｉｎｔｅｃｈ  ２／Ｇ装置）により測定された破壊靭性（臨界応力強度、ＫＩＣ）は、表１３に示す通り、平均で１．１４ＭＰａ＊ｍ１／２である。
【０４０４】
【表１３】
2021531229.tif 000016
【０４０５】
別の例において、上記で開示した中間層構成を有する、セラミングサイクルＳＣ２０（図７６参照）によりセラミックス化された組成物ａのシートの積層体から異なる位置からサンプルを採取した。厚さ０．８ｍｍまで研磨されたサンプルのヘイズ（図７７）をＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｈａｚｅ−ｇａｒｄ）を使用して測定し、すべてのサンプルについてヘイズ＜０．２を示した。リートベルト法を用いて粉末状サンプルのＸＲＤを測定して、生産されたガラス−セラミックスシート中の残留ガラス相（図７８）、二ケイ酸リチウム（図７９）、およびペタライト（図８０）を定量化した。異なるセラミングサイクルについてイオン交換前に厚さ０．８ｍｍまで研磨されたサンプルについて測定された硬度が図８１に示されている。異なるシート、および異なるセラミングサイクルによりセラミックス化されたガラス−セラミックスシートの積層体内のシート内の異なる位置から採取されたイオン交換されたサンプルについての硬度が図８２および図８３に示されており、すべてビッカース硬度＞７００ｋｇｆ（約６．８６ｋＮ）（ビッカース圧子、荷重２００ｇ）を示す。積層構成体で生産されたすべてのこれらのガラス−セラミックスは、本開示に記載の属性の組合せを示す。
【０４０６】
上述のすべての属性に加えて、生産されたガラス−セラミックスは、４５０〜８００ｎｍの範囲内の光透過＞８５％によって特徴付けられる高い光透過性を示す（図８４参照）。
【０４０７】
厚さ２．５５ｍｍのガラスシートから生産された、ＣＯＲサイクルにより高さ４枚のシートの積層体に積層されたガラス−セラミックスシートについて測定された部品サイズ平坦度、（厚さ２．３ｍｍにおける）ヘイズ、および複屈折による応力が、それぞれ図８５〜８７に示されている。
【０４０８】
それらのガラス−セラミックスにおけるヘイズは、測定されたサンプルの厚さに依存し、ＳＣ３２サイクル（図７６参照）により中間層８＋６構成（底部セッター／シート８枚／中間層セッター／シート６枚／上部セッター）を有する積層体にセラミックス化された厚さ１．８２ｍｍのシートから採取されたサンプルのヘイズ値を示す図８８に示す通り、ヘイズ％は、サンプルの厚さと共に増加する。サンプルを厚さ１．５ｍｍでまず製造し、ヘイズを測定し、次いで厚さ０．８ｍｍまで薄くし、ヘイズを再測定した。明らかに、より薄いサンプルについて測定されるとヘイズがより低くなることが分かる。本発明に記載のガラス−セラミックスのヘイズは、図８９に示された傾向曲線よりも低く、これは、これらの材料の厚さに伴うヘイズの推移を示す（ここで厚さは、ヘイズを測定するために使用された研磨されたサンプルの厚さに対応する）。異なるセラミングサイクルについて、異なる厚さで測定されたヘイズが図９０に示されている。
【０４０９】
本開示にしたがって生産されたガラス−セラミックスについて測定された他の特性も厚さ依存性であることに留意されたい。特に、複屈折による応力は、測定されたサンプルの厚さに比例する。本発明の場合、この応力は、測定されたシート厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍを下回るリタデーションのままである。
【０４１０】
さらなる例として、サイクルＳＣ３２により積層構成１２＋１２（底部セッター／シート１２枚／中間層セッター／シート１２枚／上部セッター）で１．１１ｍｍ厚のシートを積層することによりセラミックス化されたサンプルの部品サイズ平坦度データが図７６に示されている。平坦度は、図９１に示す通り１００μｍ（＝０．１ｍｍ）を下回ったままである。０．８ｍｍ厚の研磨されたサンプルについてのヘイズは、積層体内の異なる位置において＜０．２のままであり（図９２Ａ〜９２Ｃ）、相集合は、ＸＲＤにより測定された１０質量％〜２０質量％の残留ガラス相と、＞３９質量％の相１および相２のそれぞれ（それぞれ二ケイ酸リチウムおよびペタライト）と、＜３質量％の他の何らかの相とを含んだままである（図９３）。このサイクルによりセラミックス化されたサンプルの硬度データが図８１〜８３に示されている。
【０４１１】
異なるセラミックス化サイクルおよびスズ含有または非含有ガラス組成物変種（組成物ａおよびｂ）のＸＲＤリートベルトの結果の他の例が図９４に示されている。すべてのこれらのケースにおいて、ペタライト相および二ケイ酸リチウム相は＞３９質量％に達し、他の結晶相は＜３質量％に、残留ガラス相は１０〜２０質量％になる（粉末状サンプルについて測定）。
【０４１２】
ラマン分光法も使用して、得られたガラス−セラミックス内の相集合の特性決定を行った。異なるセラミングサイクルにより生産されたガラス−セラミックスについて測定された、ペタライト、二ケイ酸リチウム（ＬＳ２）、ケイ酸リチウム（ＬＳ）およびリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）の結晶相の特徴的なピークを示すスペクトルの一例が図９５に示されている。リン酸リチウム相は、これらのガラス−セラミックス上でＸＲＤ法により検出されないが、ラマンにより明らかにされる。ラマンスペクトルを使用して、得られた結晶相に特徴的なピークのピーク高さおよびその比を用いて、製造されたガラス−セラミックス中の異なる相を定量化することができる。ピーク高さ測定の一例が図９６に示されている。図９７に示されたセラミングサイクルを用いて製造されたガラス−セラミックスは、１．１〜１．３のリン酸リチウムに対するペタライトのラマンピーク高さ比、および１〜１．２のリン酸リチウムに対する二ケイ酸リチウムのラマンピーク高さ比を有する（図９７参照）。
【０４１３】
本開示に記載のガラス−セラミックスの機械的性能が図９８〜１００に示されている。１０００グリット、１８０グリットおよび８０グリットにおいて表面衝撃装置を使用して損傷導入後の４点で決定された印加破壊応力は、０．７５ｍｍの厚さにおいて比較ガラスと比べて、これらのガラスセラミックスの改善された性能を示した（図９８）。１８０および８０グリット上の漸増平面落下（図９９）は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＣｌｕｂＭｅｈｄ落下試験パックを使用した１８０グリットと８０グリットの両方のサンドペーパー上の厚さ０．６ｍｍおよび０．６５ｍｍにおけるこれらのガラス−セラミックスの性能が、０．７５ｍｍにおける比較例の性能を超えることを示す。生産されたガラス−セラミックスは、図１００に示す通り、Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＣｌｕｂＭｅｈｄパックを使用した８０グリットのサンドペーパー上の落下性能において、比較ガラスと比べて＞５０％の改善を示し、この比較ガラスは、より小さい厚さについては本実施例よりも高いＣＴを有していた。
【０４１４】
９７２６を上回る高破壊靭性およびＣＴを有するガラスとＭａｘｗｅｌｌ  ＧＣを比較する、高強度を有するより薄いカバーガラスを可能にする改善された落下性能およびスラッパー性能を示すイオン交換条件、応力プロファイル特性および機械的な結果が表１４および１５に示されている。
【０４１５】
【表１４】
2021531229.tif 000017
【０４１６】
【表１５】
2021531229.tif 000018
【０４１７】
特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正および変形を行うことができることが当業者には明らかになるであろう。したがって、本明細書に記載の様々な実施形態の修正および変形が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内であるならば、本明細書がそのような修正および変形を包含することが意図される。
【０４１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０４１９】
実施形態１  
ガラスセラミックス物品であって、
二ケイ酸リチウム結晶相と、
ペタライト結晶相と、
残留ガラス相と
を含み、
撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、
ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、
ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と、
４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と
を有する、ガラスセラミックス物品。
【０４２０】
実施形態２  
１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内の破壊靭性を有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２１】
実施形態３  
荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２２】
実施形態４  
強化されており、かつ１７５ＭＰａ超の圧縮応力を有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２３】
実施形態５  
８０ＭＰａ以上の中央張力を有する、実施形態４記載のガラスセラミックス物品。
【０４２４】
実施形態６  
０＊ｔ〜０．３＊ｔ（式中、ｔは、前記ガラスセラミックス物品の厚さである）の圧縮深さを有する、実施形態４記載のガラスセラミックス物品。
【０４２５】
実施形態７  
２０質量％超の前記二ケイ酸リチウム結晶相を含む、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２６】
実施形態８  
２０質量％超の前記ペタライト結晶相を含む、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２７】
実施形態９  
５質量％〜３０質量％の前記残留ガラス相を含む、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２８】
実施形態１０  
１５６ｍｍ×７６ｍｍガラス物品について測定された１００μｍ未満の撓みを有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４２９】
実施形態１１  
ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍ未満のリタデーションの応力を有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４３０】
実施形態１２  
厚さ０．８ｍｍにおいて測定された０．２０未満のヘイズを有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４３１】
実施形態１３  
厚さ０．８ｍｍにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の８５％超の光透過を有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４３２】
実施形態１４  
０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有する、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４３３】
実施形態１５  
リン酸リチウム結晶相を含む、実施形態１記載のガラスセラミックス物品。
【０４３４】
実施形態１６  
透明な表面を備える電子デバイスであって、前記透明な表面が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有するガラスセラミックス物品を含み、前記ガラスセラミックス物品が、
二ケイ酸リチウム結晶相と、
ペタライト結晶相と、
残留ガラス相と
を含み、前記ガラスセラミックス物品が、
撓み（μｍ）＜（３．６５×１０−６／μｍ×対角線２）（式中、対角線は、μｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の対角線測定値である）と、
ガラスセラミックス物品厚さ１ｍｍ当たり３０ｎｍ未満のリタデーションの応力と、
ヘイズ（％）＜０．０９９４ｔ＋０．１２（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と、
４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の光透過（％）＞０．９１×１０（２−０．０３ｔ）（式中、ｔは、ｍｍ単位の前記ガラスセラミックス物品の前記厚さである）と
を有する、電子デバイス。
【０４３５】
実施形態１７  
１．０ＭＰａ√ｍ〜２．０ＭＰａ√ｍの範囲内の破壊靭性を有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４３６】
実施形態１８  
荷重２００ｇにおいてビッカース圧子により測定された６８０ｋｇｆ（約６．６７ｋＮ）超の硬度を有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４３７】
実施形態１９  
強化されており、かつ１７５ＭＰａ超の圧縮応力を有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４３８】
実施形態２０  
８０ＭＰａ以上の中央張力を有する、実施形態１９記載のガラスセラミックス物品。
【０４３９】
実施形態２１  
０＊ｔ〜０．３＊ｔ（式中、ｔは、前記ガラスセラミックス物品の厚さである）の圧縮深さを有する、実施形態１９記載のガラスセラミックス物品。
【０４４０】
実施形態２２  
２０質量％超の前記二ケイ酸リチウム結晶相を含む、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４１】
実施形態２３  
２０質量％超の前記ペタライト結晶相を含む、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４２】
実施形態２４  
５質量％〜３０質量％の前記残留ガラス相を含む、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４３】
実施形態２５  
１５６ｍｍ×７６ｍｍシートについて測定された１００μｍ未満の撓みを有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４４】
実施形態２６  
シート厚さ１ｍｍ当たり２５ｎｍ未満のリタデーションの応力を有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４５】
実施形態２７  
厚さ０．８ｍｍにおいて測定された０．２０未満のヘイズを有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４６】
実施形態２８  
厚さ０．８ｍｍにおいて測定された４５０ｎｍ〜８００ｎｍの電磁放射波長の８５％超の光透過を有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【０４４７】
実施形態２９  
０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有する、実施形態１６記載のガラスセラミックス物品。
【図１】
2021531229.tif 000019
【図２】
2021531229.tif 000020
【図３】
2021531229.tif 000021
【図４】
2021531229.tif 000022
【図５】
2021531229.tif 000023
【図６】
2021531229.tif 000024
【図７】
2021531229.tif 000025
【図８】
2021531229.tif 000026
【図９】
2021531229.tif 000027
【図１０】
2021531229.tif 000028
【図１１】
2021531229.tif 000029
【図１２】
2021531229.tif 000030
【図１３】
2021531229.tif 000031
【図１４】
2021531229.tif 000032
【図１５】
2021531229.tif 000033
【図１６】
2021531229.tif 000034
【図１７】
2021531229.tif 000035
【図１８】
2021531229.tif 000036
【図１９】
2021531229.tif 000037
【図２０】
2021531229.tif 000038
【図２１Ａ】
2021531229.tif 000039
【図２１Ｂ】
2021531229.tif 000040
【図２２】
2021531229.tif 000041
【図２３】
2021531229.tif 000042
【図２４】
2021531229.tif 000043
【図２５】
2021531229.tif 000044
【図２６】
2021531229.tif 000045
【図２７】
2021531229.tif 000046
【図２８】
2021531229.tif 000047
【図２９Ａ】
2021531229.tif 000048
【図２９Ｂ】
2021531229.tif 000049
【図３０】
2021531229.tif 000050
【図３１】
2021531229.tif 000051
【図３２】
2021531229.tif 000052
【図３３】
2021531229.tif 000053
【図３４】
2021531229.tif 000054
【図３５Ａ】
2021531229.tif 000055
【図３５Ｂ】
2021531229.tif 000056
【図３６】
2021531229.tif 000057
【図３７】
2021531229.tif 000058
【図３８】
2021531229.tif 000059
【図３９】
2021531229.tif 000060
【図４０】
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【図４１】
2021531229.tif 000062
【図４２】
2021531229.tif 000063
【図４３】
2021531229.tif 000064
【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
2021531229.tif 000066
【図４４Ｃ】
2021531229.tif 000067
【図４５Ａ】
2021531229.tif 000068
【図４５Ｂ】
2021531229.tif 000069
【図４５Ｃ】
2021531229.tif 000070
【図４６】
2021531229.tif 000071
【図４７Ａ】
2021531229.tif 000072
【図４７Ｂ】
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【図４８】
2021531229.tif 000074
【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
2021531229.tif 000082
【図５７Ａ】
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【図５７Ｂ】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
2021531229.tif 000099
【図７３】
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【図７４】
2021531229.tif 000101
【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２Ａ】
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【図９２Ｂ】
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【図９２Ｃ】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【国際調査報告】
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