(57)【要約】熱強化及び化学強化ガラス系物品の開示である。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の表面及び第１の表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、非ゼロかつ厚さの一部に沿って変化する、金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域と、第１のＣＳ領域の金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上の圧縮深さまで延びる領域とを有している。１つ以上の実施形態において、第１の表面の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って、１００μｍまでの芯振れ精度（ＴＩＲ）で平坦である。消費者向け電子製品、ラミネート体、及びラミネート体を含む車両の開示に加え、ガラスシートを強化する方法も開示されている。
2019503978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
前記第１の表面からＤＯＣまで延びる熱強化領域であって、前記第１の表面から層深さ（ＤＯＬ）まで延びる化学強化領域を含む領域と、
を有し、
前記ＤＯＣが、前記ＤＯＬより大きく、前記ＤＯＣが約０．１７ｔ以上であることを特徴とする物品。
【請求項２】
前記厚さｔが、約２ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１記載のガラス系物品。
【請求項３】
約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有することを特徴とする、請求項１又は２記載のガラス系物品。
【請求項４】
約１ＧＰａ以上の表面ＣＳ、及び約７５ＭＰａ以上の最大中央張力（ＣＴ）を有することを特徴とする、請求項３記載のガラス系物品。
【請求項５】
約６Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有することを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項６】
前記ＤＯＬにおいて、約１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を更に有することを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項７】
約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示すことを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項８】
約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示すことを特徴とする、請求項１〜７いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項９】
前記第１の表面が、該表面の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って、１００μｍまでの芯振れ精度（ＴＩＲ）で平坦であり、
℃単位の軟化温度Ｔｓｏｆｔ、℃単位のアニーリング温度Ｔａｎｎｅａｌ、及びＴｆｓで示される、前記ガラスシートの前記第１の表面で測定される表面仮想温度であって、℃単位及び（Ｔｆｓ−Ｔａｎｎｅａｌ）／Ｔｓｏｆｔ−Ｔａｎｎｅａｌ）で与えられる無次元の表面仮想温度パラメータθＳで表された場合の仮想温度を有するガラスを含み、前記パラメータθＳが０．２０〜０．９であることを特徴とする、請求項１〜８いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項１０】
前記第１の表面が、１０×１０μｍの領域にわたり、約０．２〜１．５ｎｍのＲａ粗さを有することを特徴とする、請求項１〜９いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項１１】
前記第１の表面で測定した前記表面仮想温度が、前記ガラスの転移温度より少なくとも５０℃高いことを特徴とする、請求項１〜１０いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項１２】
ガラスシートを強化する方法であって、
転移温度を有するガラスシートを、固体又は液体物質を含まない間隙を横断する伝導によって、前記ガラスシートを離れる２０％を超える熱エネルギーが、間隙を横断してヒートシンクに受け取られるように、前記ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させ、前記転移温度より高い温度から前記転移温度より低い温度に冷却して、熱強化ガラス物品を形成するステップと、
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記熱強化ガラス物品が、前記熱強化ガラスシートの厚さの３％以上除去されずに化学強化されることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ガラスシートを冷却するステップが、約−２７０℃／秒以上の速度で冷却するステップを含むことを特徴とする、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
前記熱強化ガラス物品が、厚さ及び該厚さの０．１７倍以上のＤＯＣを有することを特徴とする、請求項１２〜１４いずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、ガラス系層の第１の表面から、約１０マイクロメートル以上であるＤＯＬまで延びる、化学強化領域を生成することを特徴とする、請求項１２〜１５いずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
消費者向け電子製品であって、
前面、背面、及び側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に、前記ハウジングの内部に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、及び前記ハウジングの前記前面又は該前面に隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品と、
前記ディスプレイ上に設けられるように、前記ハウジングの前記前面又はその上方に設けられたカバー物品であって、前記カバーガラス系物品が、請求項１〜１１いずれか１項記載のガラス系物品を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項１８】
第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含むラミネート体であって、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、請求項１〜１１いずれか１項記載のガラス系物品を含むことを特徴とするラミネート体。
【請求項１９】
開口部及び該開口部に配置されたラミネート体を含む車両であって、
前記ラミネート体が、第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含み、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、請求項１〜１１いずれか１項記載のガラス系物品を含むことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年３月４日出願の米国仮特許出願第６２／３０３６０８号、２０１６年１月２９日出願の米国仮特許出願第６２／２８８８２７号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に援用されるものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、向上した薄厚の熱強化及び化学強化ガラス物品、及びガラス基体を強化する向上した方法に関し、より具体的には、深い圧縮深さと高い表面圧縮応力とを同時に示す薄厚ガラス物品に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
熱強化ガラス物品は、ガラス基体をガラスの転移温度より高い温度に加熱し、ガラスの厚さによって絶縁され、かなり低い熱伝導率で基体内部領域がより遅い速度で冷却される間、基体の表面を急速に冷却する（「焼き入れする」）ことによって強化される。この冷却の差異によって、熱強化ガラス物品の表面領域に、その中央領域の残留引張応力に平衡する残留圧縮応力（ＣＳ）が生じる。
【０００４】
熱強化は、イオン拡散等のプロセスによって、表面近傍領域のガラスの化学組成を変えることによって、表面圧縮応力を発生させる化学強化プロセスと区別される。一部のイオン拡散ベースのプロセスにおいて、表面近傍のより小さいイオンをより大きいイオンに交換して、表面上又は表面近傍にＣＳ（負の引張応力とも称する）を与えることによって、得られたガラス物品の外側部分を強化することができる。
【０００５】
熱強化及び化学強化プロセスは、２種類のガラスを組み合わせることによって、ガラス物品の外側部分が強化又は改質される、機械的ガラス強化プロセスと区別される。かかるプロセスにおいて、異なる熱膨張率を有するガラス組成の層が、熱いうちに、互いに結合又はラミネートされる。例えば、より低い熱膨張率（ＣＴＥ）を有する溶融ガラス層間に、より高いＣＴＥを有する溶融ガラスを挟むことによって、ガラスが冷えると、ガラス内部の正の張力が、ガラスの外側の層を圧縮し、ここでも表面にＣＳを形成して正の引張応力のバランスをとる。
【０００６】
強化ガラス物品は、強化されていないガラス物品と比較して利点を有している。強化ガラス物品の表面圧縮応力は、非強化ガラスよりも大きな破砕耐性をもたらす。強度の増加は、概して表面の圧縮量に比例する。ガラス物品が、その厚さに対し強化が十分なレベルであれば、仮にシートが破砕した場合、シートが鋭いエッジを有する大きい又は細長い断片ではなく、鈍いエッジを有する小さい断片に分割される。確立された様々な標準に定義されているように、ガラスが十分に小さい破片又は「ダイス」に砕けるガラスは、安全なガラスとして知られており、しばしば「完全強化」ガラス、又ときには単に「強化」ガラスと呼ばれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
少なくとも熱強化ガラス物品において、強化の度合いが、ガラスシートの表面と中央との間の温度差に依存するため、所与の応力を得るためには、ガラスが薄ければ薄い程、より速い冷却速度が必要である。また、薄いガラスは、概して、破砕時において、小粒子にダイシングするためには、表面ＣＳ及び中央引張応力又は中央張力（ＣＴ）のより高い最終値を必要とする。従って、公知の熱強化プロセスを単独又は他の強化プロセスと組み合わせて使用して、薄いガラス物品（すなわち、約３ｍｍ以下の厚さを有する物品）において、所望のダイシング挙動を達成することは、不可能ではないにしても非常に困難であった。更に、かかる薄いガラス物品は、しばしば傷や亀裂核の形成及び／又は成長を防止する高い表面圧縮応力を示さない。従って、薄いガラス物品が、深い圧縮深さを示す一方、高い表面圧縮応力も示す必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の態様は、熱強化及び化学強化ガラス系物品に関連している。本開示において、ガラス系基体は、概して強化されておらず、ガラス系物品は、概して（例えば、熱強化及び／又は化学強化によって）強化されたガラス系基体を意味する。
【０００９】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の表面及び第１の表面に対向し、厚さ（ｔ）を画成する第２の表面を有している。第１及び第２の対向表面は、物品の対向主面を含むことができる。一部の実施形態において、ガラス系物品の厚さｔは約２ｍｍ未満又は約１．２ｍｍ未満である。一部の実施例において、ガラス系物品は、ミリメートルで示される長さｌ、及びミリメートルで示される幅ｗを有し、厚さｔは１未満かつｗ未満であり、ｌ及びｗは、各々少なくとも１０ｍｍである。一部の実施例において、ｌ及びｗのいずれか一方又は両方が、少なくとも４０ｍｍである。１つ以上の実施形態によれば、比ｌ／ｔ及び比ｗ／ｔの各々が、１０／１以上である。
【００１０】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、非ゼロかつ厚さの一部に沿って変化する金属酸化物濃度を有する第１のＣＳ領域、及び第２のＣＳ領域を含んでいる。１つ以上の実施形態において、第１のＣＳ領域において濃度が変化する金属酸化物が、指定された厚さの範囲に沿って応力を発生させる。一部の実施形態において、この金属酸化物は、ガラス系物品のすべての金属酸化物のうちの最大イオン径を有することができる。換言すれば、変化する濃度を有する金属酸化物は、ガラス系物品にイオン交換される金属酸化物であってよい。１つ以上の実施形態において、第２のＣＳ領域は、一定の金属酸化物濃度領域を含むことができる、換言すれば、非ゼロかつ第１のＣＳ領域に沿って変化する金属酸化物を実質的に含んでいない。本明細書において、「非ゼロかつ第１のＣＳ領域に沿って変化する金属酸化物を実質的に含んでいない」とは、第２のＣＳ領域に存在する金属酸化物が、約０．１モル％未満であることを意味する。一部の実施形態において、第２のＣＳの組成は、第２のＣＳ領域の厚さ全体にわたって実質的に一定である。１つ以上の実施形態において、第２のＣＳ領域は、第１のＣＳ領域から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延び、ＤＯＣは約０．１７・ｔ以上である。一部の実施形態において、金属酸化物の濃度は非ゼロかつ第１の表面から厚さの部分に沿って、約０・ｔより大きく約０．１７・ｔ未満、又は０．０１・ｔより大きく約０．１・ｔの範囲の深さまで変化する。
【００１１】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の表面からＤＯＣに延びる熱強化領域、及び第１の表面から層深さ（ＤＯＬ）まで延びる化学強化領域を含んでいる。本明細書において、「熱強化領域」とは、主として熱強化プロセスに起因する圧縮応力を示す領域を含んでいる。かかる熱強化領域は、化学強化に起因する圧縮応力も示すことができる（例えば、ガラス系物品のより深い領域へ侵入する金属イオンは、ある程度の応力に寄与する可能性があるが、かかる応力は、領域の全圧縮応力に対する主要な寄与ではない）。本明細書において、「化学強化領域」は少なくとも部分的に化学強化プロセスによって発生する圧縮応力を示す領域を含んでいる。かかる化学強化領域は、熱強化プロセスに起因する圧縮応力もある程度示すことができる。一部の実施形態のＤＯＣはＤＯＬより大きく、ＤＯＣは約０．１７・ｔ以上である。
【００１２】
本明細書において、ＤＯＣは、ガラス系物品の応力が、圧縮応力から引張応力に変化する深さを意味する。ＤＯＬは、化学強化の結果生じる応力を意味する。ＤＯＣにおいて、応力が圧縮応力から引張応力に交差するため応力値ゼロを示す。
【００１３】
当技術分野で一般に使用されている慣習によれば、圧縮は負（＜０）の応力として示され、張力は正（＞０）の応力として示されるが、本明細書の説明を通し、ＣＳは正又は絶対値、即ちＣＳ＝|ＣＳ|として示し、ＣＴも絶対値、即ちＣＴ＝|ＣＴ|として示す。
【００１４】
一部の実施形態において、ガラス系物品の表面ＣＳは、約４００ＭＰａ以上、又は約６００ＭＰａ以上とすることができる。１つ以上の実施形態において、表面ＣＳは、約１ＧＰａ以上とすることができる。一部の実施形態において、ガラス系物品は、約７５ＭＰａ以上、更には８０ＭＰａ以上の最大ＣＴを示す。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は約６Ｊ／ｍ２以上又は約１０Ｊ／ｍ２以上の蓄積引張エネルギーを含んでいる。
【００１５】
１つ以上の実施形態のガラス系物品は、ＤＯＬに等しい深さにおいて、１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を示すことができる。１つ以上の特定の実施形態において、ＣＳが約１５０ＰＭａ以上であるＤＯＬは、約１０マイクロメートル以上（又は、約０．０１・ｔ以上）とすることができる。
【００１６】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の表面であって、第１の表面の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って、１００μｍまでの芯振れ精度（ＴＩＲ）で平坦である表面を有している。１つ以上の実施形態において、第１の表面は、１０×１０μｍの領域にわたり、約０．２〜１．５ｎｍのＲａ粗さを有している。
【００１７】
一部の実施形態において、ガラス系物品は、℃単位の軟化温度Ｔｓｏｆｔ、℃単位のアニーリング温度Ｔａｎｎｅａｌ、及びＴｆｓで示される、第１の表面で測定される表面仮想温度であって、℃単位及び（Ｔｆｓ−Ｔａｎｎｅａｌ）／Ｔｓｏｆｔ−Ｔａｎｎｅａｌ）で与えられる無次元の表面仮想温度パラメータθＳで表された場合の仮想温度を有するガラスを含み、パラメータθＳは０．２０〜０．９である。
【００１８】
一部の実施形態において、第１の表面上で測定したＴｆｓが、ガラスのガラス転移温度より少なくとも５０℃高い。１つ以上の実施形態において、第１の表面上で測定したＴｆｓが、ガラスのガラス転移温度より少なくとも７５℃高い。
【００１９】
本明細書に記載のガラス系物品は、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３又はＰ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の様々な組み合わせを含む組成を有することができる。
【００２０】
本開示の第２の態様は、ガラス系シートを強化する方法に関連している。１つ以上の実施形態において、本方法は、転移温度を有するガラスシートを、固体又は液体物質を含まない間隙を横断する伝導によって、ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させ、転移温度より高い温度から転移温度より低い温度に冷却して、ガラスシートを熱強化し、次いで熱強化したガラスシートを化学強化するステップを含んでいる。１つ以上の実施形態において、本方法は、間隙を横断する伝導によって、ガラスシートを離れる熱エネルギーの２０％超、３０％超、４０％超、又は５０％超が、間隙を横断してヒートシンクによって受け取られるように、ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させるステップを含んでいる。
【００２１】
１つ以上の実施形態において、本方法は、第１の表面と第１のヒートシンクとの間隙に供給されるガスの流れ又は圧力によって、第１の表面に、ガラス系シートの少なくとも一部を少なくとも部分的に支持するステップであって、シートは、転移温度を有するガラスを含み、シートはガラスの転移温度よりも高い温度にある、ステップと、ガラス系シートを、対流よりも熱伝導によってより多く、シートの第１の表面から、ガスを介してヒートシンクへ冷却して、熱強化ガラス系シートを形成するステップと、熱強化したガラス系シートを化学強化するステップと、を含んでいる。
【００２２】
１つ以上の実施形態において、熱強化ガラス系シートは、熱強化ガラス系シートのいずれの部分も除去されずに化学強化される。一部の実施例において、熱強化ガラス系シートは、熱強化ガラス系シートの厚さの３％以上が除去されずに化学強化される。ガラス系シートを冷却するステップは、約−２７０℃／秒以上の速度で冷却するステップを含むことができる。
【００２３】
１つ以上の実施形態において、熱強化したガラス系シートを化学強化するステップが、ガラス系の層の第１の表面から約１０マイクロメートル（又は約０．０１・ｔ超）まで延びる、化学強化領域を生成するステップを含んでいる。一部の実施形態において、熱強化したガラス系シートを化学強化するステップは、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３のうちの任意の１種以上を含む溶融塩浴に、熱強化したガラス系シートを浸漬するステップを含んでいる。一部の実施形態において、溶融塩浴は、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３との組み合わせを含み、約３８０℃〜４３０℃の温度を有している。
【００２４】
本開示の第３の態様は、消費者向け電子製品に関連している。１つ以上の実施形態において、消費者向け電子製品は前面、背面、及び側面を有するハウジング、少なくとも部分的にハウジングの内部に、又はハウジングの内部に配置された電気部品、及びハウジングの前面又は前面の上に設けられたカバー物品を含むことができる。１つ以上の実施形態において、電気部品は、少なくとも、コントローラ、メモリ、及びハウジングの前面又は前面の近傍に配置されたディスプレイを含んでいる。一部の実施形態において、カバー物品は、ディスプレイ上に配置された、本明細書に記載の熱及び化学強化したガラス系物品である。１つ以上の実施形態において、消費者向け電子製品は、携帯電話、ポータブルメディアプレイヤー、ノート型コンピュータ、又はタブレットコンピュータである。
【００２５】
本開示の第４の態様は、第１のガラス系基体、第２のガラス系基体、及び第１のガラス系基体と第２のガラス系基体との間に配置された中間層を含むラミネート体に関連している。１つ以上の実施形態において、第１及び第２のガラス系基体の一方又は両方が、本明細書に記載の熱及び化学強化したガラス物品である。
【００２６】
ラミネート体の１つ以上の実施形態において、第１のガラス系基体及び第２のガラス系基体の一方が冷間成形される。
【００２７】
ラミネート体の１つ以上の実施形態において、第１のガラス系基体は、複雑に湾曲し、ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び第１の表面に対向する、ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含んでいる。１つ以上の実施形態において、ラミネート体の第２のガラス系基体は、複雑に湾曲し、ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び第３の表面に対向する、ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、第３及び第４の表面は、それぞれＣＳ値を有し第４の表面のＣＳ値が第３の表面のＣＳ値より大きい。一部の実施形態において、ラミネート体の第４の表面は、第４の表面が平坦な状態にあるときより大きいＣＳ値を有し、ラミネート体は肉眼で見たとき光学的歪みがない。
【００２８】
１つ以上の実施形態において、ラミネート体の第１のガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有している。
【００２９】
ラミネート体の１つ以上の実施形態において、第２のガラス系基体の周辺部分が、中間層に圧縮力を加え、第２のガラス系基体の中央部分が中間層に対し引張力を加える。１つ以上の実施形態において、第２のガラス系基体は、第１のガラス系基体に適合し、仲介中間層によって埋められる、第２のガラス系基体の凸面と第１のガラス系基体の凹面との間に実質的に均一な距離をもたらす。
【００３０】
本開示の第５の態様は、開口部及び開口部に配置された（本明細書に記載の）ラミネート体を備えた車両に関連している。
【００３１】
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の実施形態を実施することによって認識できるであろう。
【００３２】
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、単なる例示であって、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、本開示について更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は１つ以上の実施形態を示すもので、その説明と併せ、様々な実施形態の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ガラス物品の厚さを関数とする、公知の完全焼き戻し処理に必要な送風機電力のグラフ。
【図２】ガラス物品の厚さを関数とする、古い公知のプロセス又はマシンＯ、及びより新しい公知のプロセス又はマシンＮの「完全焼き戻し」に必要な送風機電力のグラフ。
【図３】図２の曲線Ｏ及び曲線Ｎが一致するように縮尺して、図１のグラフに重畳したグラフ。
【図４】公知の化学強化ガラス系基体の厚さ方向の断面図。
【図５】本開示の１つ以上の実施形態による、ガラス系物品の厚さを関数とする、応力プロファイルを示すグラフ。
【図６】例示的な実施形態による、熱強化及び化学強化したガラス系物品の斜視図。
【図７】例示的な実施形態による、図６熱強化及び化学強化したガラス系物品の模式部分断面図。
【図８】１つ以上の実施形態によって取得した、仮想温度に関する無次元の表面仮想温度パラメータθｓのプロット図。
【図９】様々な組成について提案する強化パラメータΨに対してプロットした、様々なガラス組成のシミュレーションによって計算した表面ＣＳ値のプロット図。
【図１０】熱伝達率ｈを関数とする、パラメータＰ１のグラフ。
【図１１】熱伝達率ｈを関数とする、パラメータＰ２のグラフ。
【図１２】本開示の１つ以上の実施形態による、厚さｔを関数とする、ガラス系物品の表面ＣＳ値のグラフ。
【図１３】厚さを関数とする、熱強化後のガラス系物品の選択した例示的な実施形態のＣＳを示すグラフ。
【図１４Ａ】例示的な実施形態による、ガラス系物品の斜視図。
【図１４Ｂ】本開示の一部の実施形態の断面図。
【図１４Ｃ】本開示の更なる実施形態の斜視図。
【図１４Ｄ】本開示の一部の実施形態による、例示的なガラス系物品の断面応力プロファイルを示す図。
【図１４Ｅ】本開示の一部の実施形態による、例示的なガラス系物品の断面応力プロファイルを示す図。
【図１５】層深さを関数するとする、実施例２のＤＯＣを示すグラフ。
【図１６】温度を関数とする、実施例５のイオン交換拡散係数を示すグラフ。
【図１７】イオン交換時間及びＤＯＬの平方根を関数とする、実施例６のＤＯＣを示すグラフ。
【図１８】深さを関するとする、実施例７Ａ−３のモル％で表したＮａＯ２及びＫ２Ｏの濃度を示すグラフ。
【図１９】深さを関するとする、実施例７Ａ−４のモル％で表したＮａＯ２及びＫ２Ｏの濃度を示すグラフ。
【図２０】深さを関するとする、実施例７Ａ−５のモル％で表したＮａＯ２及びＫ２Ｏの濃度を示すグラフ。
【図２１】比較例７Ｂ−１及び実施例７Ｂ−５の応力プロファイルを示すグラフ。
【図２２】比較例７Ｂ−２及び実施例７Ｂ−６の応力プロファイルを示すグラフ。
【図２３】比較例７Ｂ−３及び実施例７Ｂ−７の応力プロファイルを示すグラフ。
【図２４】比較例７Ｂ−４及び実施例７Ｂ−８の応力プロファイルを示すグラフ。
【図２５】化学強化時間を関数とする、比較例８Ｂ−１〜７Ｂ４、比較例７Ｃ１〜７Ｃ−４、及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のＣＴ値を示すグラフ。
【図２６】比較例７Ｂ−１と実施例７Ｂ−５、比較例７Ｂ−２と実施例７Ｂ−６、比較例７Ｂ−３と実施例７Ｂ−７、及び比較例７Ｂ−４と実施例７Ｂ−８との間のＣＴの変化をプロットしたグラフ。
【図２７】化学強化時間を関数とする、実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の各々の表面ＣＳ及びＤＯＬにおけるＣＳをプロットしたグラフ。
【図２８】図２６のＣＴの変化と共に、化学強化時間を関数とする、実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のＤＯＬにおけるＣＳを示すグラフ。
【図２９】実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の各々のＤＯＬの変化を示すグラフ。
【図３０】化学強化時間を関数とする、比較例７Ｃ−２〜７Ｃ７、及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の表面ＣＳを示すグラフ。
【図３１】化学強化時間を関数とする、比較例７Ｃ−２〜７Ｃ−７及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のＤＯＬをプロットしたグラフ。
【図３２】化学強化時間を関数とする、比較例７Ｃ−２〜７Ｃ−７及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の、ＤＯＬに等しい深さにおけるＣＳ（又は膝応力）をプロットしたグラフ。
【図３３】溶融塩浴のＮａＮＯ３の濃度を関数として示す、実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４の測定ＣＴ値、及び比較例８Ａ−１、８Ｂ−１、及び８Ｃ−１の３つのサンプルの各々の初期ＣＴ値を示す図。
【図３４】実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び８Ｃ−２〜８Ｃ−４のＣＴの絶対的変化を示すグラフ。
【図３５】比較例８Ａ−１と実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、比較例８Ｂ−１と実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び比較例８Ｃ−１と実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４とのＣＴの変化をパーセントで示すグラフ。
【図３６】ＮａＮＯ３の濃度を関数とする、実施例８Ａ−２〜８Ａ−３、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−３、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−３の表面ＣＳ及びＤＯＬに等しい深さにおけるＣＳ（又は膝ＣＳ）を示すグラフ。
【図３７】ＮａＮＯ３の濃度を関数としてプロットした、実施例８Ａ−２〜８Ａ−３、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−３、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−３の測定ＤＯＬ値を示すグラフ。
【図３８】実施例８Ｂ−２、８Ｂ−５、８Ｃ２、及び８Ｃ５の測定ＣＴ、表面ＣＳ、ＤＯＬ、及びＤＯＬにおけるＣＳ（又は膝応力）を（左から右に）示す棒グラフ。
【図３９】実施例８Ｂ−２、８Ｂ−５、８Ｃ−２、及び８Ｃ−５の測定ＤＯＬを示すグラフ。
【図４０】ＮａＮＯ３の濃度を関数とする、実施例８Ｂ−５〜８Ｂ−８、及び実施例８Ｃ−５〜８Ｃ−８のＣＴ及び表面ＣＳを示すグラフ。
【図４１】ＣＴを関数する、実施例８Ｂ−５〜８Ｂ−８、及び実施例８Ｃ−５〜８Ｃ−８の表面ＣＳを示すグラフ。
【図４２】深さを関数とする、実施例８Ｃ−７、及び８Ｃ−８の測定応力、及び比較例８Ｄの応力プロファイルを示すグラフ。
【図４３】比較例９Ａ、９Ｂ、及び実施例９Ｃの落下高さ試験結果を示すグラフ。
【図４４】４点曲げ破壊応力試験時の比較例９Ａ、９Ｂ、及び実施例９Ｃの破壊確率を示すグラフ。
【図４５】リングオンリング破壊応力試験時の比較例９Ａ、９Ｂ、及び実施例９Ｃの破壊確率を示すグラフ。
【図４６】リングオンリングの試験設定を示す概略図。
【図４７】ＳｉＣ粒子を用いて、様々な圧力で摩耗させた後の比較例９Ａ、９Ｂ、及び実施例９Ｃのリングオンリング破壊強度を示すグラフ。
【図４８】比較例１０Ａ、１０Ｂ、及び実施例１０Ｃの落下高さ試験結果を示すグラフ。
【図４９】４点曲げ破壊応力試験時の比較例１０Ａ、１０Ｂ、及び実施例１０Ｃの破壊確率を示すグラフ。
【図５０】リングオンリング破壊応力試験時の比較例１０Ａ、１０Ｂ、及び実施例１０Ｃの破壊確率を示すグラフ。
【図５１】ＳｉＣ粒子を用いて、様々な圧力で摩耗させた後の比較例１０Ａ、１０Ｂ、及び実施例１０Ｃの破壊確率を示すグラフ。
【図５２】同じ熱伝達率（ｈ）に関し、様々な初期温度（Ｔ０）に対してＣＴをプロットした図。
【図５３】同じ溶融浴組成を用いた、様々なイオン交換時間及び温度に対してＣＳをプロットした図。
【図５４】同じ溶融浴組成を用いた、様々なイオン交換時間及び温度に対してＤＯＬをプロットした図。
【図５５Ａ】本明細書に開示の任意の強化物品を組み込んだ、例示的な電子装置の平面図。
【図５５Ｂ】図５５Ａの例示的な電子装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
従来の熱ガラス強化方法は、強化の度合いが焼き入れ中のガラス物品の表面と中央との間に生じる温度差に依存するため、通常、より厚いガラス物品（一般に、シート）に限定される。従来の強化方法には熱伝導率の制限があり、一般に、薄いガラス物品全体を通して、比較的均一に冷却されるため、薄いガラス物品の表面と中央との間に顕著な温度差を得ることは困難である。更に、従来の熱強化ガラス物品は、ＤＯＣ又は大きいＣＳ領域を示すが、かかる物品は、特定の用途に必要な十分に高い表面ＣＳ値を示さない。具体的には、従来の熱強化ガラス物品は、かかる物品の厚さの約２１％のＤＯＣ値を達成することができるが、一般に、示される表面ＣＳ値は、約２００ＭＰａ未満である。
【００３５】
ガラスを熱強化する従来の工業プロセスは、放射エネルギー炉又は対流炉（あるいは両方の技術を使用する「複合モード」炉）内のガラス基体（通常はシート）を所定の温度に加熱し、次いで、一般に、大量の周囲空気をガラス表面に対し、又はガラス表面に沿って、吹き付けることによる対流を介してガス冷却（「焼き入れ」）される。このガス冷却プロセスは、主に対流であって、これにより、ガスが熱いガラス基体から熱を運び去るときの熱伝達は、拡散及び移流を介した、流体の流れ運動（集団運動）によるものである。
【００３６】
従来の熱強化プロセスにおいて、特定の要因によって、ガラス基体、特に薄いガラス基体の強化の程度が制限される可能性がある。１つには、強化物品のＣＳ量は、焼き入れ中に得られる物品の表面と中央との間の温度差の大きさに直接関連するが、焼き入れ中の温度差が大き過ぎると、焼き入れ中にガラスが破砕する可能性があるため制限が存在する。より高い初期ガラス温度から焼き入れを開始することによって、所与の冷却速度に対して破砕を低減することができる。更に、より高い初期ガラス温度から焼き入れを開始することよって、より大きい強化を得ることがでるが、焼き入れ開始時の物品の温度を高くすると、物品が柔らかくなるにつれて、望ましくない物品の変形が過度に生じ得る。
【００３７】
従来の熱強化プロセスにおいて、基体の厚さによっても焼き入れ中に達成可能な温度差に著しい制限が課される。焼き入れ中の所与の冷却速度に対し、基体が薄ければ薄い程、温度差は小さくなる。これは、中央を表面から断熱するためのガラスの厚さがより少ないためである。従って、薄いガラス基体の熱強化は、一般的に、（より厚いガラス基体の熱強化と比較して）より高い冷却速度を必要とし、従って、ガラスシートの内部部分と外側部分との差温強化レベルを生成するためには、ガラス基体の外面からの迅速な熱の除去は、一般に、大きなエネルギー消費を必要とする。
【００３８】
一例として、図１は、３５年前に開発された業界標準の熱強化プロセスに基づく、周囲の空気を十分に吹き飛ばして、シート状のソーダライムガラス（「ＳＬＧ」）基体を「完全に強化」するのに使用される送風機が必要とする、ミリメートル単位の厚さを関数とする、電力（ガラス基体面積１平方メートル当たりのキロワット単位）を示している。使用するガラスが薄くなるにつれ、必要な電力は指数関数的に増加する。従って、厚さ約３ｍｍのガラス基体が、長年にわたり利用可能な最も薄い完全に熱強化された市販のガラスであった。
【００３９】
対流ガスを用いた従来のガラス熱強化プロセスにおいて、空気流の速度を上昇させ、空気ノズルの開口部からガラスシート表面までの距離を短くし、（冷却開示時の）ガラスの温度を上昇させ、必要に応じ、冷却空気の温度を低下させることによって、より高い冷却速度が達成される。
【００４０】
より最新の例として、最先端のガラス熱強化装置を用いた、図２（先行技術）の性能曲線が発表された。この改良された装置は、ガラスの冷却に、引き続き伝統的なエアブロー対流プロセスを用いているが、加熱中のガラスの支持に用いられるローラーを、少なくとも最終加熱ステージ中において、空気を用いてガラスを支持するシステムに置換している。ローラーの接触がないため、焼き入れ前に、ガラスをより高い温度（及びより高い柔軟性／より低い粘度）に加熱することができ、報道によれば、完全に強化された厚さ２ｍｍのガラスの製造が可能である。図２に示すように、報道によれば、２ｍｍ厚のシートの強化に必要とされる送風機電力は、ローラーを用いた（曲線Ｏ）と比較して、空気を用いてガラスを支持することで可能になった高い温度（曲線Ｎ）によって１２００ｋＷ／ｍ２〜４００ｋＷ／ｍ２に減少した。
【００４１】
完全に強化された２ｍｍ厚のガラスを製造することができる進歩を示しているが、図３（先行技術）に示すように、図２の新旧の曲線Ｏ及びＮの縮尺を図１の縮尺に合わせると、最先端の対流強化プロセスによって達成される（図２に示す）性能は、比較的小さく、単にガラスシートの対流強化におけるこれまでのエネルギー需要の理解の漸進的な変化に過ぎない。図３において、図２の新旧の曲線Ｏ及びＮが、図１のグラフに一致するように縮尺され、（旧の曲線Ｏの先端を２４０ｋＷ／ｍ２の頂点で断ち切り、新しい曲線Ｎを見やくして）図３に重畳されている。曲線Ｎによって代表される技術は、ガラスの厚さを３ｍｍから２ｍｍに減少させる、対流ガス焼き入れプロセスの性能曲線を僅かに変化させるに過ぎないことが図３から明らかである。高い動作点（厚さ２ｍｍのガラスに対する、送風機出力４００ｋＷ／ｍ２）は、この方法によって、より薄いガラスを処理するためには、極端に大きい電力が依然として必要である。空気流の急激な増加、従って必要な電力は、従来の対流ガス強化方法を用いて、約２ｍｍ未満の厚さを有する完全に強化されたガラスを提供することは、工学的慣行及び経済の両面から困難であることを示唆している。加えて、必要とされる非常に高い気流によって、より薄い基体の形状が変化する可能性もある。
【００４２】
現在の商用対流ガス強化に対する代替熱強化方法も同様に試みられてきたが、対流ガス強化と比較して、それぞれが特定の欠点を有している。特に、より高い冷却速度を達成する代表的な代替熱強化方法は、一般にガス接触のみではなく、ガラス表面との少なくともいくらかの液体又は固体接触を必要としている。ガラス基体とのかかる接触は、ガラスの表面品質、ガラスの平坦性、及び／又は強化プロセスの均一性に悪影響を与える可能性がある。これ等の欠陥は、特に反射光で見た場合、人間の目によって知覚され得る場合がある。以下により詳しく説明するように、少なくとも一部の実施形態において、本開示の伝導熱強化システムは、かかる接触に関連する欠陥を低減又は排除する。
【００４３】
液体浴又は流動液体に浸漬する形態、あるいは噴霧の形態の液体接触強化が、対流ガス強化よりも高い冷却速度を達成するために使用されてきたが、冷却プロセス中にシート全体にわたって過度の熱変動を生じさせるという欠点を有している。液体浸漬又は液体浸漬のような噴霧若しくは液体流において、液体浴又は液体流の中で自然に生じる対流によって、小面積にわたって大きい熱変動が生じる可能性がある。より微細な噴霧において、個々の噴霧液滴及びノズルの噴霧パターン効果によっても大きな熱変動が生じる。過度の熱変動によって、熱強化中に液体の接触によるガラスの破砕が生じる傾向があり、これは冷却速度を制限することによって緩和することができるが、冷却速度を制限することで得られる強度も低下する。更に、シートの必要な取り扱い（液体浴、液体流、又は液体スプレー中にシートを配置又は保持する）によっても、シートとの物理的接触による物理的応力及び過度の熱変動が生じて強化中に破砕が生じ、冷却速度及び得られる強度が制限される傾向にある。最後に、油浸による高速冷却速度焼き入れ、各種噴霧技術等、一部の液体冷却方法は、かかる冷却の間にガラスの表面が変化する可能性があり、満足のいく仕上げを得るためには、後でシートの表面からガラス材料を除去する必要がある。
【００４４】
固体接触熱強化は、高温のガラス表面をより冷たい固体表面に接触させることを含んでいる。液体接触強化と同様に、焼き入れプロセス中に、液体接触強化で見られるような過度の熱変動が容易に生じ得る。ガラス基体の表面仕上げの不完全性、焼き入れ表面の不完全性、又は基体の厚さの一貫性における不完全性により、基体の一部の領域にわたり不完全な接触がもたらされ、この不完全な接触によって、処理中にガラスが破砕する傾向にある大きい熱変動が生じ得ると共に、シートが存続しても不要な複屈折が生じる可能性もある。加えて、高温のガラスシートを固体物に接触させると、欠け、割れ目、亀裂、擦傷等の表面欠陥の形成につながる可能性がある。ガラス基体の表面全体にわたり、良好な物理的接触を達成することも、シートの寸法が増大するにつれて益々困難になる。固体表面との物理的接触は、焼き入れ中のシートに機械的応力を与え、プロセス中にシートが破砕する可能性が高まる。更に、接触開始時の極端に速い温度変化によって、シート処理中に破砕が生じる可能性があるため、薄いガラス基板の接触冷却は、商業的に実行可能ではなかった。
【００４５】
化学強化は、熱強化プロセスのように、ガラス系物品の厚さには制限されないが、周知の化学強化されたガラス系物品は、熱強化ガラス系物品の応力プロファイル（主面からの深さの厚さを関数とする応力）を示さない。化学強化（例えば、イオン交換プロセス）によって生成された応力プロファイルの例を図４に示す。図４において、化学強化ガラス系物品２００は、第１の表面２０１、厚さｔ２、及びＣＳ２１０を有している。ガラス系物品２００は、第１の表面２０１から本明細書において定義するＤＯＣ２３０まで、概して減少するＣＳを示し、その深さにおいて応力が圧縮応力から引張応力に変化し、最大ＣＴ２２０に達する。図４に示すように、かかるプロファイルは、実質的に平坦なＣＴ領域又はＣＴ領域の少なくとも一部に沿って、一定又はほぼ一定の引張応力を有するＣＴ領域を示す。公知の化学強化ガラス系物品は、公知の熱強化ガラス系物品と比較して、著しく低いＤＯＣ値を示し、多くの場合、より低い最大ＣＴ値を示し得る。より深いＤＯＣ値を取得することはできるが、それは長時間のイオン交換プロセスの後でのみ可能であって、応力緩和及び表面ＣＳ値を低下させることもあり得る。
【００４６】
本開示の実施形態は、従来の熱強化プロセスを使用して熱強化した厚いガラス物品に匹敵、又は更にはそれを超えるＤＯＣを示す一方、高い表面ＣＳを示す（例えば、約２００ＭＰａ超、約３００ＭＰａ超、又は約４００ＭＰａ超）薄いガラス系物品を含んでいる。高い表面ＣＳ値と深いＤＯＣとの組み合わせは、公知の熱強化方法を単独で使用、又は化学強化と組み合わせて強化したガラス物品では示されない。より具体的には、本明細書に記載の熱強化プロセスは、ガラス系物品の深い傷の浸透及び疲労（即ち、繰り返し損傷）を防止する、深い放物線応力プロファイルを示す。加えて、その後の化学強化プロセスによって、熱強化では達成することができない、大きい又は高い表面圧縮が生成される。高い表面ＣＳ値は、表面の傷の形成及び浸透、擦傷、及び恐らく亀裂の開始を防止する。正しく実施された場合、本明細書に記載の熱強化プロセスと化学強化との組合せは、エッジの傷をカバーするのに十分な深さまで大きい表面圧縮をもたらす一方、熱強化プロセスによって、圧縮がガラス系物品の厚さの２０％以上に及ぶことができ、繰り返し損傷の結果として傷の成長が防止される。更に、かかるガラス系物品は、本明細書に記載のプロセス及びシステムを用いて１分未満、更には３０秒未満で熱強化し、約３時間以内で化学強化することができる。
【００４７】
本開示は、前述の従来のプロセスに勝り、例えば、ガラスの表面を損傷せずに、複屈折を誘発することなく、不均一な強化を伴わず、及び／又は許容できない破砕を生じさせずに、等々、従来の熱強化プロセスにおいて一般的に見られる、様々な欠陥を生させずに、商業規模で、効果的、効率的、及び均一に熱強化し、化学強化した薄いガラス基体を得ることができる。
【００４８】
本明細書に記載の熱強化システム及びプロセスは、良好な物理的制御及び穏やかなガラスの取り扱いによって、非常に高い熱伝達率（ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃単位のｈ）を正確に利用することができる。特定の実施形態において、本明細書に記載の熱強化プロセス及びシステムは、薄いガラス基体を冷却開始時のより高い相対温度で処理することを可能にする、冷却／焼き入れセクション内の小間隙ガス支持体を利用して、より高い熱強化レベルをもたらす。以下に説明するように、この冷却／焼き入れセクション内の小間隙ガス支持体は、高い空気流に基づく対流冷却を使用するのではなく、間隙を横断したヒートシンクへの伝導熱伝達を介して、非常に高い熱伝達率を達成する。この高率の伝導熱伝達は、間隙内のガス支持体上にガラス基体を支持することによって、ガラスを液体又は固体材料に接触させることなく達成される。
【００４９】
１つ以上の実施形態において、得られる熱強化ガラス系物品は、これまでに知られているものより高いレベルの恒久的熱誘起応力を示す。理論に束縛されることを望むものではないが、達成されたレベルの熱誘起応力は、複数の理由によって得られると考えられる。本明細書において詳述するプロセスにおける熱伝達の高い均一性により、ガラス中の物理的かつ望ましくない熱応力を低減又は排除することによって、ガラス基体を破砕せずにより高い熱伝達率で強化することができる。更に、本方法は、より低いガラス基体粘度（焼き入れ開始時のより高い初期温度）で実施することができる一方、依然として所望のガラスの平坦性及び形状を維持することができ、冷却プロセスにおいて、はるかに大きい温度変化が得られ、達成される熱強化レベルが向上する。
【００５０】
次に、熱強化したガラス系物品を溶融塩浴において化学強化して高い表面ＣＳを生成する。理論に束縛されるものではないが、化学強化プロセスは、得られたガラス系物品に、本明細書に記載の熱強化プロセスによって生成された深いＤＯＣを補完する「スパイク」をもたらすように、又は表面若しくはその近傍の応力プロファイルの傾斜を増加させて高い表面ＣＳが得られるように調整することができる。
【００５１】
本明細書において、化学強化の実施形態はイオン交換プロセスを含んでいる。このプロセスにおいて、ガラス系物品又は熱強化したガラス系物品の表面又は表面近傍のイオンが、同じ価数又は酸化状態を有する、より大きいイオンに置換又は交換される。これ等の実施形態において、ガラス系物品又は熱強化したガラス系物品は、アルカリアルミノシリケートガラスを含み、ガラスの表面層のイオン及びより大きいイオンは、Ｌｉ＋（ガラス系基体又は熱強化ガラス系物品に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋等の一価のアルカリ金属カチオンである。別法として、表面層の一価のカチオンは、Ａｇ＋等、アルカリ金属カチオンを除く、一価のカチオンに置換することができる。
【００５２】
イオン交換プロセスは、通常、ガラス系基体又は熱強化したガラス系物品のより小さいイオンと交換すべきより大きいイオンを含む、溶融塩浴（又は２つ以上の溶融塩浴）に、ガラス系基体又は熱強化したガラス系物品を浸漬することによって実施される。水性塩浴も使用できることに留意されたい。一部の実施例において、噴霧プロセスを使用して、ガラス系基体又は熱強化したガラスに、塩浴液を適用し、その後これを加熱してイオン交換を促進することができる。浴及び／又は溶液の組成は、２種類以上のより大きいイオン（例えば、Ｎａ＋及びＫ＋）又は１種類のより大きいイオンを含むことができる。浴／溶液の組成及び温度、浸漬時間、塩浴（又は複数の塩浴）に対するガラス系物品の浸漬回数、塩溶液の適用回数、複数の塩浴又は溶液の使用、及びアニーリング、洗浄等の追加のステップを含み、これに限定されないイオン交換のパラメータは、一般に、ガラス系基体及び／又は（物品の構造及び存在する任意の結晶相を含む）物品の組成、及び強化から得られるガラ系物品の所望のＤＯＬ、ＤＯＣ、ＣＴ及び／又は表面ＣＳによって決定されることは、当業者には明らかであろう。一例として、熱強化したガラス系物品のイオン交換は、大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、塩化物を含みこれに限定されない、塩を含む少なくとも１つの溶融浴に、熱強化したガラス系物品を浸漬することによって達成される。代表的な硝酸塩には、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３、並びにこれ等の組み合わせが含まれる。溶融塩浴の温度は、通常、約３８０℃〜約４５０℃、浸漬時間はガラスの厚さ、浴の温度、及びガラスの拡散率に依存し、１０分〜５時間（約１０分〜約１時間）である。
【００５３】
１つ以上の実施形態において、約３７０℃〜約４８０℃（例えば、４１０℃）の温度を有する、１００％のＫＮＯ３溶融塩浴に、熱強化したガラス系物品を浸漬することができる。１つ以上の実施形態において、約３７０℃〜約４８０℃（例えば、４１０℃）の温度を有する、１００％のＮａＮＯ３溶融塩浴に、熱強化したガラス系物品を浸漬することができる。一部の実施形態において、約５％〜約９０％のＫＮＯ３及び約１０％〜約９５％のＮａＮＯ３の溶融混合塩浴に、熱強化したガラス系物品を浸漬することができる。一部の実施例において、溶融混合塩浴は約５０％〜約１００％のＮａＮＯ３を含み、（存在する場合には）残りはＫＮＯ３を含んでいる。混合塩浴は、約３８０℃〜約４２０℃の温度を有することができる。一部の実施形態において、Ｎａ２ＳＯ４及びＮａＮＯ３を含み、幅広い温度範囲（例えば、５００℃まで）を有する混合塩浴に、熱強化したガラス系物品を浸漬することができる。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の浴に浸漬した後、第２の浴に浸漬することができる。第２の浴における浸漬は、１００％のＫＮＯ３を含む溶融塩浴に、１５分〜８時間浸漬することを含むことができる。
【００５４】
１つ以上の実施形態において、ＮａＮＯ３及びＫＮＯ３（例えば、４９％のＮａＮＯ３／５１％のＫＮＯ３、５０％のＮａＮＯ３／５０％のＫＮＯ３、５１％のＮａＮＯ３／４９％のＫＮＯ３、９５％のＫＮＯ３／５％のＮａＮＯ３、９０％のＫＮＯ３／１０％のＮａＮＯ３、又は８０％のＫＮＯ３／２０％のＮａＮＯ３）を含み、約４２０℃未満（例えば、約４００℃又は約３８０℃）の温度を有する溶融混合塩浴に、熱強化したガラス系物品を約５時間未満、更には約４時間以下浸漬することができる。
【００５５】
一部の実施形態において、イオン注入プロセスによって化学強化を実施することができる。例えば、熱強化したガラス系物品を真空チャンバーに配置し、イオン注入プロセスを実施し、それによって、熱強化したガラス系物品に、強化イオン又はガラスに圧縮応力を発生させることができるイオンを注入することができる。注入深さは、本明細書に記載のＤＯＬ値と相互に関連している。１つ以上の実施形態において、強化イオンは、圧縮応力を発生させるクラウディング効果をもたらす任意のイオンであってもよい。
【００５６】
本明細書に記載の熱強化プロセス、及びその後の化学強化プロセスよって生成された、結果として得られた応力プロファイルを図５に示す。１つ以上の実施形態のガラス系物品は、熱強化によって誘起された応力を有する熱強化領域３１０、及び化学強化によって誘起された応力を有する化学強化領域３２０を含んでいる。表面ＣＳは、熱強化によって誘起された応力と化学強化によって誘起された応力の組み合わせによって生成される。熱強化によって誘起された応力（熱強化領域）は３１２で示すＤＯＣまで延びている。化学強化によって誘起された応力（化学強化領域）は、３２２で示すＤＯＬ（一部の実施例において、このＤＯＬを応力プロファイルの「膝」と呼んでいる）まで延びている。ＣＴは、応力プロファイルのＣＳ部分のバランスをとる。
【００５７】
一部の実施形態において、応力プロファイルは放物線状の形状を示す。１つ以上の実施形態において、放物線状の形状は、引張応力を示すガラス系物品の応力プロファイル領域又は深さに沿って示される。１つ以上の特定の実施形態において、応力プロファイルは、平坦な応力（即ち、圧縮若しくは引っ張り）部分、又は実質的に一定の応力（即ち、圧縮若しくは引っ張り）を示す部分を含んでいない。１つ以上の実施形態において、厚さ全体、又は約０・ｔ〜約０．２・ｔから０．８・ｔ超える範囲（又は０・ｔ〜約０．３・ｔから０．７・ｔ超える範囲）の応力プロファイル３１２のすべての点は、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える接線を有している。一部の実施形態において、接線は約−０．２ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約０．２ＭＰａ／マイクロメートルを超える接線であってよい。一部のより具体的な実施形態において、接線は約−０．３ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約０．３ＭＰａ／マイクロメートルを超える接線であってよい。一部の更に具体的な実施形態において、接線は約−０．５ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約０．５ＭＰａ／マイクロメートルを超える接線であってよい。換言すれば、１つ以上の実施形態のこれ等の厚さの範囲（即ち、全厚さ、約０・ｔ〜約０．２・ｔから０．８・ｔ超える範囲、又は０・ｔ〜約０．３・ｔから０．７・ｔ超える範囲）に沿った応力プロファイルは、本明細書に記載の接線を有する点を排除している。理論に束縛されるものではないが、公知の誤差関数又は準線形応力プロファイルは、これらの厚さの範囲（約０・ｔ〜約２・ｔから０．８・ｔ超える範囲、又は０・ｔ〜約０．３・ｔから０．７・ｔ超える範囲）に沿って、図４の２２０で示すように、かかる厚さの範囲のかなりの部分に沿って、平坦な接線又は傾きがゼロの応力プロファイルを含む点を有している。本開示の１つ以上の実施形態のガラス系物品は、図５に示すように、これ等の厚さ範囲に沿って、かかる平坦又は傾斜がゼロの応力プロファイルを示さない。
【００５８】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、最大接線及び最小接線を含む、約０．１・ｔ〜０．３・ｔ、及び約０．７・ｔ〜０．９・ｔの厚さ範囲において、応力プロファイルを示す。一部の実施例において、最大接線と最小接線との差は約３．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、約３ＭＰａ／マイクロメートル以下、約２．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、又は約２ＭＰａ／マイクロメートル以下である。
【００５９】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、ガラス系物品の深さ方向又は厚さｔの少なくとも一部に沿って延びる、平坦な部分を実質的に含まない応力プロファイルを有している。換言すれば、応力プロファイルは、厚さｔに沿って実質的に連続的に増加または減少する。一部の実施形態において、応力プロファイルは、約１０マイクロメートル以上、約５０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以上、又は約２００μｍ以上の長さを有する深さ方向の平坦な部分を実質的に含んでいない。本明細書において、「平坦」という用語は、線形部分に沿って、約５ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約２ＭＰａ／マイクロメートル未満の大きさを有する傾きを意味する。一部の実施形態において、深さ方向に平坦な部分を全く含まない応力プロファイルの１つ以上の部分が、第１の表面又は第２の表面の一方又は両方から、ガラス系物品の約５マイクロメートル以上（例えば、１０マイクロメートル以上、又は１５マイクロメートル以上）の深さに存在している。例えば、第１の表面から約０マイクロメートル〜約５マイクロメートル未満の深さに沿って、応力プロファイルは、線形部分含むことができるが、第１の表面から約５マイクロメートル以上の深さにおいて、応力プロファイルは実質的に平坦な部分を含んでいない。
【００６０】
一部の実施形態において、応力プロファイルは、深さ約０ｔ〜約０．１ｔにおいて線形部分を含むことができ、深さ約０．１ｔ〜約０．４ｔにおいて、平坦な部分を実質的に含まないようにすることができる。一部の実施形態において、応力プロファイルは、約０ｔ〜約０．１ｔの厚さから、約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの傾斜を有することができる。本明細書に記載のように、かかる実施形態は、浴が２種以上のアルカリ塩を含有するか又は混合アルカリ塩浴による単一のイオン交換プロセス、又は複数（例えば、２つ以上）のイオン交換プロセスを用いて形成することができる。
【００６１】
一部の実施形態において、ガラス系物品は、本明細書に記載の応力プロファイルを示す一方、依然として深いＤＯＣ及び高い表面ＣＳを示す。
【００６２】
一部の実施形態において、化学的に誘起したＣＳ領域を第１のＣＳ領域と呼び、この領域は、非ゼロかつガラス系物品の厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を含んでいる。１つ以上の実施形態において、熱誘起されたＣＳ領域を第２のＣＳ領域と呼んでいる。図５において、１つ以上の実施形態において、第１のＣＳ領域３０４は、第１の表面３０１から第２のＣＳ領域３０６に延びている。第２のＣＳ領域３０６は第１のＣＳ領域３０４からＤＯＣ３１２まで延びている。一部の実施例において、第２のＣＳ領域３０６は、第１のＣＳ領域３０４とＣＴ領域３０８との間にある。一部の実施形態において、第２のＣＳ領域の全体が、一定の金属酸化物濃度領域を含んでいる。一部の実施形態において、第２のＣＳ領域の一部のみが一定の金属酸化物領域を含み、残りの部分は変化する金属酸化物濃度を有している。１つ以上の実施形態において、第１のＣＳ領域及び／又は第２のＣＳ領域の変化する濃度を有する金属酸化物が、指定された厚さ範囲に沿って又は金属酸化物の濃度が変化する指定された厚さ範囲を超えて応力を発生させる。換言すれば、化学的に誘起したＣＳ領域に沿った応力プロファイルは、厚さの一部に沿って変化する非ゼロ濃度の金属酸化物に起因して生成することができる。一部の実施形態において、この金属酸化物は、ガラス系物品のすべての金属酸化物のうちの最大イオン径を有することができる。換言すれば、変化する濃度を有する金属酸化物は、ガラス系物品にイオン交換される金属酸化物であってよい。濃度が非ゼロかつ厚さの一部に沿って変化する金属酸化物は、ガラ系物品に応力を発生させるものとして説明することができる。
【００６３】
前述の厚さ範囲に沿った金属酸化物の濃度変化は連続的であってよい。濃度変化は、約１００マイクロメートルの厚さの一部に沿って、金属酸化物の濃度が約０．２モル％以上変化することを含むことができる。この変化は、マイクロプローブを含む、当技術分野で公知の方法によって測定することができる。
【００６４】
前述の厚さ範囲に沿った金属酸化物の濃度変化は連続的であってよい。一部の実施形態において、濃度変化は、約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの厚さの一部に沿って連続とすることができる。一部の実施形態において、金属酸化物の濃度は、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点まで低下する。
【００６５】
金属酸化物の濃度は、１種を超える金属酸化物（例えば、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせ）を含むことができる。２種類の金属酸化物を使用し、各々のイオンの直径が互いに異なる一部の実施形態において、浅い深さにおいて、より大きい直径を有するイオンの濃度が、より小さい直径を有するイオンの濃度より高い一方、より深い深さにおいて、より小さい直径を有するイオンの濃度が、より大きい直径を有するイオンの濃度より高い。例えば、Ｎａ及びＫを含有する単一の浴が、イオン交換プロセスに使用される場合、浅い深さにおいて、ガラス系物品のＫ＋イオンの濃度が、Ｎａ＋イオンの濃度より高い一方、より深い深さにおいて、Ｎａ＋イオンの濃度が、Ｋ＋イオンの濃度より高い。これは、一部には、イオンの大きさによるものである。かかるガラス系物品において、表面又はその近傍の領域は、より大きいイオン（即ち、Ｋ＋イオン）を表面又はその近傍の領域により多く含んでいるため、より大きいＣＳを有している。このより大きいＣＳは、表面又はその近傍のより急峻な傾斜（即ち、表面における応力プロファイルのスパイク）を有する応力プロファイルによって示すことができる。
【００６６】
１つ以上の金属酸化物の濃度勾配又は変化は、前述のように、ガラス系基体を化学強化して、ガラス系基体の複数種類の第１の金属イオンを、複数種類の第２の金属イオンに交換することによって生成されたものである（即ち、第２の金属イオンは、化学強化中にガラス系基体にイオン交換されたものである）。第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、及びルビジウムのイオンであってよい。第２の金属イオンは、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムのうちの１種のイオンであってよいが、第２のアルカリ金属イオンが、第１のアルカリ金属イオンのイオン径より大きいイオン径を有することが条件である。イオン交換された第２の金属イオンは、化学強化後にその酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、又はこれ等の組み合わせ）としてガラス基体中に存在する。第２の金属イオンはガラス系物品に応力を発生させる。
【００６７】
ガラス系物品に２種類の金属イオンが交換される場合（即ち、化学強化プロセス中に、混合塩浴又は複数の塩浴が用いられる場合）、第２のＣＳ領域が、第１の金属イオン（又はその濃度勾配）を実質的に含まないように、第１の金属イオンが、第１のＣＳ領域に沿って延びることができる一方、第２の金属イオンが、第１のＣＳ領域及び第２のＣＳ領域に沿って延びることができる。ガラス系物品において、この選択拡散は、第１のＣＳ領域のみに沿った、第１の金属イオンの酸化物（即ち、第１の金属酸化物）の非ゼロかつ変化する濃度によって検出され、第２のＣＳ領域は、第１の金属酸化物を実質的に含んでいない。この種の組成差を説明する１つの方法は、第１の金属イオンと第２の金属イオンの相対的な大きさを特徴付けることである。例えば、第１の金属イオンは、第２の金属イオンより大きい直径を有することがでると共に、ガラス系物品中のすべての金属イオンの中で最大の直径を有することができる。従って、第２のＣＳ領域は、この最大直径を有する金属イオンを含まなくてよい。一部の実施形態において、第１のＣＳ領域には、第１の金属イオン（又はその酸化物）及び第２の金属イオン（又はその酸化物）の両方が存在する一方、第２のＣＳ領域は第２の金属イオン（又はその酸化物）のみを含んでいるため、第１のＣＳ領域は、第２のＣＳ領域と異なる組成を有することができる。一部の実施形態において、ガラス系物品は、同様に、第１のＣＳ領域と異なる組成を有する、中央張力領域を含んでいる。一部の実施形態において、中央張力領域及び第２のＣＳ領域は、第１のＣＳ領域の組成と異なる互いに同じ組成を有している。かかる実施形態において、第１の金属酸化物は、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、又はＣｓＯを含むことができる一方、第２の金属酸化物は、第２の金属酸化物の第２の金属イオンが、第１の金属酸化物の第１の金属イオンよりも小さい直径を有する限り、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、又はＲｂ２Ｏを含むことができる。
【００６８】
１つ以上の実施形態において、変化し強化する金属酸化物の濃度は、約０．５モル％以上である。一部の実施形態において、金属酸化物の濃度は、ガラス系物品の全体の厚さに沿って、約０．５モル％以上（例えば、約１モル％）とすることができ、第１の面及び／又は第２の面で最も高く、第１の表面と第２の表面との間の点まで実質的に一定に減少する。ガラス系物品中の特定の金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約２０モル％とすることができる。
【００６９】
金属酸化物の濃度は、そのような金属酸化物の濃度勾配を含むように化学強化する前のガラス系物品中の金属酸化物の基準量から決定することができる。
【００７０】
公知の熱及び化学強化したガラス系物品は、後続の化学強化プロセスが、応力緩和又は解放を生じさせ、これによってＤＯＣが減少するため、深いＤＯＣ値と高い表面ＣＳ値の組み合わせは示さない。理論に束縛されるものではないが、熱強化したガラス系物品のより高い仮想温度によって、より速い応力緩和が生じ、従って、後続の化学強化後にＤＯＣの減少をもたらすと考えられる。驚くべきことに、本明細書に記載の熱強化プロセスは、（非常に高い熱伝達率を使用するため）熱強化ガラス系物品に更に高い仮想温度をもたらし、それによって、後続の化学強化後のＤＯＣの維持を可能にする。従来の熱強化によって達成されるＤＯＣは、本明細書に記載の熱強化方法によって達成されるほど大きくないため、公知の熱強化プロセスでは、得られるＤＯＣレベルは、応力緩和によって後続の化学強化後に著しく減少することが示されている。一部の実施例において、本明細書に記載のように、熱強化後のガラス系物品の特性は、イオン浸透の深さを超えてガラス系基体中にＤＯＣを生成することもできる。例えば、ＤＯＣは厚さの２０％超又は約２４％までであるのに対し、後続の化学強化によるイオンの浸透はＤＯＣより小さい。一部の実施例において、一部のイオンがＤＯＣまで浸透し、応力にいくらか寄与している可能性がある。
【００７１】
本明細書に記載の熱強化によって得られたガラス物品の仮想温度が上昇し、（熱強化前のガラス基体と比較して）よりオープンな構造が生成される。これにより、化学強化（特にイオン交換）の速度が上昇し、より深いＤＯＬが得られる。一部の実施形態において、より深いＤＯＬは、化学強化によって生成される表面ＣＳの低下を招く可能性があるが、この低い表面ＣＳは、熱強化プロセスによって生成され存続している初期ＣＳによって補償される。２つの強化メカニズムは、基本的に異なるプロセスで機能するため、互いに排他的ではなく、強化の効果を加算することができる。公知の熱及び化学強化ガラス物品では、強化メカニズムが互いに影響を及ぼし、後続の化学強化プロセスが、前の熱強化プロセスによって与えられた強度を低下させる。一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品が示す表面ＣＳは、公知の化学強化プロセスのみによって生成される表面ＣＳを超えることもできる。
【００７２】
本明細書に記載のガラス系物品は、損傷に対してより高い耐性又は抵抗性も示す。特に、ガラス系物品は、本明細書に記載の熱強化プロセスを施した後、より高い仮想温度及びよりオープンな構造を示し、その各々又は両方によって、ガラス系物品の押し込み亀裂閾値が上昇する。一部の実施形態において、化学的強化プロセスは、かかる処理の間に仮想温度が著しく緩和されないように実施されるため、高い仮想温度の利点が、完成した熱強化及び化学強化ガラス系物品に引き継ぐことができる。
【００７３】
更に、１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、公知の強化プロセスより大幅に低いコストで迅速に強化することができる。特に、本明細書に記載の熱強化プロセスによって、後続の化学強化プロセスにおいて、より速いイオン拡散が促進される。従って、はるかに短い化学強化プロセスによって、所望のＤＯＬを得ることができる。加えて、ソーダライムシリケートガラス、又は一部のアルカリアルミノシリケートガラス等、化学強化プロセスに理想的であると一般には考えられていないガラスが、今では、所望の性能レベルまで化学強化することができる。例えば、６９モル％のＳｉＯ２、８．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１４モル％のＮａ２Ｏ、１．２モル％のＫ２Ｏ、６．５モル％のＭｇＯ、０．５モル％のＣａＯ、及び０．２モル％のＳｎＯ２の公称組成を有する、公知のアルカリアルミノシリケートガラスを十分に強化（得られるガラス系の物品が７００ＭＰａを超える表面ＣＳ及び約４２マイクロメートル〜約４４マイクロメートルのＤＯＬを示すように）するためには、４２０℃の溶融塩浴で５．５時間化学強化する必要がある。同じ厚さを有する同様のガラスを、本明細書に記載の方法を用いて、１つ以上の実施形態に従って、約１５秒間熱強化し、次いで、４１０℃の溶融塩浴で化学強化することにより、５．５時間の化学強化だけを受けたガラス系物品と比較して、優れた強化及び性能を示すガラス系物品がもたらされる。
【００７４】
図６及び７は、例示的な実施形態による、高い表面ＣＳ及び深いＤＯＣを有する熱強化及び化学強化したガラス系物品を示す図である。図６は熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の斜視図であり、図７は１つ以上の実施形態による、熱強化ガラスシート５００の模式部分断面図である。
【００７５】
図６に示すように、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００（例えば、シート、ビーム、プレート）は、第１の表面５１０、第２の表面５２０（本明細書に開示のように、半透明であってよい、シート５００の背面に向かう破線）、及びこれ等の間に延びる本体５２２を有している。第２の表面５２０は、第１の表面５１０に対し、本体５２２の反対側にあり、強化ガラス物品５００の厚さｔが、第１の表面と第２の表面との間の距離として定義され、厚さｔは深さの寸法でもある。強化ガラス系物品５００の幅ｗは、厚さｔに直交する、第１又は第２の表面５１０、５２０の一方の第１の寸法として定義される。強化ガラス又はガラスセラミックシート５００の長さｌは、厚さｔ及び幅ｗの両方に直交する、第１又は第２の表面５１０、５２０の一方の第２の寸法として定義される。
【００７６】
例示的な実施形態において、ガラス系物品５００の厚さｔは、ガラス系物品５００の長さｌより小さい。別の例示的な実施形態において、ガラス系物品５００の厚さｔは、ガラス系物品５００の幅ｗより小さい。更に別の例示的な実施形態において、ガラス系物品５００の厚さｔは、ガラスシート５００の長さｌ及び幅ｗのいずれよりも小さい。図７に示すように、ガラス系物品５００は、第１及び第２の表面５１０、５２０及び／又はその近傍に、ＤＯＣ５６０まで延びる恒久的に熱誘起された領域ＣＳ５３０及びＣＳ５４０、及び第１及び第２の表面５１０、５２０及び／又はその近傍に、ＤＯＬ５７０まで延び、シートの中央部分の恒久的に熱誘起された引張応力（即ち、張力）の領域によってバランスされた、化学誘起された領域ＣＳ５３４及び５４４を更に有している。
【００７７】
様々な実施形態において、ガラス系物品５００の厚さは０．１ｍｍ〜５．７又は６．０ｍｍであって、終点の値に加え、０．２ｍｍ、０．２８ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．７ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、及び３．２ｍｍを含んでいる。企図する実施形態は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍ、０．１ｍｍ〜１６ｍｍ、０．１ｍｍ〜１２ｍｍ、０．１ｍｍ〜８ｍｍ、０．１ｍｍ〜６ｍｍ、０．１ｍｍ〜４ｍｍ、０．１ｍｍ〜３ｍｍ、０．１ｍｍ〜２ｍｍ、０．１ｍｍ〜２ｍｍ未満、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．１ｍｍ〜１ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、及び０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さｔを有する熱強化ガラスシート５００を含んでいる。
【００７８】
一部の実施形態において、３ｍｍ以下の厚さのガラス系物品が使用される。一部の実施形態において、ガラス系物品の厚さは、約（プラスマイナス１％）８ｍｍ以下、約６ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２．５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１．８ｍｍ以下、約１．６ｍｍ以下、約１．４ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．８ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、又は約０．２８ｍｍ以下である。
【００７９】
一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、高いアスペクト比を有している、即ち、長さ及び幅対厚さの比が大きい。本明細書に記載の熱強化プロセスは、高圧又は大量の空気に依存しないため、ガラス系物品の一方又は両方の主面が固体又は液体に接触せずに（例えば、ガラス系物品の一方又は両方の主面と固体又は液体との間に、固形物を有さず、又はガスを含む間隙を設けることによって）及び本明細書に記載の高熱伝達率システムの使用によって強化した後、望ましい表面粗さ及び平坦性を維持することができる。同様に、本明細書に記載の熱化学強化プロセスは、所望又は必要な形状を維持しつつ、アスペクト比の高いガラスシート（即ち、長さ対厚さの比、幅対厚さの比、又は両方の比が高いガラスシート）を強化することができる。具体的には、ガラス系物品は、長さ対厚さの比及び／又は幅対厚さの比（「アスペクト比」）が、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、及び１０００：１を超えるまでのシートを含むことができる。企図する実施形態において、少なくとも２００：１、少なくとも５００：１、少なくとも１０００：１、少なくとも２０００：１、少なくとも４０００：１のアスペクト比を有するシートを強化することができる。
【００８０】
例示的な実施形態によれば、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の長さｌは、幅ｗ以上であり、例えば、幅ｗの２倍超、幅ｗの５倍超、及び／又は幅ｗの５０倍以下である。一部のかかる実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の幅ｗは、厚さｔ以上であり、例えば、厚さｔの２倍超、厚さｔの５倍超、及び／又は厚さｔの５０倍以下である。
【００８１】
一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の長さｌは、少なくとも１ｃｍ、例えば、少なくとも３ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも７．５ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、及び／又は５０ｍ以下、例えば、１０ｍ以下、７．５ｍ以下、５ｍ以下である。一部のかかる実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の幅ｗは、少なくとも１ｃｍ、例えば、少なくとも３ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも７．５ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、及び／又は５０ｍ以下、例えば、１０ｍ以下、７．５ｍ以下、５ｍ以下である。図６において、シート５００の形態を成す熱強化及び化学強化したガラス系物品は、企図する実施形態において、５ｃｍ未満、例えば、２．５ｃｍ以下、１ｃｍ以下、５ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１．７ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下、更には１ｍｍ以下、例えば、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２８ｍｍ以下等の厚さｔを有し、及び／又は厚さｔは、少なくとも１０μｍ、例えば、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも３００μｍ等である。
【００８２】
別の企図する実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、本明細書に開示した大きさ以外の大きさにすることができる。企図する実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品の長さｌ、幅ｗ、及び厚さｔは、より複雑な幾何学形状等に対し変化してもよく、本明細書に開示の寸法は、長さｌ、幅ｗ、及び厚さｔの上述の定義を相互に有する、対応するガラス又はガラスセラミック物品の態様に少なくとも適用される。
【００８３】
一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の第１又は第２の表面５１０、５２０の少なくとも一方は、比較的大きい表面積を有している。様々な実施形態において、第１及び／又は第２の表面５１０、５２０は１００ｍｍ２以上、例えば約９００ｍｍ２以上、約２５００ｍｍ２以上、５０００ｍｍ２以上、約１００ｃｍ２以上、約５００ｃｍ２以上、約９００ｃｍ２以上、約２５００ｃｍ２以上、又は約５０００ｃｍ２以上の面積を有している。第１及び第２の表面５１０、５２０の上限には特に制限はない。一部の実施形態において、第１及び第２の表面５１０、５２０は、２５００ｍ２以下、１００ｍ２以下、５０００ｃｍ２以下、２５００ｃｍ２以下、１０００ｃｍ２以下、５００ｃｍ２以下、又は１００ｃｍ２以下の表面積を有することができる。従って、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００は比較的大きい表面積を有することができ、本明細書に開示の方法及びシステムを除き、特に本明細書に記載のガラスシートの厚さ、表面品質、及び／又は歪み均一性を有する物品を熱強化することは困難又は不可能であり得る。更に、本明細書に開示の方法及びシステムを除き、イオン交換に頼らず又はガラスの種類を変更せずに、応力プロファイル、特に応力プロファイルの負の引張応力部分（概して、図５を参照）を達成することは困難又は不可能であり得る。
【００８４】
前述のように、本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品は、驚くほど高い表面ＣＳ値、驚くほど高い中央引張応力、驚くほど深いＤＯＣ値、及び／又は独特の応力プロファイル（図５参照）を有することができる。これは、特に、本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品が、薄厚であること及び／又は他の固有の物理特性（例えば、非常に低い粗さ、高い平坦性、様々な光学特性、仮想温度特性等）を考慮すると、特にそう言える。
【００８５】
本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品のＣＳ値は、（例えば、図７の領域５３０、５４０において）、ガラスの厚さｔの関数として変化することができる。様々な実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、３ｍｍ以下（例えば、２ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、又は０．２８ｍｍ以下）の厚さ、及び約３００ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、約６００ＭＰａ以上、約７００ＭＰａ以上、約８００ＭＰａ以上、約９００ＭＰａ以上、更には約１ＧＰａ以上の表面ＣＳを有することができる。表面ＣＳの上限は約２ＧＰａとすることができる。一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、ＤＯＬに等しい深さにおいて、約１５０ＭＰａ以上（例えば、約１７５ＭＰａ以上、約２００ＭＰａ以上、又は約２２５ＭＰａ以上）のＣＳ値（又は「膝応力」又は「膝ＣＳ」）を示す。かかる実施形態において、膝応力が１５０ＭＰａ以上であるＤＯＬは、約１０マイクロメートル以上（例えば、１２マイクロメートル以上、１４マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以上、１７マイクロメートル以上、１９マイクロメートル以上、２１マイクロメートル以上、又は２４マイクロメートル以上）である。膝応力が１５０ＭＰａ以上であるＤＯＬは、ガラス系物品の厚さの関数として表すことができる。かかる実施形態において、膝応力が１５０ＭＰａ以上であるＤＯＬは、約０．０１・ｔ以上である。ＣＳ及びＤＯＬは、本明細書に記載のＦＳＭ技術を用いて測定することができる。
【００８６】
様々な実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、約３０ＭＰａ以上、約４０ＭＰａ以上、約５０ＭＰａ以上、約６０ＭＰａ以上、約７０ＭＰａ以上、又は約８０ＭＰａ以上のＣＴを有することができる。熱強化及び化学強化したガラス系物品が３ｍｍ以下（例えば、２ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、又は０．２８ｍｍ以下）の厚さを有する一方で、これ等のＣＴ値が存在することができる。本明細書において、ＣＴとはガラス系物品の最大絶対ＣＴを意味する。１つ以上の特定の実施形態において、ガラス系物品のＣＴ値は、約１００ＭＰａを超えることができる。別の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品のＣＴは、４００ＭＰａ未満、又は３００ＭＰａ未満とすることができる。一部の実施形態において、ＣＴは約３０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約６０ＭＰａ〜約２００ＭＰａ、約７０ＭＰａ〜約１５０ＭＰａ、又は約８０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａとすることができる。本明細書に記載のシステム及び方法を介して、非常に速い熱伝達率を適用することができるため、厚さ０．３ｍｍ未満のＳＬＧシートにおいて、例えば、少なくとも１０ＭＰａ、更には少なくとも２０ＭＰａのＣＴ値等の顕著な熱影響をもたらすことができる。事実、少なくとも０．１ｍｍのシート等、非常に薄いシートを熱強化及び化学強化することができる。１つ以上の実施形態において、ＣＴ値は散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）や当技術分野で公知の技術を用いて測定することができる。
【００８７】
本開示に固有であると考える、本明細書に開示の熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の比較的大きい表面積及び／又は薄厚を考慮すると、応力プロファイル５６０の引張応力は、内部部分５５０の正の引張応力と、内部部分５５０の外側に隣接する部分５３０、５４０の負の引張応力との間で急激に遷移する。この急激な遷移は、応力の大きさ（例えば、１００ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３００ＭＰａ、４００ＭＰａ、正負の引張応力のピーク値＋σ、−σの差）を、変化が生じている厚さ中の距離、例えば、１ｍｍの距離、５００μｍの距離、１００μｍの距離（これは変化率を定量化するために使用される距離であって、物品の厚さの一部であってよいが、必ずしも物品の幾何学形状の寸法ではない）で除したものとして表すことができる引張応力の変化率（即ち、傾斜）として理解することができる。企図する実施形態において、正負の引張応力のピーク値間の差は、少なくとも５０ＭＰａ、例えば、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも５００ＭＰａ、及び／又は５ＧＰａ以下である。企図する実施形態において、ガラス系物品５００は、少なくとも５０ＭＰａ、例えば、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも５００ＭＰａの大きさの負のピーク引張応力を有している。本明細書に記載のシステム及び方法によって生成される急峻な引張曲線の遷移が、熱強化及び化学強化された所定の厚さのガラス系物品の表面に、より大きい負の引張応力の大きさを達成する能力、及び／又は本明細書に開示のダイシングの断片化の可能性を達成する等、より薄いガラス物品をより高い負の引張応力に製造する能力を示すと考えられる。従来の熱強化手法は、かかる急峻な引張応力曲線を達成することができない可能性がある。
【００８８】
例示的な実施形態によれば、引張応力の高変化率は、厚さの少なくも２％、例えば、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の厚さの少なくとも５％、厚さの少なくとも１０％、厚さの少なくとも１５％、又は厚さの少なくとも２５％である応力プロファイル５６０の深さ方向の範囲にわたって維持される、前述又はそれより大きい大きさの少なくとも１つである。企図する実施形態において、引張応力の高い変化率を有する厚さ方向の範囲が、第１の表面から２０％〜８０％の深さに中心を置くように、強化は、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の深くまで延びている。
【００８９】
１つ以上の実施形態において、ＤＯＣ（又は熱誘起応力領域）は、ガラス系物品の表面から、約０．１・ｔ以上、０．１２・ｔ以上、０．１４・ｔ以上、０．１５・ｔ以上、０．１６・ｔ以上、０．１７・ｔ以上、０．１８・ｔ以上、０．１９・ｔ以上、０．２０・ｔ以上、０．２１・ｔ以上、０．２２・ｔ以上、又は０．２３・ｔ以上延びている。ＤＯＣの上限は約０．３・ｔであってよい。１つ以上の実施形態において、ＣＴ値は散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）や当技術分野で公知の技術を用いて測定することができる。
【００９０】
１つ以上の実施形態において、化学強化の結果生じるＤＯＬは、ガラス系物品の表面から、約０．１ｔまでのゼロでない深さまで延びることができる。一部の実施形態において、ＤＯＬは、約０．０５・ｔ、０．０６・ｔ、０．０７・ｔ、０．０８・ｔ、０．０９・ｔ、又は０．０９５・ｔまでの非ゼロの深さを含むことができる。一部の実施形態において、ＤＯＬは、約０．００１・ｔ〜約０．１・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．９・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．８・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．７・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．６・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．５・ｔ、約０．００１・ｔ〜約０．４・ｔ、約０．０１・ｔ〜約０．１・ｔ、約０．０１５・ｔ〜約０．１・ｔ、約０．０２・ｔ〜約０．１・ｔ、約０．０３・ｔ〜約０．１・ｔ、約０．０４・ｔ〜約０．１・ｔ、又は約０．０５・ｔ〜約０．１・ｔであってよい。
【００９１】
ＤＯＬは、マイクロプローブ、ＦＳＭ技術（以下に記載）等の偏光法によって測定される、化学強化による最も大きい金属酸化物又は金属イオンが浸透する深さと定義される。一部の実施形態において、化学強化が、ガラス系物品へのナトリウムイオンの交換を含み、約０．５・ｔまでの深さにＮａ２Ｏが存在する場合、ナトリウムの浸透深さは、ＦＳＭ技術によって容易に測定することはできないが、マイクロプローブ、ＳＣＡＬＰ、又は屈折近接場（ＲＮＦ）法（参照により全内容が本明細書に援用される、「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）によって測定することができる。一部の実施形態において、化学強化がガラス系物品へのカリウムイオンの交換を含む場合、従ってＫ２Ｏが存在する場合、カリウムの浸透深さは、ＦＳＭ技術によって測定することができる。
【００９２】
（表面ＣＳを含む）圧縮応力は、（日本の）オリハラ工業（株）製のＦＳＭ−６０００等の市販の機器を用いた表面応力計（ＦＳＭ）によって測定される。表面応力の測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存する。ＳＯＣは、参照により全内容が本明細書に援用される、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題するＡＳＴＭ標準Ｃ７７０−１６に記載の手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定される。屈折近接場（ＲＮＦ）法又はＳＣＡＬＰを用いて応力プロファイルを測定することができる。ＲＮＦ法を用いて応力プロファイルを測定する場合には、ＳＣＡＬＰによって与えられる最大ＣＴ値がＲＮＦに使用される。特に、ＲＮＦによって測定された応力プロファイルは、力平衡であり、ＳＣＡＬＰ測定によって与えられる最大ＣＴ値に合わせて較正される。ＲＮＦ法は、参照により全内容が本明細書に援用される、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｓａｍｐｌｅ」と題する、米国特許第８，８５４，６２３号明細書に記載されている。具体的には、ＲＮＦ法は、参照ブロックに隣接してガラス物品を配置するステップ、直交偏光間で１Ｈｚ〜５０Ｈｚの速度で切り替えられる偏光切換光ビームを生成するステップ、偏光切換光ビームの電力量を測定するステップ、及び偏光切換基準信号を生成するステップを含み、各々の直交偏光における測定電力量は互いに５０％以内である。この方法は、偏光切換光ビームをガラスサンプル及びガラスサンプルの異なる深さの基準ブロックに通すステップ、次いでリレー光学系を用いて透過した偏光切換光ビームを、偏光切換検出器信号を生成する、信号光検出器に中継するステップを更に備えている。この方法は検出器信号を基準信号で除算して正規化検出器信号を形成するステップ、及び正規化検出器信号からガラスサンプルのプロファイル特性を決定するステップも含んでいる。最大ＣＴ値は、当技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）によって測定される。
【００９３】
少なくとも一部の企図する実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、厚さの少なくとも一部分に沿ったイオン含有量に関し、組成の変化を含んでいる。１つ以上の実施形態において、組成変化には、非ゼロかつ厚さの少なくとも一部、より具体的には、ＤＯＬの少なくとも一部又はＤＯＬ全体に沿って変化する金属酸化物の濃度変化が含まれる。一部の実施形態において、ＤＯＬは金属酸化物の濃度が変化する深さより大きい。一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、非ゼロかつ厚さの一部に沿って変化する、金属酸化物の濃度を含む第１のＣＳ領域を含んでいる。一部の実施形態において、金属酸化物の濃度は、非ゼロかつ第１及び／又は第２の表面から、厚さの一部に沿って、約０・ｔ超〜約０．１７・ｔ未満、又は約０．０１・ｔ〜約０．１・ｔの深さまで変化する。
【００９４】
１つ以上の実施形態において、かかる実施形態における熱強化及び化学強化したガラス系物品５００は、応力プロファイル５６０に影響を及ぼす交換イオン又は注入イオンを含んでいる。かかる実施形態の一部において、交換又は注入されたイオンは、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００の部分５３０、５４０を完全通り抜けて延びることはない、何故なら、かかる部分は化学強化ではなく、本明細書に記載の熱強化の結果として生じた部分であるからである。一部の実施形態において、ＤＯＬは交換又は注入イオンより深く延びている。一部の実施形態において、ＤＯＬは交換又は注入イオンの深さに等しい深さまで延びている。
【００９５】
本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品の応力プロファイル及び応力プロファイルの属性は、物品の端部（即ち、主面ではなく副面に沿って）に存在又は現れることができる。図６において、１つ以上の副面が、熱及び／又は化学強化プロセスに曝露されるように、主面５１０、５２０をマスク又は熱強化若しくは化学的強化プロセスに曝露されないように維持することができる。かかる副面上の応力プロファイルは、所望の性能又は最終用途に合わせて調整することができる。
【００９６】
１つ以上の実施形態において、第１の表面５１０及び第２の表面５２０は、互いに異なる応力プロファイルを有することができる。例えば、第１の表面５１０の表面ＣＳ、ＤＯＬにおけるＣＳ、ＤＯＬ、又はＤＯＣの任意の１つ以上が、第２の表面と異なることができる。例えば、一部の実施例において、第１の表面５１０が第２の表面５２０より大きい表面ＣＳ値を必要とする。別の実施例において、第１の表面５１０は、第２の表面５２０のＤＯＣ値より大きいＤＯＣ値を有している。一部の実施例において、第１の表面５１０と第２の表面５２０との間のかかる表面ＣＳ、ＤＯＬにおけるＣＳ、ＤＯＬ、又はＤＯＣの任意の１つ以上の差異は、非対称応力プロファイルと表現することができる。かかる非対称性は、本明細書に記載のガラス系物品の形成に使用される熱強化、化学強化、又は熱強化及び化学強化の両方のプロセスを変更することによって与えることができる。以下に説明するように、応力プロファイルの非対称性は、本明細書に記載のガラス系物品を、湾曲したシート又は物品に冷間加工することによっても生成又は増大させることができる。
【００９７】
本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品は、０Ｊ／ｍ２超〜約４０Ｊ／ｍ２の蓄積引張エネルギーを示すことができる。一部の実施例において、蓄積引張エネルギーは、約５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約２０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１８Ｊ／ｍ２〜約２２Ｊ／ｍ２、約２５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、又は約２５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２であってよい。１つ以上の実施形態の熱強化及び化学強化したガラス系物品は、約６Ｊ／ｍ２以上、約１０Ｊ／ｍ２以上、約１５Ｊ／ｍ２以上、又は約２０Ｊ／ｍ２以上の蓄積引張エネルギーを示すことができる。蓄積引張エネルギーは、次式を用いて算出することができる。蓄積引張りエネルギー（Ｊ／ｍ２）＝  [（1−ν）／Ｅ]∫（σ２）（ｄｔ）。ここで、νはポアソン比、Ｅはヤング率（単位ＭＰａ）、σは応力（単位ＭＰａ）、積分は、引張領域の厚さ（マイクロメートル単位）のみにわたって計算される。
【００９８】
様々な実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品５００は、本明細書に記載の応力プロファイル及び形成されたままの低い表面粗さを有している。本明細書に記載のプロセス及び方法は、形成された表面の表面粗さを増加させることなく、ガラス系物品（シート状であってもよい）を熱強化及び化学強化することができる。例えば、流入するフロートガラスの空気側表面及び流入する溶融成形ガラス表面を、処理前後に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって特性を明かにした。流入する１．１ｍｍ厚のソーダライムフロートガラスのＲａ表面粗さは、１ｎｍ未満（０．６〜０．７ｎｍ）であって、本プロセスによる熱強化によってＲａ表面粗さは増加しなかった。同様に、１．１ｍｍ厚のフュージョン成形されたガラスシートの０．３ｎｍ未満（０．２〜０．３）のＲａ表面粗さは、本開示による熱強化及び／又は化学強化によって維持された。従って、１つ以上の実施形態による、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、少なくとも第１の表面において、少なくとも１０×１０μｍの領域にわたり、０．２〜１．５ｎｍのＲａ粗さ、０．２〜０．７ｎｍ、０．２〜０．４ｎｍ、又は更に０．２〜０．３ｎｍの表面粗さを有している。表面粗さは、例示的な実施形態において、１０×１０μｍ、一部の実施形態において、１５×１５μｍの領域にわたって測定することができる。
【００９９】
別の実施形態において、本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品は、高い平坦度を有している。様々な実施形態において、本明細書に記載の強化システムは、制御されたガス支持体を使用して、移送中および加熱中にガラスベースの基板を支持し、一部の実施形態では、得られるガラス系物品の平坦度を制御及び／又は向上する支援に使用することができ、特に薄厚及び／又は高度に強化されたガラス系物品関し、これまでに取得可能なものより高い平坦度をもたらす。例えば、約０．６ｍｍ以上の厚さを有するシート状のガラス系物品は、強化後平坦性を向上させることができる。熱強化及び化学強化したガラス系物品の様々な実施形態の平坦度は、第１の表面又は第２の表面の一方に沿って、任意の５０ｍｍの長さに沿って、１００μｍ以下の芯振れ精度（ＴＩＲ）、第１の表面又は第２の表面の一方に沿って、長さ５０ｍｍ以内において、３００μｍ以下のＴＩＲ、第１の表面又は第２の表面の一方に沿って、長さ５０ｍｍ以内において、２００μｍ以下のＴＩＲ、１００μｍ以下のＴＩＲ、又は７０μｍ以下のＴＩＲを有することができる。例示的な実施形態において、平坦度は、ガラス系物品の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って測定される。企図する実施形態において、シートの形態であってよい、本明細書に開示の厚さを有するガラス系物品は、第１の表面又は第２の表面の一方の長さ２０ｍｍ以内おいて、２００μｍ以下のＴＩＲの平坦度（例えば、１００μｍ以下のＴＩＲの平坦度、７０μｍ以下のＴＩＲの平坦度、又は５０μｍ以下のＴＩＲの平坦度）を有している。本明細書において、平坦度とは、コーニング社（コーニング、ニューヨーク）から入手可能なＴｒｏｐｅｌ（登録商標）ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（登録商標）で測定されたものである。
【０１００】
企図する実施形態によれば、１つ以上の実施形態による熱強化及び化学強化したガラス系物品は、高い寸法の一貫性を有し、本体５２２（図６）の１ｃｍの長さ方向の範囲に沿った厚さｔが、５０μｍを超えて、例えば、１０μｍを超えて、５μｍを超えて、２μｍを超えて変化しない。かかる寸法の一貫性は、本明細書に開示の負の引張応力の所定の厚さ、面積、及び／又大きさに対し、固体焼き入れでは、冷却プレートのアライメント及び／又は寸法を歪める可能性のある表面精度等の実際的な考慮事項のために、実現することはできない。
【０１０１】
企図する実施形態によれば、１つ以上の実施形態による、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、それに沿った１ｃｍの長さ方向の輪郭が、直線から５０μｍ以内、例えば、２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、２μｍ等に留まるような平坦度、及び／又は１ｃｍの幅方向の輪郭が、直線から５０μｍ以内、例えば、２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、２μｍ等に留まるような平坦度を有する少なくとも１つの表面（例えば、図６の第１又は第２の表面５１０、５２０）を有している。かかる高い平坦度は、本明細書に開示の負の引張応力の所定の厚さ、面積、及び／又大きさに対し、液体焼き入れでは、対流及びそれに関連する液体の力に起因する、これ等のプロセスで強化されたガラスの反りや曲がり等の実際的な考慮事項のために、実現することはできない。様々な実施形態において、１つ以上の実施形態による熱強化及び化学強化したガラス系物品は、高い仮想温度を有している。様々な実施形態において、高い仮想温度が、得られるガラス系物品５００の高いレベルの熱強化、高い中央引張応力、及び／又は高い表面圧縮応力に関連していることが理解されるであろう。表面仮想温度は、示差走査熱量測定、ブリルアン分光法、又はラマン分光法を含む任意の方法で測定することができる。
【０１０２】
例示的な実施形態によれば、１つ以上の実施形態による熱強化及び化学強化したガラス系物品は、第１及び／又は第２の表面５１０、５２０、又はその近傍等に、少なくとも５００℃、少なくとも６００℃、更には一部の実施形態において、少なくとも７００℃等、特に高い仮想温度を有する部分を含んでいる。一部の実施形態において、かかる仮想温度を示すガラス系物品は、ソーダライムガラスを含むことができる。例示的な実施形態によれば、１つ以上の実施形態による熱強化及び化学強化したガラス系物品は、第１及び／又は第２の表面５１０、５２０、又はその近傍等に、同じ化学組成のアニールガラスと比較して、特に高い仮想温度を有する部分を含んでいる。例えば、一部の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、同じ化学組成のアニールガラス（即ち、本明細書に記載の方法に従って熱強化されていないガラス）の仮想温度より、少なくとも１０℃高い、少なくとも３０℃高い、少なくとも５０℃高い、少なくとも７０℃高い、更には少なくとも１００℃高い仮想温度を示す。熱強化システムの高温ゾーンから冷却ゾーンへの急速な移行によって、高い仮想温度を達成することができる。理論に束縛されるものではないが、高い仮想温度を有するガラス系物品は損傷抵抗が増大する。
【０１０３】
表面仮想温度を測定する一部の方法において、仮想温度を妥当な精度で測定するために、ガラス系物品を破砕して熱強化プロセスによって誘起された「強化応力」を緩和する必要があり得る。ラマン分光法によって測定される特徴的構造バンドは、シリケートガラスの仮想温度及び加えられる応力の両方に関し、制御された方法でシフトすることがよく知られている。強化応力が既知であれば、このシフトを用いて、仮想温度を非破壊的に測定することができる。
【０１０４】
概して、図８に、一部の例示的なガラス物品の仮想温度の測定結果を示す。シリカガラスのラマンスペクトルに対する応力の影響が、Ｄ．Ｒ. Ｔａｌｌａｎｔ、Ｔ．Ａ．Ｍｉｃｈａｌｓｋｅ、 及びＷ．Ｌ．Ｓｍｉｔｈによる「Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ｇｌａｓｓ」Ｊ． Ｎｏｎ−Crist. Ｓｏｌｉｄｓ、１０６、３８０−３８３（１９８８）に報告されている。６５質量％以上のシリカ商用ガラスは実質的に同じ応答を有している。報告された応力応答は一軸応力であり、強化ガラスにおいて観察されるような二軸応力状態の場合には、σｘｘ＝σｙｙ、一軸応力によって予想されるピークの２倍のシフトが予想される。ソータライムガラス及びガラス２の１０９０ｃｍ−１近傍のピークが、シリカガラスで観察される１０５０ｃｍ−１のピークに対応している。シリカの１０５０ｃｍ−１及びＳＬＧ並びに他のシリカガラスの対応するピークに対する応力の影響は、ＭＰａ単位の応力σの関数として、式ａ）ω（ｃｍ−１）＝１０５４．９３−０．００２３２・σで表すことができる。
【０１０５】
仮想温度を関数として、ＳＬＧ及び別のガラスのラマンバンド位置の検量線を生成した。ガラス試験片は、Ｔ＝１０*η／ Ｇで算出された構造緩和時間より、２〜３倍長い時間熱処理した、ここでηは粘度、Ｇは剪断弾性率である。熱処理後、ガラスを水中で焼き入れして仮想温度を熱処理温度に凍結した。次いで、４４２ｎｍレーザー、１０〜３０秒の照射時間、及び１００％のパワーを使用して、２００〜１８００ｃｍ−１の範囲にわたり、ガラス表面を倍率５０倍及び１〜２μｍのスポットサイズの顕微ラマンにより測定した。１０００〜１２００ｃｍ−１のピーク位置を、コンピュータソフトウェア、この場合、Ｒｅｎｉｓｈａｗ ＷｉＲＥ、バージョン４．１を使用して適合させた。ＳＬＧの空気側で測定した１０９０ｃｍ−１の良好な適合は、仮想温度Ｔｆ（℃）の関数として、式ｂ）（ｃｍ−１）＝１１１０．６６−０．０２８２・Ｔｆで与えられる。ガラス２について、良好な適合は、式ｃ）（ｃｍ−１）＝１１０２．００−０．０２３１・Ｔｆで与えられる。
【０１０６】
式ａ）、ｂ）、及びｃ）で確立された関係を使用して、表面ＣＳによる補正係数を用いて、測定したラマンピーク位置の関数として、ガラスの仮想温度を表すことができる。１００ＭＰａのＣＳ、σｃは、約１５〜２０℃の仮想温度の減少に相当する位置に、ラマンバンド位置をシフトする。ＳＬＧには次の式が適用可能である。
【０１０７】
【数１】
2019503978.tif 000003
【０１０８】
ガラス２に適用可能な式は次のとおりである。
【０１０９】
【数２】
2019503978.tif 000004
【０１１０】
これ等の式において、ωは１０９０ｃｍ−１の近傍のピークに関して測定されたピーク波数、σｃは、任意の適切な技術によって測定された表面ＣＳであり、応力補正した℃単位の仮想温度が得られる。決定された仮想温度に関連して増大した損傷抵抗の実証するものとして、４つのガラスシートサンプルを用意した、そのうちの２つは従来の強化方法で約７０〜１１０ＭＰａの表面ＣＳ（ＣＳ）まで強化した、６ｍｍ厚のソーダライムガラス（ＳＬＧ）シートであり、２つは本開示の方法及びシステムによって約同等のＣＳレベルに強化した１．１ｍｍ厚のＳＬＧシートであった。２つの更なるシートを追加し、各厚さの１つを対照として使用した。各試験シートの表面を標準のビッカース圧痕に曝露した。様々なレベルの力をそれぞれ１５秒間加え、２４時間待機した後、圧痕をそれぞれ精査した。表１に示すように、５０％亀裂閾値（亀裂が開始する傾向がある圧子の４つの点のうち、現れる平均の亀裂数が２つであるときの荷重として定義される）を各サンプルについて求めた。
【０１１１】
表１は、従来の対流ガス強化によって処理されたＳＬＧ（６ｍｍシートに反映）のビッカース亀裂開始閾値は、アニール又は供給されたままのシートの閾値と実質的同じであり、０〜１ニュートン（Ｎ）の間から上昇し、約１ニュートン〜２ニュートン未満まで上昇する。これは、従来の強化によって与えられる、ガラス転移温度（ＳＬＧに対し、Ｔｇ＝５５０℃、η＝１０12-13.3 ポアズと定義）に対し、２５〜３５℃の表面仮想温度（Ｔｆｓ又はＴｆｓｕｒｆａｃｅ）の比較的緩やかな上昇に相関していることを示している。対照的に、本方法及びシステムを用いた強化によって、ビッカース亀裂開始閾値は、１０Ｎを超え、これは従来の強化によって付与されるビッカース損傷抵抗に対して１０倍の向上である。具現化されたガラスにおいて、ＴｆｓマイナスＴｇは、少なくとも５０℃、少なくとも７５℃、少なくとも９０℃、又は約７５℃〜１００℃であった。低レベルの熱強化を含む実施形態であっても、具現化されたガラスは、例えば、５Ｎ等、依然として抵抗を増大させることが出来る。特定の企図する実施形態において、１５秒ビッカース亀裂開始試験後の５０％亀裂閾値は、５Ｎ、１０Ｎ、２０Ｎ、又は３０Ｎ以上とすることができる。
【０１１２】
【表１】
2019503978.tif 000005
【０１１３】
以下の無次元の仮想温度パラメータθを使用して、生成された仮想温度によって熱強化プロセスの相対的性能を比較することができる。この場合、以下の表面仮想温度θＳの観点から考える。
【０１１４】
【数３】
2019503978.tif 000006
【０１１５】
ここで、Ｔｆｓは表面仮想温度、Ｔａｎｎｅａｌ（η＝１０13.２ポアズの粘度のときの、ガラスの温度）は、アニーリングポイント、Ｔｓｏｆｔ（η＝１０７．６ポアズの粘度のときの、ガラスの温度）は、ガラスシートの軟化点である。図１０は、２つの異なるガラスの熱強化中に適用された熱伝達率ｈを関数として、測定された表面仮想温度θＳをプロットした図である。図１０に示すように、２つの異なるガラスに関する結果は、互いにかなり接近している。このことは、パラメータθは、仮想温度の生成に必要な熱伝達率ｈに関連して、異なるガラスの仮想温度を直接比較する手段を与えることを意味する。各ｈにおける結果の垂直範囲は、焼き入れ開始時の初期温度であるＴ０の値の変化に対応している。実施形態において、パラメータθＳは、約（例えば、プラスマイナス１０％）０．２〜約０．９、０．２１〜０．０９、０．２２〜０．０９、０．２３〜０．０９、０．２４〜０．０９、０．２５〜０．０９、０．３０〜０．０９、０．４０〜０．０９、０．５〜０．９、０．５１〜０．９、０．５２〜０．９、０．５３〜０．９、０．５４〜０．９、０．５４〜０．９、０．５５〜０．９、０．６〜０．９、更には０．６５〜０．９を含んでいる。しかし、より高い熱伝達率（例えば、約８００Ｗ／ｍ２Ｋ以上）では、ガラスの高温度、又は「液相線」ＣＴＥが強化性能に影響を与え始める。従って、かかる条件下において、粘度曲線わたって変化するＣＴＥ値の積分の近似に基づく、強化パラメータΨが有用であることが判明した。
【０１１６】
【数４】
2019503978.tif 000007
【０１１７】
ここで、αＳＣＴＥは、１／℃（℃−1）で表された、低温線形ＣＴＥ（ガラスの０〜３００℃の平均線形熱膨張率に相当）、αＬＣＴＥは、１／℃（℃−1）で表された、高温線形ＣＴＥ（ガラス転移点と軟化点との間のどこかで観察される高温プラトー値に相当）、Ｅは、ＧＰａ（ＭＰａではない）（これは、（無次元の）パラメータΨの値が、概して０と１の間の範囲になることを可能にする）で表されるガラスの弾性率、Ｔｓｔｒａｉｎは、℃で表されるガラスの歪点温度（η＝１０１４．７ポアズの粘度のときのガラスの温度）、Ｔｓｏｆｔは、℃で表されるガラスの軟化点（η＝１０７．６ポアズの粘度のときのガラスの温度）である。
【０１１８】
強化パラメータΨを決定するために、様々な特性を有するガラスについて、熱強化プロセス及び得られた表面ＣＳ値をモデル化した。１０８．２ポアズの同じ開始粘度及び様々な熱伝達係数でガラスをモデル化した。１０８．２ポアズにおける各ガラスの温度及びそれぞれの強化パラメータΨ計算値と共に、様々なガラスの特性を表２に示す。
【０１１９】
【表２】
2019503978.tif 000008
【０１２０】
表２の結果は、Ψがガラスの熱強化特性に比例することを示している。この相関を、高い熱伝達率（２０９３Ｗ／ｍ２Ｋ（０．０５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃））及びガラスシート厚が僅か１ｍｍの具現化した実施例を表す図９に更に示す。図から分かるように、得られた７つの異なるガラスのＣＳの変化は、提案している強化パラメータΨの変化とよく相関している。
【０１２１】
別の態様において、任意のガラスについて、任意の所与の熱伝達係数の値ｈ（ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で表される）において、厚さｔ（ｍｍ単位）に対する表面ＣＳ（σＣＳ、ＭＰａ）曲線が（０〜６ｍｍのｔの範囲にわたり）双曲線に適合することができることを見出しており、ここでＰ１及びＰ２は、以下に示すようなｈの関数である。
【０１２２】
【数５】
2019503978.tif 000009
【０１２３】
又はΨの式を代入すると、ＣＳσＣＳ（Ｇｌａｓｓ、ｈ、ｔ）曲線は以下で与えられる。
【０１２４】
【数６】
2019503978.tif 000010
【０１２５】
ここで、（６）又は（７）のいずれかにおける、定数Ｐ１及びＰ２は、それぞれ、以下で与えられる、熱伝達率値ｈの連続関数である。
【０１２６】
【数７】
2019503978.tif 000011
【０１２７】
及び
【０１２８】
【数８】
2019503978.tif 000012
【０１２９】
定数Ｐ１及びＰ２を、ｈの関数として、それぞれ図１０及び１１に示す。従って、所与のｈ及び対応するＰ２に対し、式（６）又は（７）の同じｈについて、Ｐ１を用いることによって、厚さｔの関数として、そのｈで得られる表面ＣＳ（ＣＳ）に対応する曲線が特定される。
【０１３０】
一部の実施の形態において、同様の式を使用して、特に厚さが６ｍｍ以下、熱伝達係数が、例えば、８００Ｗ／ｍ２Ｋ以上の場合、２によるものと同じ伝導下で予測されたＣＳを単に除することによって、熱強化ガラスシートのＣＴを予測することができる。従って、予測されるＣＴは以下で与えることができる。
【０１３１】
【数９】
2019503978.tif 000013
【０１３２】
ここで、Ｐ１ＣＴ及びＰ２ＣＴは以下で与えられる。
【０１３３】
【数１０】
2019503978.tif 000014
【０１３４】
及び
【０１３５】
【数１１】
2019503978.tif 000015
【０１３６】
一部の実施形態において、ｈとｈＣＴは、熱強化の所与の物理的インスタンスに対し、同じ値を有することができる。しかし、一部の実施形態において、それらは異なることができ、別々の変数を提供し、それらの間の変化を許容することによって、記述的な性能曲線内において、ＣＳ／ＣＴの典型的な比２：１が保持されないインスタンスを捕捉することができる。
【０１３７】
現在開示されているプロセス及びシステムの１つ以上の実施形態は、表３に示すすべての熱伝達率値（ｈ及びｈＣＴ）で熱強化ＳＬＧシートを製造している。
【０１３８】
【表３】
2019503978.tif 000016
【０１３９】
一部の実施形態において、熱伝達率値（ｈ及びｈＣＴ）は、約０．０２４〜約０．１５、約０．０２６〜約０．１０、又は約０．０２６〜約０．０７５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃とすることができる。
【０１４０】
図１２は、前述の式６〜９に従って選択されたｈの値に対する、厚さｔ（ｍｍ単位）を関数とするＣ（ｈ、ｔ）・Ψ（ＳＬＧ）グラフによる、ガラスシートの表面圧縮の新たに開かれたＭＰａ単位の性能空間を示す図であって、Ψ（ＳＬＧ）は、表２のＳＬＧのΨの値に対応するものである。ＧＣのラベルが付されたトレースは、０．０２ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は８４０Ｗ／ｍ２Ｋ）〜０．０３ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃、又は１２５０Ｗ／ｍ２Ｋのガス対流強化によって達成可能なＳＬＧシートの薄さに対する最大応力の推定範囲を示すものであって、これらのレベルの熱伝達係数が、対流ガスプロセスの能力を上回る温度である１０８．２ポアズ又は約７０４℃の加熱されたガラス粘度で、プロセスに使用され得ると仮定したものである。
【０１４１】
ガス対流強化プロセスに基づく報告された最高のシートＣＳ値の例は、凡例にガス対流と記された三角形のマーカーによって示されている。値６０１は、商用装置の宣伝製品性能能力を示し、値６０２はガラス加工会議における口頭の報告に基づいている。ＬＣのラベルが付されたトレースは、熱伝導率ｈが０．０６２５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約２６００Ｗ／ｍ２Ｋ）であると仮定した液体接触強化によって達成可能であると推定されるＳＬＧシート薄さに対する最大応力を示すものであって、ここでも１０８．２ポアズの初期加熱ガラス粘度又は約７０４℃の処理を仮定したものである。液体接触強化プロセスに基づく、報告された最も高いシートＣＳ値の例は、凡例に液体接触と記された丸印によって示されている。厚さ２ｍｍにおける２つの値の高い方は、ホウケイ酸ガラスシート強化の報告に基づいており、達成された応力は、直接比較のために（ΨＳＬＧ）／（Ψborosilicate）で増減したものである。
【０１４２】
７０４のラベルが付されたトレースは、熱伝達率０．２０ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約８３７０Ｗ／ｍ２Ｋ）及び焼き入れ直前の７０４℃の初期温度で、現在開示されている方法及びシステムによって達成可能な応力を示している。このようにして達成可能なガラスシートの応力レベルは、液冷強化強度レベルに対して、液冷強化が従来の最先端のガス対流強化に対して示すのとほぼ同じ改善範囲を示している。しかし、７０４のラベルが付されたトレースは、上限ではなく、実施形態は、より高い温度（ガラスのより低い粘度で）で、小間隙ガス支持体熱強化により達成可能である形状及び平坦性の良好な制御によってこの値を超えて発展し得ることを示している。７３０のラベルが付されたトレースは、
ガラスの軟化点の非常に近く又は軟化点を超える７３０℃のＳＬＧシートの開始温度で０．２０ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約８３７０Ｗ／ｍ２Ｋ）の熱伝達率によって達成される追加の強化性能のいくつかを示している。従って、ＣＳの著しい改善、ひいてはガラスシートの強度向上は、タイトなガス支持体におけるシートの平坦性及び形状の良好な取り扱い及び制御によって可能になる、特に高い熱伝達率と高い初期温度の使用との組み合わせによって達成され、厚さ２ｍｍ以下における向上が特に著しい。
【０１４３】
図１３は、前述の図１２の２ｍｍ以下におけるトレースを示しているが、本開示の１つ以上の実施形態による熱強化ガラス系物品の選択された例について、厚さを関数としてプロットしたＣＳであって、本開示によって可能になった熱強化レベルと薄さの極端な組み合わせを示している。
【０１４４】
１つ以上の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、低熱膨張率（ＣＴＥ）のガラスを含んでいる。前述のように（例えば、式７及び１０参照）、熱強化効果は、ガラスシートが構成されているガラスのＣＴＥに大きく依存している。しかし、低ＣＴＥガラスの熱強化は、化学耐性の増大、又はアルカリ含有量が低いために電子装置とのより良好な適合性等、有益な特性を有する強化ガラス組成をもたらすことができる。６５、６０、５５、５０、４５、４０、更には３５×１０−６℃−１以下のＣＴＥを有するガラスは、４ｍｍ未満、３．５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、更には２ｍｍ以下の厚さにおいて、安全ガラス様の破断パターン（「ダイシング」）が可能である。４０×１０−６℃−１以下のＣＴＥを有するガラスは、本明細書に記載のプロセスを使用して強化することができる。
【０１４５】
１つ以上の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、中〜高ＣＴＥを有するガラス組成を含んでいる。例示的なガラスには、アルカリアルミノシリケート、ボロアルミノシリケート、及びソーダライムガラスが含まれる。一部の実施形態において、４０、５０、６０、７０、８０、又は９０×１０−７／℃を超えるＣＴＥを有するガラスを、本明細書に記載のように、熱強化及び化学強化することができる。かかるＣＴＥの一部は、負の引張応力の程度が、５０ＭＰａ以下及び／又は少なくとも１０ＭＰａである、本明細書に開示の熱強化にとって特に低い可能性がある。
【０１４６】
１つ以上の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、ヌープ引掻き閾値試験及び／又はビッカース亀裂開始閾値試験によって測定される優れた性能を示す。例えば、１つ以上の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、約８Ｎ以上（例えば、９Ｎ以上、１０Ｎ以上、１１Ｎ以上、１２Ｎ以上、１３Ｎ以上、又は１４Ｎ以上）の（ヌープ引掻き試験で測定した）ヌープ引掻き閾値を示す。一部の実施例においてヌープ引掻きの上限は約２０Ｎとすることができる。１つ以上の実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、約１２０Ｎ以上の（ビッカース亀裂開始閾値試験で測定した）ビッカース亀裂開始閾値を示す。例えば、ビッカース亀裂開始閾値は、約１２５Ｎ以上、１３０Ｎ以上、１３５Ｎ以上、１４０Ｎ以上、１４５Ｎ以上、１５０Ｎ以上、１５５Ｎ以上、又は約１６０Ｎ以上とすることができる。ビッカース亀裂開始閾値の上限は約１８０Ｎとすることができる。
【０１４７】
一部の用途及び実施形態において、熱強化及び化学強化したガラス系物品は、化学的耐久性持たせるように構成された組成を有することができる。かかる実施形態の一部において、組成は、少なくとも７０質量％の二酸化ケイ素及び／又は少なくとも１０質量％の酸化ナトリウム及び／又は少なくとも７質量％の酸化カルシウムを含んでいる。かかる組成の従来の物品は、深い深さまで化学強化することは困難であり得、及び／又は、不可能ではないにしても、薄厚に対し十分な大きさの負の表面引張応力まで従来のプロセスによって熱強化することは、脆弱性及び従来のプロセスの力によって困難であり得る。
【０１４８】
一部の企図する実施形態において、本明細書に記載のプロセス及びシステムによって強化されるガラス系物品（シート５００等）は、非晶質基体、結晶質基体、又はそれらの組み合わせ、例えば、ガラスセラミック基体を含むことができる。本明細書に記載のプロセス及びシステムによって強化されるガラス系物品は、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、アルカリアルミニウムリンシリケートガラス、又はアルカリアルミノホウケイ酸ガラスを含むことができる。１つ以上の実施形態において、ガラス系基体は、モルパーセント（モル％で）約（例えば、プラスマイナス１％）４０〜約８０モル％のＳｉＯ２、約１０〜約３０モル％のＡｌ２Ｏ３、約０〜約１０モル％のＢ２Ｏ３、約０〜約２０モル％のＲ２Ｏ、及び／又は約０〜約１５モル％のＲＯを含むガラスを含むことができる。一部の企図する実施形態において、約０〜約５モル％のＺｒＯ２及び約０〜約１５モル％のＰ２Ｏ５のいずれか一方又は両方を含むことができる。一部の企図する実施形態において、約０〜約２モル％のＴｉＯ２が存在することができる。
【０１４９】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品又は基体は（本明細書に記載の化学強化する前に）、モル％で、約４０〜約８０のＳｉＯ２、約１０〜約３０のＡｌ２Ｏ３、約０〜約、１０のＢ２Ｏ３、約０〜約２０のＲ２Ｏ、及び約０〜約１５のＲＯを含むガラス組成を有することができる。本明細書において、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏ等のアルカリ金属酸化物を意味する。また、本明細書において、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ等を意味する。一部の実施例において、組成は約０モル％〜約５モル％のＺｒＯ２及び約０モル％〜約１５モル％のＰ２Ｏ５のいずれか一方又は両方を含むことができる。約０モル％〜約２モル％のＴｉＯ２が存在することができる。
【０１５０】
一部の実施例において、ガラス組成は、モル％で、約４５〜約８０、約４５〜約７５、約４５〜約７０、約４５〜約６５、約４５〜約６０、約４５〜約６５、約４５〜約６５、約５０〜約７０、約５５〜約７０、約６０〜約７０、約７０〜約７５、約７０〜約７２、約５０〜約６５、又は約６０〜約６５のＳｉＯ２を含むことができる。
【０１５１】
一部の実施例において、ガラス組成は、モル％で、約５〜約２８、約５〜約２６、約５〜約２５、約５〜約２４、約５〜約２２、約５〜約２０、約６〜約３０、約８〜約３０、約１０〜約３０、約１２〜約３０、約１４〜約３０、約１５〜約３０、又は約１２〜約１８のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【０１５２】
一部の実施例において、ガラス組成は、モル％で、約０〜約８、約０〜約６、約０〜約４、約０．１〜約８、約０．１〜約６、約０．１〜約４、約１〜約１０、約２〜約１０、約４〜約１０、約２〜約８、約０．１〜約５、又は約１〜約３のＢ２Ｏ３を含むことができる。一部の実施例において、ガラス組成は実質的にＢ２Ｏ３を含んでいない。本明細書において、ガラス組成の成分に関し「実質的に含まない」とは、最初のバッチ化又はその後のイオン交換の間に、成分がガラス組成に積極的に又は意図的には添加されないが、不純物として存在している可能性があることを意味する。例えば、約０．１００１モル％未満の量で成分が存在している場合、ガラスは成分を実質的に含まないと記述することができる。理論に束縛されるものではないが、ホウ素の添加により、ガラス組成の高温熱膨張率を増加させ、それによって、熱強化後に、より大きいＣＴ値を示す熱強化及び化学強化したガラス系物品をもたらすことができる。一部の実施例において、このより大きいＣＴ値は、化学強化後に、実質的に維持され、更には増大する。
【０１５３】
一部の実施形態において、ガラス組成は、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＺｎＯ等の１種以上のアルカリ土類金属酸化物を含むことができる。一部の実施形態において、１種以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、非ゼロであって、約１５モル％までとすることができる。１つ以上の特定の実施形態において、アルカリ土類金属酸化物のいずれかの総量は、非ゼロであって、約１４モル％まで、約１２モル％まで、約１０モル％まで、約８モル％まで、約６モル％まで、約４モル％まで、約２モル％まで、又は約１．５モル％までとすることができる。一部の実施形態において、１種以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、モル％で、約０．０１〜１０、約０．０１〜８、約０．０１〜６、約０．０１〜５、約０．０５〜１０、約０．０５〜２、又は約０．０５〜１とすることができる。ＭｇＯの量は、約０モル％〜約５モル％（例えば、０．００１〜約１、約０．０１〜約２、又は約２モル％〜約４モル％）とすることができる。ＺｎＯの量は、約０モル％〜約２モル％（例えば、約１モル％〜約２モル％）とすることができる。ＣａＯの量は、約０モル％〜約２モル％とすることができる。１つ以上の実施形態において、ガラス組成はＭｇＯを含み、ＣａＯ及びＺｎＯを実質的に含んでいなくてもよい。１つの変形例において、ガラス組成は、ＣａＯ又はＺｎＯのいずれか一方を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＺｎＯのうちの他を実質的に含んでいなくてもよい。１つ以上の特定の実施形態において、ガラス組成は、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＺｎＯのアルカリ土類金属酸化物のうちの２種のみを含み、第３の土類金属酸化物を実質的に含んでいなくてもよい。
【０１５４】
ガラス組成中のアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの総量は，モル％で、約５〜約２０、約５〜約１８、約５〜約１６、約５〜約１５、約５〜約１４、約５〜約１２、約５〜約１０、約５〜約８、約５〜約２０、約６〜約２０、約７〜約２０、約８〜約２０、約９〜約２０、約１０〜約２０、約１１〜約２０、約１２〜約１８、又は約１４〜約１８とすることができる。
【０１５５】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１６モル％、約０モル％〜約１４モル％、約０モル％〜約１２モル％、約２モル％〜約１８モル％、約４モル％〜約１８モル％、約６モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１４モル％、約８モル％〜約１２モル％、又は約１０モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。一部の実施形態において、組成は約４モル％未満のＮａ２Ｏを含むことができる。
【０１５６】
一部の実施形態において、成形性とイオン交換性とをバランスさせるために、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏを特定の量に又は比に制御される。例えば、Ｌｉ２Ｏの量が増加するにつれ、液相粘度が低下し、一部の成形方法が使用できなくなる可能性があるが、かかるガラス組成は、本明細書に記載のより深いＤＯＣレベルにイオン交換される。Ｎａ２Ｏの量は、液相粘度を変えることができるが、より深いＤＯＣレベルのイオン交換を抑制する可能性がある。
【０１５７】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、５モル％未満、４モル％未満、３モル％未満、２モル％未満、又は１モル％未満のＫ２Ｏを含むことができる。１つ以上の別の実施形態において、ガラス組成は、Ｋ２Ｏを、本明細書の定義のように、実質的に含んでいなくてもよい。
【０１５８】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１５モル％、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、又は約０モル％〜約２モル％のＬｉＯ２を含むことができる。一部の実施形態において、ガラス組成は、約２モル％〜約１０モル％、約４モル％〜約１０モル％、約６モル％〜約１０モル％、又は約５モル％〜約８モル％のＬｉＯ２を含むことができる。１つ以上の別の実施形態において、ガラス組成は、ＬｉＯ２を、本明細書の定義のように、実質的に含んでいなくてもよい。
【０１５９】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、Ｆｅ２Ｏ３を含むことができる。かかる実施形態において、Ｆｅ２Ｏ３は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、及びその間のすべての範囲並びに部分範囲の量存在することができる。１つ以上の別の実施形態において、ガラス組成は、本明細書に定義したように、Ｆｅ２Ｏ３を実質的に含んでいなくてもよい。
【０１６０】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、ＺｒＯ２を含むことができる。かかる実施形態において、ＺｒＯ２は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、及びその間のすべての範囲並びに部分範囲の量存在することができる。１つ以上の別の実施形態において、ガラス組成は、ＺｒＯ２を、本明細書の定義のように、実質的に含んでいなくてもよい。
【０１６１】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、約０．１モル％〜約１０モル％、約０．１モル％〜約８モル％、約２モル％〜約８モル％、約２モル％〜約６モル％、又は約２モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５を含むことができる。一部の実施例において、ガラス組成は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含んでいなくてもよい。
【０１６２】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、ＴｉＯ２を含むことができる。かかる実施形態において、ＴｉＯ２は、約６モル％未満、約４モル％未満、約２モル％未満、又は約１モル％未満の量存在することができる。１つ以上の別の実施形態において、ガラス組成は、ＴｉＯ２を、本明細書の定義のように、実質的に含んでいなくてもよい。一部の実施形態において、ＴｉＯ２は、約０．１モル％〜約６モル％又は約０．１モル％〜約４モル％の量存在している。
【０１６３】
一部の実施形態において、ガラス組成は、核剤を実質的に含んでいなくてもよい。代表的な核剤の例にはＴｉＯ２、ＺｒＯ２等がある。核剤は、ガラス中に微結晶の形成を開始することができる、ガラス構成成分であるという機能の観点から記述することができる。
【０１６４】
一部の企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品又は基体の組成は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＳｎＯ２のうちの１種以上から選択される、０〜２モル％の少なくとも１種の清澄剤を用いてバッチ化することができる。１つ以上の実施形態によるガラス組成は、約０〜約２モル％、約０〜約１モル％、約０．１〜約２モル％、約０．１〜約１モル％、又は約１〜約２モル％のＳｎＯ２を更に含むことができる。本明細書に開示のガラス系基体又は物品用のガラス組成は、一部の実施形態において、Ａｓ２Ｏ３及び／又はＳｂ２Ｏ３を実質的に含んでいなくてもよい。
【０１６５】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、具体的に、約６２モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、約１０．５モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約８モル％のＭｇＯ、約２モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、約０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１６６】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、約６７モル％〜７４モル％のＳｉＯ２、約１１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５．５モル％〜約９モル％のＬｉ２Ｏ、約０．５モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約２モル％〜約４．５モル％のＭｇＯ、約３モル％〜約４．５モル％のＴｉＯ２、約０モル％〜約２．２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約１モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約１モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約１モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．１モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約１．５モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０８モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１６７】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、約７０モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、約１０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約８モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、約０．１モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【０１６８】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、約５２モル％〜６５モル％のＳｉＯ２、約１４モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約５．５モル％〜約７モル％のＬｉ２Ｏ、約１モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約０．０１モル％〜約２モル％のＭｇＯ、約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０．１モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５、及び約０．０１モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。一部の実施形態において、組成は、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、及びＺｒＯ２のうちのいずれか１種以上を実質的に含んでいなくてもよい。
【０１６９】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、少なくとも０．５モル％のＰ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、及び任意としてＬｉ２Ｏを含み、Ｌｉ２Ｏ（モル％）／Ｎａ２Ｏ（モル％）＜１である。加えて、これ等の組成はＢ２Ｏ３及びＫ２Ｏを実質的に含んでいなくてもよい。一部の実施形態において、組成はＺｎＯ、ＭｇＯ、及びＳｎＯ２を含むことができる。
【０１７０】
一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、約５８モル％〜６５モル％のＳｉＯ２、約１１モル％〜約１９モル％のＡｌ２Ｏ３、約０．５モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５、約６モル％〜約１８モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約６モル％のＭｇＯ、及び約０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。特定の実施形態において、組成は、約６３モル％〜６５モル％のＳｉＯ２、約１１モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、約１モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５、約９モル％〜約２０モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約６モル％のＭｇＯ、及び約０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。
【０１７１】
一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、Ｒ２Ｏ（モル％）／Ａｌ２Ｏ３（モル％）＜２の組成関係を有することができ、ここで、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏである。一部の実施形態において、６５モル％＜ＳｉＯ２（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＜６７モル％である。特定の実施形態において、Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＞−３モル％であり、ここで、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏであり、Ｒ’Ｏは組成に存在する二価金属酸化物の総量である。
【０１７２】
企図する実施形態において、ガラス系基体又は物品は、アルカリアルミノシリケートガラス組成、又はアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成を含むことができる。１つの例示的なガラス組成は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、及びＮａ２Ｏを含み、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６モル％、及び／又はＮａ２Ｏ≧９モル％である。実施例において、ガラス組成は、少なくとも６質量％の酸化アルミニウムを含んでいる。更なる実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品は、含有量が少なくとも５質量％になるように、１種以上のアルカリ土類酸化物を含有するガラス組成を含むことができる。一部の実施形態において、適切なガラス組成は、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、及びＣａＯのうちの少なくとも１種を更に含むことができる。特定の実施形態において、本明細書に記載の強化ガラス又はガラスセラミックシート若しくは物品に使用されるガラス組成は、６１〜７５モル％のＳｉＯ２、７〜１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３、９〜２１モル％のＮａ２Ｏ、０〜４モル％のＫ２Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、及び／又は０〜３モル％のＣａＯを含むことができる。
【０１７３】
本明細書に記載のガラス系基体又は物品に適した更なる例示的なガラス組成は、６０〜７０モル％のＳｉＯ２、６〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５モル％のＢ２Ｏ３、０〜１５モル％のＬｉ２Ｏ、０〜２０モル％のＮａ２Ｏ、０〜１０モル％のＫ２Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ２、０〜１モル％のＳｎＯ２、０〜１モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、１２モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０モル％、及び／又は０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。本明細書に記載のガラス系基体又は物品に適した更に別の例示的なガラス組成は、６３．５〜６６．５モル％のＳｉＯ２、８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜３モル％のＢ２Ｏ３、０〜５モル％のＬｉ２Ｏ、８〜１８モル％のＮａ２Ｏ、０〜５モル％のＫ２Ｏ、１〜７モル％のＭｇＯ、０〜２．５モル％のＣａＯ、０〜３モル％のＺｒＯ２、０．０５〜０．２５モル％のＳｎＯ２、０．０５〜０．５モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、ここで、１４モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８モル％、及び／又は２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。
【０１７４】
特定の企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品に適したアルカリアルミノシリケートガラス組成は、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、一部の実施形態では、５０モル％を超えるＳｉＯ２、別の実施形態では少なくとも５８モル％のＳｉＯ２、更に別の実施形態では、少なくとも６０モル％のＳｉＯ２を含み、比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤（即ち、改質剤の総量）が１より大きく、比において、成分はモル％で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。特定の実施形態において、このガラス組成は、５８〜７２モル％のＳｉＯ２、９〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、２〜１２モル％のＢ２Ｏ３、８〜１６モル％のＮａ２Ｏ、及び／又は０〜４モル％のＫ２Ｏを含み、比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤（即ち、改質剤の総量）が１より大きい。更に別の実施形態において、ガラス系基体又は物品は、６４〜６８モル％のＳｉＯ２、１２〜１６モル％のＮａ２Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜３モル％のＢ２Ｏ３、２〜５モル％のＫ２Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ、及び０〜５モル％のＣａＯを含む、アルカリアルミノシリケートガラス組成を含むことができ、ここで、６６モル％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６モル％、４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。別の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品は、２モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／又はＺｒＯ２、又は４モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／又はＺｒＯ２を含む、アルカリアリミノシリケートガラス組成を含むことができる。
【０１７５】
１つ以上の実施形態において、ガラス基体は、約５００℃以上の歪み点を示すことができる。例えば、歪み点は約５５０℃以上、約６００℃以上、又は約６５０℃以上とすることができる。
【０１７６】
企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品に適したガラスセラミックスの例には、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（即ち、ＬＡＳ系）ガラスセラミックス、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（即ち、ＭＡＳ系）ガラスセラミックス、及び／又はβ−石英固溶体、β−スポジュメンｓｓ、コージェライト、及び二ケイ酸リチウムを含む、優勢な結晶相を含むガラスセラミックスが挙げられる。本明細書に記載のガラス系基体又は物品は、その形成方法によって特徴付けることができる。例えば、本明細書に記載の強化ガラス又はガラスセラミックシート若しくは物品は、フロート成形可能（即ち、フロート法によって形成される）、ダウンドロー可能、及び、特にフュージョンドロー可能又はスロットドロー可能（即ち、フュージョンドロー法又はスロットドロー法等のダウンドロー法によって形成される）として特徴付けることができる。
【０１７７】
フロート成形可能なガラス系基体又は物品は、滑らかな表面及び一定の厚さによって特徴付けられ、溶融金属、通常はスズのベッド上に溶融ガラスを浮遊させることによって形成される。例示的なプロセスでは、溶融スズ層の表面に供給される溶融ガラスは、浮遊ガラス又はガラスセラミックリボンを形成する。ガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれ、ガラスリボンが固化し、スズからローラーに取り上げることができる固体ガラス基体になるまで、徐々に温度が低下する。浴から離れると、ガラ系基体が更に冷却され、アニールされて内部応力を低下させることができる。ガラス系物品がガラスセラミックの場合には、フロート法で形成されたガラス基体に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１７８】
ダウンドロー法は、比較的清浄無垢な表面を有する一貫した厚さを有するガラス系基体を生成する。ガラス系基体の平均曲げ強度は、表面の傷の量及び大きさによって制御されるので、接触が最小限に抑えられた清浄無垢な表面は、より高い初期強度を有している。次に、この高強度のガラス系基体が、本明細書に記載のように更に強化されると、得られる強度は、ラッピングされ研磨された表面を有するガラス系基体の強度よりも高くなり得る。ダウンドローしたガラス系基体は、約２ｍｍ未満（例えば、１．５ｍｍ、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．０５０ｍｍ）の厚さに延伸することができる。加えて、ダウンドローしたガラス系基体は、高価な研削及び研磨をすることなく、最終用途に使用できる非常に平坦で滑らかな表面を有する。ガラス系基体がガラスセラミックの場合には、ダウンドロー法で形成されたガラス基体に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１７９】
フュージョンドロー法は、例えば、溶融ガラス原料を受け取るチャネルを備えた延伸タンクを使用する。チャネルは、その両側の長さに沿って上に開いた堰を有している。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰をオーバーフローする。重力により、溶融ガラスは２つの流動するガラス膜として延伸タンクの外面を流れ下る。延伸タンクのこれ等の外面は、延伸タンク下方の縁部で合流するように、下方かつ内側に延びている。２つの流動するガラス膜は、この縁部で結合し融合して、単一の流動ガラス物品が形成される。フュージョンドロー法は、チャネル上を流れる２つのガラス膜が融合するため、得られるガラス物品の外側表面のいずれも装置のいずれの部分とも接触しないという利点を有している。従って、フュージョンドローしたガラス系基体の表面特性は、かかる接触の影響を受けない。ガラス系基体がガラスセラミックの場合には、フュージョン法で形成されたガラス基体に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１８０】
スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロー法では、溶融原料ガラスが延伸タンクに供給される。延伸タンクの底部には、スロットの長さに沿って伸びるノズルを有する開放スロットがある。溶融ガラスはスロット／ノズルを通して流れ、連続ガラス系基体として下方に延伸されアニール領域に入る。ガラス系基体がガラスセラミックの場合には、スロットドロー法で形成されたガラス基体に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１８１】
一部の実施形態において、ガラス系基体は、参照により全内容が本明細書に援用される、米国特許第８，７１３，９７２号明細書、米国特許第９，００３，８３５号明細書、米国特許公開第２０１５／００２７１６９号明細書、及び米国特許公開第２００５００９９６１８号明細書に記載の薄厚圧延法を用いて形成することができる。より具体的には、ガラス又はガラスセラミック物品は、溶融ガラスの垂直流を供給し、約５００℃以上又は約６００℃以上の表面温度に維持された、一対の成形ロールで溶融ガラス又はガラスセラミックの供給流を成形して、成形厚を有する成形ガラスリボンを形成し、約４００℃以下の表面温度に維持された一対のサイジングロールで、形成したガラスリボンをサイジングして、所望の厚さ及び所望の厚さの一貫性を有する、サイジングしたガラスリボンを生成することによって形成することができる。ガラスリボンの形成に使用される装置は、溶融ガラス供給流を供給するためのガラス供給装置、約５００℃以上の表面温度に維持された一対の成形ロールであって、互いに間隔を空けて近接配置され、成形ロール間に、溶融ガラス供給流を受け取り、成形厚を有する成形ガラスリボンを形成する、ガラス供給装置の縦方向下方に位置するガラス成形間隙が画成された成形ロール、及び約４００℃以下の表面温度に維持された一対のサイジングロールであって、互いに隣接配置され、サイジングロール間に、形成されたガラスリボンを受け取り、形成されたガラスリボンを薄くして所望の厚さ及び所望の厚さの一貫性を有する、サイジングされたガラスリボンを形成する、成形ロールの縦方向下方に位置するガラスサイジング間隙が画成された、サイジングロールを含むことができる。
【０１８２】
一部の実施例において、ガラスの粘度によって、フュージョン又はスロットドロー法が使用できない場合、薄厚圧延法を用いることができる。例えば、ガラスが１００ｋＰ未満の液相粘度を示す場合、薄厚圧延法を使用してガラス又はガラスセラミック物品を形成することができる。ガラス又はガラスセラミック物品は、酸で研磨あるいは酸で処理して表面の傷の効果を除去又は減少させることができる。
【０１８３】
企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品は、側面によって異なる組成を有している。ガラス又はガラスセラミックシート５００の１つ側面の例示的な組成は、６９〜７５質量％のＳｉＯ２、０〜１．５質量％のＡｌ２Ｏ３、８〜１２質量％のＣａＯ、０〜０．１質量％のＣｌ、０〜５００ｐｐｍのＦｅ、０〜５００ｐｐｍのＫ、０．０〜４．５質量％のＭｇＯ、１２〜１５質量％のＮａ２Ｏ、０〜０．５質量％のＳＯ３、０〜０．５質量％のＳｎＯ２、０〜０．１質量％のＳｒＯ、０〜０．１質量％のＴｉＯ２、０〜０．１質量％のＺｎＯ、及び／又は０〜０．１質量％のＺｒＯ２である。本明細書に記載のガラス系基体又は物品の別の側面の例示的な組成は、７３．１６質量％のＳｉＯ２、０．０７６質量％のＡｌ２Ｏ３、９．９１質量％のＣａＯ、０．０１４質量％のＣｌ、０．１質量％のＦｅ２Ｏ３、０．０２９質量％のＫ２Ｏ、２．７９２質量％のＭｇＯ、１３．０５４質量％のＮａ２Ｏ、０．１７４質量％のＳＯ３、０．００１質量％のＳｎＯ２、０〜０．０１質量％のＳｒＯ、０．０１質量％のＴｉＯ２、０．００２質量％のＺｎＯ、及び／又は０．００５質量％のＺｒＯ２である。
【０１８４】
別の企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、ＳｉＯ２を５５〜８５質量％、Ａｌ２Ｏ３を０〜３０質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを０〜２５質量％、ＣａＯを０〜２０質量％、Ｋ２Ｏを０〜２０質量％、ＭｇＯを０〜１５質量％、ＢａＯを５〜２０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．００２〜０．０６質量％、及び／又はＣｒ２Ｏ３を０．０００１〜０．０６質量％含んでいる。別の企図する実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体又は物品の組成は、ＳｉＯ２を６０〜７２モル％、Ａｌ２Ｏ３を３．４〜８モル％、Ｎａ２Ｏを１３〜１６モル％、Ｋ２Ｏを０〜１モル％、ＭｇＯを３．３〜６モル％、ＴｉＯ２を０〜０．２モル％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜０．１５モル％、ＣａＯを６．５〜９モル％、及び／又はＳＯ３を０．０２〜０．４モル％含んでいる。
【０１８５】
本開示の別の態様は、ガラス基体を強化する方法に関連している。１つ以上の実施形態において、本方法は、転移温度を有するガラス基体（シート状であってよい）を、固体又は液体物質を含まない間隙を横断する伝導によって、ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させることによって、転移温度より高い温度から転移温度より低い温度に冷却して、熱強化ガラス物品を生成し、次いで熱強化したガラス物品を化学強化するステップを含んでいる。１つ以上の実施形態において、本方法は、ガラスシートを離れる熱エネルギーの２０％以上が、間隙を横断してヒートシンクに受け取られるように、ガラスシートからヒートシンクへ熱エネルギーを移動させて、ガラスシートを熱強化するステップを含んでいる。一部の実施例において、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、約４５％以上、約５０％以上、又は約６０％以上の熱エネルギーが、伝導によって、間隙を横断して、ガラスシートからヒートシンクに移動する。一部の実施例において、冷却速度は、約−２７０℃／秒以上（例えば、−２８０℃／秒以上、−２９０℃／秒以上、−３００℃／秒以上、−３１０℃／秒以上、又は−３２０℃／秒以上）とすることができる。
【０１８６】
１つ以上の実施形態において、熱強化したガラス物品は、熱強化したガラスシートのどの部分も除去せずに化学強化される。例えば、熱強化したガラス物品は、熱強化したガラス物品の厚さの３％以上（あるいは２％以上又は１％以上）を除去せずに化学強化される。
【０１８７】
一部の実施形態において、熱強化したガラス物品は厚さを有し、その厚さの０．１７倍以上のＤＯＣを有している。一部の実施例において、熱強化及び化学強化したガラス物品は厚さ及び厚さの０．１７倍以上のＤＯＣを示す。１つ以上の実施形態において、熱強化したガラス物品を化学強化するステップが、ＤＯＣを維持しつつ、約７００ＭＰａ以上の表面ＣＳを生成するステップを含んでいる。
【０１８８】
１つ以上の実施形態によれば、熱強化物品シートを化学強化するステップが、ガラス系層の第１の表面から、約１０マイクロメートル以上であるＤＯＬまで延びる、化学強化領域を生成するステップを含んでいる。
【０１８９】
１つ以上の実施形態の方法において、熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、熱強化ガラスシートを、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３のうちの任意の１種以上を含む溶融塩浴に浸漬するステップを含んでいる。一部の実施形態において、溶融塩浴は、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３とを含み、約３８０℃〜約４３０℃の温度を有している。
【０１９０】
本開示のもう１つの態様は、前面、背面、及び側面を有するハウジング、少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含む電気部品、及びカバー物品を含む消費者向け電子製品に関連している。１つ以上の実施形態において、電気部品はハウジングの内部に収容するか、少なくとも部分的にハウジングの内部に設けることができる。１つ以上の実施形態のディスプレイはハウジングの前面又は前面の近傍に配置することができる。一部の実施形態において、カバー物品は、ディスプレイ上のハウジングの前面又はその上方に設けられている。カバーガラス系物品は、本明細書に記載の熱強化及び化学強化したガラス系物品の１つ又は複数の実施形態を含むことができる。１つ以上の実施形態の消費者向け電子製品は、携帯電話、ポータブルメディアプレイヤー、ウェアラブル電子装置（例えば、時計、フィットネスモニタ）、ノート型コンピュータ、又はタブレットコンピュータであってよい。
【０１９１】
図１４Ａにおいて、１つ以上の実施形態のガラス系物品１３１０は、曲率及び／又は可変断面寸法Ｄを有している。かかる物品は、寸法Ｄの平均値として又は寸法Ｄの最大値として、本明細書に開示の厚さを有することができる。ガラス系物品１３１０は湾曲シートとして示してあるが、本明細書に開示のプロセスによって、複雑な形状等、他の形状を強化することができる。企図する実施形態において、ガラス系物品１３１０は自動車の窓（例えば、サンルーフ）、レンズ、コンテナ、又は他の用途として用いることができる。
【０１９２】
一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品は、ガラスシートを熱強化する前に、ガラス上に配置された１つ以上のコーティングを有している。本明細書に記載のプロセスは、１つ以上のコーティングを有する強化ガラスシートの生成に使用することができ、一部のかかる実施形態において、コーティングは熱強化の前にガラス上に設けられ、熱強化プロセスの影響を受けない。本開示のガラスシートに有益に維持される具体的なコーティングには、低Ｅコーティング、反射コーティング、反射防止コーティング、指紋防止コーティング、カットオフフィルター、熱分解コーティング等が挙げられる。
【０１９３】
本開示の別の態様は、本明細書に記載のガラス系物品を含むラミネート体に関連している。例えば、図１４Ｂに示すように、１つ以上の実施形態において、ラミネート体は、第１のガラス系シート１６、第２のガラス系シート１２、及び第１のガラス系シートと第２のガラス系シートとの間に配置された中間層１４を含むことができ、第１のガラス系シート及び第２のガラス系シートの一方又は両方が、本明細書に開示の熱強化及び化学強化されている。
【０１９４】
１つ以上の実施形態において、第１のガラス系シート及び第２のガラス系シートの一方を冷間成形することができる。図１４Ｃに示す例示的な冷間成形方法において、比較的厚く屈曲したガラスシート１２に、ガラスシート１６をラミネートすることができる。この冷間成形ラミネーションの結果、中間層１４に隣接する薄厚のガラスシート１７の表面は、薄厚ガラスシートの対向表面１９よりも圧縮レベルが低くなる。更に、この冷間成形ラミネーションプロセスは、表面１９に高い圧縮応力レベルをもたらすことができ、この表面を摩耗による破壊に対する耐性を増加させると共に、より厚いガラスシート１２の表面１３に更に圧縮応力を加えることができ、この表面も摩耗による破壊に対する耐性が増加する。一部の非限定的な実施形態において、例示的な冷間成形プロセスは、中間層材料の軟化温度又はそれより僅かに高い温度（例えば、約１００℃〜約１２０℃）、即ち、個々のガラスシートの軟化温度より低い温度で実施することができる。かかるプロセスは、オートクレーブ又は別の適切な装置内の真空バッグ又はリングを使用して行うことができる。図１４Ｄ〜１４Ｅは、本開示の一部の実施形態による、例示的な内側ガラス層断面の応力プロファイルを示す図である。図１４Ｄにおいて、薄いガラスシート１６の応力プロファイルは、中央張力領域と共に、実質的に対称な圧縮応力が、表面１７、１９示されていることが認められる。図１４Ｅにおいて、例示的な冷間成形された実施形態によれば、薄いガラスシート１６の応力プロファイルは、圧縮応力のシフトをもたらす、即ち、中間層１４に隣接する表面１７は、対向する表面１９と比較して、圧縮応力が低下することが観察できる。この応力の差は、以下の関係を用いて説明することができる。σ＝Ｅｙ／ρ、ここで、Ｅはビーム材料の弾性係数、ｙは重心軸から関心のある点（ガラス表面）までの垂直距離を表し、ρはガラスシートの重心に対する曲率半径である。冷間成形による内部ガラス層１６の曲げによって、中間層１４に隣接する表面１７に機械的引張応力又はガラスシート１６の対向する表面１９と比較して低い圧縮応力が誘起されることになる。
【０１９５】
１つ以上の実施形態において、ラミネート体は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリカーボネート、防音ＰＶＢ、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、アイオノマー、熱可塑性材料、及びこれ等の組み合わせを含み、これに限定されないポリマー材料を含む中間層を含んでいる。
【０１９６】
一部の実施形態において、第１のガラス系シートは複雑に湾曲し、ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び第１の表面に対向する、ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、その間に厚さを有し、第２のガラス系シートは複雑に湾曲し、ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び第３の表面に対向する、ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、その間に厚さを有している。かかる実施形態において、第３及び第４の表面は、各々ＣＳ値を有し、第４の表面のＣＳ値が第３の表面のＣＳ値より大きい。
【０１９７】
本明細書において、「複雑曲線」、「複雑に湾曲した」、「複雑湾曲基体」「複雑に湾曲した基体」は、展開不能形状とも呼ばれ、球面、非球面、トロイダル面を含みこれに限定されない、例えば、トロイダル形状、回転楕円体、及び楕円体であり得る、２つの直交軸の曲率（水平および垂直軸）が異なる、単純又は複合曲線を有する非平面形状を意味する。実施形態による複雑に湾曲したラミネート体は、かかる表面のセグメント又は部分を含んでいてよく、又はかかる曲線及び表面の組み合わせから構成されていてもよい。１つ以上の実施形態において、ラミネート体は、大半径と交差曲率を含む複合曲線を有することができる。実施形態による複雑に湾曲したラミネート体は、２つの独立した方向に異なる曲率半径を有することができる。１つ以上の実施形態によれば、複雑に湾曲したラミネート体は、所与の寸法に平行な軸に沿って湾曲すると共に、同じ寸法に垂直な軸に沿っても湾曲している「交差曲率」を有するとして特徴付けることができる。有意な最小半径を有意な交差曲率及び／又は屈曲の深さと組み合わせると、ラミネート体の曲率は更に複雑になり得る。一部のラミネート体は、平坦なガラス基体の長手方向の軸に垂直でない屈曲軸に沿った屈曲も含むことができる。非限定的な例として、自動車のサンルーフは、通常、約０．５ｍ×１．０ｍであり、短軸に沿って２〜２．５ｍの曲率半径を有し、長軸に沿って４〜５ｍの曲率半径を有している。
【０１９８】
１つ以上の実施形態において、中間層は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エチレンビニルアセテートコポリマー又はポリウレタン熱可塑性樹脂（ＴＵＰ）を含むことができる。
【０１９９】
１つ以上の実施形態において、第１のガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有することができる。一部の実施形態において、ラミネート体の第４の表面は、第４の表面が平坦状態にあるときより大きいＣＳを有し、ラミネート体は光学的歪みを有さない。
【０２００】
本開示の別の態様は、開口部及び開口部に配置された、本明細書に記載のラミネート体を有する車両に関連している。ラミネート体の厚さは、車両に応じて変えることができる。例えば、車両は大型トラックを含むことができ、ラミネート体は約３ｍｍを超える厚さを有することができる。一部の実施形態において、車両は、乗用車又はトラックを含むことができ、約２．６ｍｍ以下の厚さを有することができる。
【０２０１】
実施例
以下の実施例によって、様々な実施形態が更に明らかになるであろう。以下の実施例において、特定の厚さｔのガラス系基体を、所望の熱伝達率ｈで、所望の初期温度Ｔ０から熱強化した。
【０２０２】
熱強化装置は、ホットゾーン、遷移ゾーン、及び冷却又は焼き入れゾーンの３つのゾーンを有している。本装置は上部及び下部熱軸受け（又はヒートシンク）を含み、ホットゾーン及び焼き入れゾーンにおける、上部及び下部熱軸受け間の間隙は、所望の間隔にセットされる。ホットゾーン、遷移ゾーン、及び焼き入れゾーンにおけるガス流速は、空気ベアリング上のガラス基体の心出しが確実に行われるように設定される。ホットゾーンは、所望のＴ０に予熱され、この温度から、ガラス系基体が、その後高い熱伝達率（ｈ、単位はｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃）で焼き入れされる。均一な加熱を保証するために、ガラス系基体はバッチ又は連続炉等の別の予熱装置で予熱される。ガラス系基体は、ホットゾーンに投入される前に、概して、５分を超えて予熱される。ソーダライムガラス系基体については、約４５０℃で予熱される。予熱段階の後、ガラス系基体はホットゾーンに投入され、ガラスが均一にＴ０に平衡化される。Ｔ０は所望の熱強化レベルによって決定することができるが、一般に、軟化点とガラス転移温度との範囲に保たれる。平衡するまでの時間は、少なくともガラス系基体の厚さに依存する。例えば、約１．１ｍｍ以下の厚さを有するシート状のガラス系基体は、約１０秒で平衡する。シート状の３ｍｍ厚のガラス系基体は、約１０秒〜３０秒で平衡する。約６ｍｍまでのより厚いシートについては、平衡時間は約６０秒であってよい。ガラス系基体がＴ０に平衡化された後、ガラス系基体は、遷移ゾーンを通して、空気ベアリング上を迅速に移動して、冷却又は焼き入れゾーンに入る。焼き入れゾーンにおいて、ガラス系基体は、ガラス転移温度Ｔｇより低い温度に焼き入れされる。ガラス系基体は、所望の焼き入れの程度、及び／又は得られたガラス系基体を取り出す際の所望の温度に応じ、１秒、１０秒、又は数分以上、任意の時間焼き入れゾーン内に保持することができる。取り出し後、必要に応じ、ガラス系基体を冷却してから取り扱うことができる。
【０２０３】
実施例が示すように、熱強化プロセス（即ち、選択された熱伝達係率ｈ）によって課せられる制限を除き、厚さに制限はない。即ち、従来の熱強化プロセスにおいては、約１．５ｍｍより大きい厚さに制限されているのに対し、以下の実施例は、本開示の実施形態が大幅に薄厚でよいことを実証している。以下の実施例において、初期温度Ｔ０は、一般に、ガラス系基体の軟化点と軟化点より約１００℃低い温度との間で選択された。
【０２０４】
熱強化した後、ガラス系基体を溶融塩浴に浸漬することによって、化学強化処理を施した。溶融浴の組成及び浸漬時間を以下に示す。本明細書が実証するように、一部の実施形態において、化学強化処理は、熱強化処理によって生成されたＣＳをアニールアウト又は低減するほど高くないが、所望のＤＯＬを得る及び所望のＤＯＬを短時間で得るのに十分高い温度で実施される。熱強化されたガラス系物品は、非常に高い仮想温度を有しているため、ガラス系物品は平衡せず、高温での応力緩和は、平衡粘度曲線から予想されるよりも遥かに速く生じる。
【０２０５】
得られた熱強化及び化学強化されたガラス系物品は、２つの簡単な技術によって特徴付けることができる、即ち、１）表面ＣＳ、ＣＳ、及びＤＯＬは、ＦＳＭ技術を用いて測定することができ、２）ＣＴ及びＤＯＣはＳＣＡＬＰで測定した。
【０２０６】
一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系基体の機械的性能に対する熱強化及び化学強化の効果は、落下試験、引掻き試験、押し込み試験、４点曲げを含みこれに限定されない、様々な方法で評価することができる。理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載のガラス系基体の性能は、示されたＣＳ、ＣＴ、ＤＯＣ、及び／又はＤＯＬ値によって予測することができる。例えば、表面ＣＳが高いと、曲げ、引掻き、及び押し込み試験が大幅に向上する。仮想温度が高いと、押し込み及び引掻き試験において、損傷抵抗が向上する。落下試験は、損傷耐性試験であって、ＤＯＣや恐らく仮想温度にも強く影響を受ける。従って、本明細書に記載の熱強化プロセス及び化学強化プロセスを受けた１つ以上の実施形態のガラス系物品は、熱強化又は化学強化プロセス単独、又は公知の熱強化プロセスと化学強化プロセスとの組み合わせを用いて強化されたガラス系物品より性能が優れている。この向上した性能が、様々に異なるガラス系組成によって示される。
【実施例１】
【０２０７】
ガラス系基体を熱強化（又はかかる基体の仮想温度を上昇させるために強化した）後に達成可能な化学強化の向上を実証するために、６９モル％のＳｉＯ２、８．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１４モル％のＮａ２Ｏ、１．２モル％のＫ２Ｏ、６．５モル％のＭｇＯ、０．５モル％のＣａＯ、及び０．２モル％のＳｎＯ２の公称組成、並びに同じ厚さを有するガラス系物品を、約５７５℃〜約７２５℃の様々な温度で仮想温度化した。換言すれば、ガラス系物品を、構造緩和時間の約３倍、約５７５℃〜約７２５℃のＴ０に加熱し、次いで室温に焼き入れして高温状態を凍結した。
【０２０８】
表４に示すように、同じ公称組成及び厚さを有するガラス系基体も、８００℃のＴ０に加熱すし、次いで、０．０６９ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃、０．０２８ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃、及び０．０１３ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃の熱伝達率（ｈ）で焼き入れすることによって熱強化した。
【０２０９】
次に、得られた熱強化ガラス系物品を、約４１０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に、約８時間まで、様々な時間浸漬することによって、イオン交換による化学強化を実施した。熱強化及び化学強化した物品の各々をＦＳＭ技術で評価し、表４に示すように、イオン交換拡散係数を式ＤＯＬ＝２＊１．４＊ＳＱＲＴ（Ｄ＊ｔ） 又は２＊１．４＊√（Ｄ＊ｔ）で推定した、ここでＤが拡散係数である。
【０２１０】
表４に示すように、熱強化及び化学強化したガラス系物品のイオン交換拡散係数が、高い仮想温度状態に対応していることが観察される。具体的には、より強く又は高度に熱強化されたガラス系物品は、より高い仮想温度、及びより高い拡散係数を示す。得られた熱強化ガラス系物品は、深いＤＯＣを示し、従って、その後の化学強化によって（熱強化プロセスによって当初生成された）ＤＯＣが著しく低下してはいない。
【０２１１】
【表４】
2019503978.tif 000017
【実施例２】
【０２１２】
表５に示すように、実施例１のガラス基体と同じ組成を有し、約１．１ｍｍの厚さを有するガラス基体を様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２１３】
具体的には、実施例２Ａ−１は、約８００℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０６９ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス系物品を含み、実施例２Ｂ−１は、約８００℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０２８ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス系物品を含み、実施例２Ｃ−１は、約８００℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０１３ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス系物品を含んでいた。実施例２Ａ−２〜２Ａ−５、２Ｂ−２〜２Ｂ−５、及び２Ｃ−２〜２Ｃ−５は、同様のガラス基体を含み、それぞれ実施例２Ａ−１、２Ｂ−１、及び２Ｃ−１と同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に４１０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に１０分〜１時間の間で、表５に従った種々の時間浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２１４】
【表５】
2019503978.tif 000018
【０２１５】
比較例２Ｄは２Ａ−１〜２Ａ−５、２Ｂ−１〜２Ｂ−５、及び２Ｃ−１〜２Ｃ−５と同様のガラス基体を含んでいたが、４２０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬することを含む、公知の化学強化処理のみを施した（熱強化せず）。得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表６〜８に示す。表６〜８に示すように、比較例２Ｄは、約４４マイクロメートルのＤＯＬ及び約７５０ＭＰａの表面ＣＳを示した。目下の化学強化条件を選択することにより、実施例２Ａ〜２Ｃの熱強化及び化学強化ガラス物品は、遥かに短い浸漬時間（又は化学強化時間）で、比較例２Ｄと同等の表面ＣＳ値を示す一方、化学強化プロセスだけで達成可能なＤＯＣの数倍大きいＤＯＣも示した。
【０２１６】
【表６】
2019503978.tif 000019
【０２１７】
【表７】
2019503978.tif 000020
【０２１８】
【表８】
2019503978.tif 000021
【０２１９】
より高い熱伝達率で熱強化する（又はより強く熱強したガラス物品を生成する）ことにより、熱強化プロセスによって生成されたＤＯＣを有意に減少させることなく、その後の化学強化によって高い表面ＣＳ値を生成することができる。図６〜８に示すように、より高い熱伝達率（即ちｈ＝０．０６９ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃）で熱強化したガラス物品は、化学強化した後にＤＯＣ値を維持している。ＤＯＣ値の維持は図１５にも示してあり、図は高い熱伝達率で熱強化した実施例２Ａのガラス物品が、ＤＯＬの増加に伴うＤＯＣの傾斜が著しく浅い又は減少が少ないことを示している。
【０２２０】
（熱強化及び／又は化学強化する前の）実施例２のガラス基体、実施例２Ａ−１、２Ｂ−１、及び２Ｃ−１の熱強化したガラス物品、実施例２Ａ−２、２Ｂ−２及び２Ｃ−２の熱強化及び化学強化したガラス物品、及び比較例２Ｄの化学強化したガラス物品の機械的性能を比較した。具体的には、これ等のガラス基体又は物品のサンプルを（２種類のサンドペーパー落下面を使用して）漸増落下試験、４点曲げ試験、ビッカース押し込み閾値試験、及びヌープ引掻き試験にかけた。各々の試験結果を表９に示す。
【０２２１】
漸増落下試験において、約５０ｍｍ×１１０ｍｍの大きさにガラス基体又は物品を切断し、同様の携帯電話のハウジングに接着した。次いで、このアセンブリを、２０ｃｍ〜２２０ｃｍまで、２０ｃｍ間隔で、１８０グリットのサンドペーパー上にそれぞれ連続的に落下させた。ガラス基体又は物品がサンドペーパーに衝突するように、アセンブリを落下させた。２２０ｃｍまでのすべての落下に耐えたガラスは、次に、同じ高さ間隔で、破壊するまで３０グリットのサンドペーパー上に落下させた。平均の落下高を表９に示す。漸増落下試験は、繰り返し損傷が生じたときのガラス性能の大まかな評価が得られる。
【０２２２】
４点曲げ試験において、１８ｍｍの荷重スパンと３６ｍｍのサポートスパンを使用し、圧縮側にテープを用い、サンプルの張力側にテフロン（登録商標）表面を接触させ、各々のガラス基体又は物品のサンプルに５ｍｍ／分の曲げ荷重をかけ、破壊するまで試験した。ローディングナイフ下で破損したサンプルは考慮しなかった。
【０２２３】
ビッカース押し込み試験において、負荷を増加させながら、ガラス基体又は物品に繰り返しダイアモンドチップ（角度１３６°）を押し込んだ。各々の圧入は、各々の圧痕から放射状の亀裂を生じさせる可能性を有している。各々の圧入負荷における放射状の亀裂の平均数を計数することによって、圧入あたり平均２つの亀裂が生じる負荷によって亀裂閾値（又は５０％亀裂閾値）を定義することができる。
【０２２４】
ヌープ引掻き試験において、ガラス基体及び物品のサンプルを、まず動的荷重又は傾斜荷重下においてヌープ圧子で引っ掻いて、サンプル母集団の横方向の亀裂発生荷重範囲を特定した。適用可能な荷重範囲を特定した後、一連の増加する一定荷重引掻き（１負荷当り最低３回以上）を実施して、ヌープ引掻きを特定した。ヌープ引掻きは、試験片を１）溝幅の２倍を超える持続的な側面亀裂がある、２）溝内に損傷が抑えられているが、肉眼で見える溝幅の２倍未満の側面亀裂損傷がある、３）溝幅の２倍を超える、大きい表面下側方亀裂が存在及び／又は引掻きの頂点にメジアン亀裂があるという、３つの破壊モードの１つと比較することによって決定することができる。
【０２２５】
【表９】
2019503978.tif 000022
【実施例３】
【０２２６】
表１０に示すように、実施例１のガラス基体と同じ組成及び約０．７ｍｍの厚さを有するガラス基体を様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２２７】
具体的には、実施例３Ａ−１は、約８００℃のＴ０で加熱し、次いで、ｈ＝０．０７３ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例３Ａ−２〜３Ａ−４は実施例３Ａ−１と同様のガラス基体を含み、実施例３Ａ−１と同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に４１０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に１０分〜１時間の間で、表１０に従った種々の時間浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２２８】
【表１０】
2019503978.tif 000023
【０２２９】
比較例３Ｂは同様の基体を含んでいたが、４２０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬することを含む、公知の化学強化処理のみを施した（熱強化せず）。得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表１１に示す。表１１に示すように、比較例３Ｂは、約４５マイクロメートルのＤＯＬ及び約７１０ＭＰａの表面ＣＳを示した。目下の化学強化条件を選択することにより、実施例３Ａ−１〜３Ａ−４の熱強化及び化学強化ガラス物品は、遥かに短い浸漬時間（又は化学強化時間）で、比較例３Ｂと同等の表面ＣＳ値を示す一方、化学強化プロセスだけで達成可能なＤＯＣの数倍大きいＤＯＣも示した。
【０２３０】
【表１１】
2019503978.tif 000024
【０２３１】
（熱強化及び／又は化学強化する前の）実施例３のガラス基体、実施例３Ａ−１及び３Ａ−２の熱強化したガラス物品、実施例２Ａ−２、２Ｂ−２及び２Ｃ−２の及び比較例３Ｂの化学強化したガラス物品の機械的性能を比較した。具体的には、これ等のガラス基体又は物品のサンプルを（２種類のサンドペーパー落下面を使用して）漸増落下試験、４点曲げ試験、ビッカース押し込み閾値試験、及びヌープ引掻き試験にかけた。各々の試験結果を表１２に示す。
【０２３２】
【表１２】
2019503978.tif 000025
【実施例４】
【０２３３】
表１３に示すように、実施例１のガラス基体と同じ組成及び約０．５５ｍｍの厚さを有するガラス基体を、様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２３４】
具体的には、実施例４Ａ−１は、約８００℃のＴ０で加熱し、次いで、ｈ＝０．０８４ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例４Ａ−２〜４Ａ−５は、実施例４Ａ−１と同様のガラス基体を含み、実施例４−１と同じ方法で熱強化し、次に４１０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に１０分〜１時間の間で、表１４に従った種々の時間浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２３５】
【表１３】
2019503978.tif 000026
【０２３６】
比較例４Ｂは同様の基体を含んでいたが、４２０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬することを含む、公知の化学強化処理のみを施した（熱強化せず）。得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表１４に示す。表１４に示すように、比較例４Ｂは、約４４マイクロメートルのＤＯＬ及び約７５０ＭＰａの表面ＣＳを示した。目下の化学強化条件を選択することにより、実施例４Ａ−１〜４Ａ−５の熱強化及び化学強化ガラス物品は、遥かに短い浸漬時間（又は化学強化時間）で、比較例４Ｂと同等の表面ＣＳ値を示す一方、化学強化プロセスだけで達成可能なＤＯＣの数倍大きいＤＯＣも示した。
【０２３７】
【表１４】
2019503978.tif 000027
【０２３８】
（熱強化及び／又は化学強化する前の）実施例４のガラス基体、実施例４Ａ−１及び４Ａ−２の熱強化したガラス物品、及び比較例４Ｂの化学強化したガラス物品の機械的性能を比較した。具体的には、これ等のガラス基体又は物品のサンプルをビッカース押し込み閾値試験、及びヌープ引掻き試験にかけた。各々の試験結果を表１５に示す。
【０２３９】
【表１５】
2019503978.tif 000028
【実施例５】
【０２４０】
表１６に示すように、ソーダライムシリケート組成及び約１．１ｍｍの厚さを有するガラス基体を、様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２４１】
具体的には、実施例５Ａ−１は、約７１０℃のＴ０で加熱し、次いで、ｈ＝０．０８６ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例５Ａ−２〜５Ａ−９は、実施例５Ａ−１と同様のガラス基体を含み、実施例５−１と同じ方法で熱強化、次に約３８０℃〜約４２０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に３０分〜４時間の間で、表１６に従った種々の時間、浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２４２】
【表１６】
2019503978.tif 000029
【０２４３】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ及び、ＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表１７に示す。目下の化学強化条件を選択することにより、実施例５Ａ−２〜５Ａ−９の熱強化及び化学強化ガラス物品は、比較的短い浸漬時間（又は化学強化時間）で、高い表面ＣＳ値を示す一方、ガラス物品の厚さの１９％、更には厚さの２１％（即ち、０．１９・ｔ又は０．２１・ｔ）を超える総ＤＯＣも示した。
【０２４４】
【表１７】
2019503978.tif 000030
【０２４５】
イオン交換拡散係数（単位ｃｍ２／秒）は、ＦＳＭから取得した応力データ（及び表１７のＤＯＬの情報）を用いて、式ＤＯＬ＝２＊１．４＊ＳＱＲＴ（Ｄ＊ｔ）、又は２＊１．４＊√（Ｄ＊ｔ）で推定した、ここでＤが拡散係数である。同様のガラス基体の熱強化前及びフロート時（約５５０℃のＴｆ）におけるイオン交換拡散係数も同様の方法及び式によって推定した。比較の結果を表１８及び図１６に示す。表１８及び図１６に示すように、ソーダライムガラス基体のイオン交換拡散係数は、本明細書に記載の熱強化後に２倍に増加している。
【０２４６】
【表１８】
2019503978.tif 000031
【実施例６】
【０２４７】
表１９に示すように、５７．５モル％のＳｉＯ２、１６．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１６モル％のＮａ２Ｏ、２．８モル％のＭｇＯ、及び６．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成、並びに約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基体を様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２４８】
具体的には、実施例６Ａ−１は約８３０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０２５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含み、実施例６Ｂ−１は約８３０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０４５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含み、実施例６Ｃ−１は約８３０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０８０ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例６Ａ−２〜６Ａ−４、６Ｂ−２〜６Ｂ−４、６Ｃ−２〜６Ｃ−４は同様のガラス基体を含み、それぞれ実施例６Ａ−１、６Ｂ−１、及び６Ｃ−１と同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に約３９０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に、表１９に従って、１５分、３０分、及び６０分浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２４９】
【表１９】
2019503978.tif 000032
【０２５０】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表２０に示す。表２０及び図１７に示すように、熱強化レベルが高ければ高い程、より深いＤＯＣが得られ、ひいては、それがその後の化学強化の後であっても実質的に維持される。従って、より強く熱強化することによって、ＤＯＣを犠牲にすることなく、より深いＤＯＬ値及びより高い表面ＣＳ値を達成することができる。
【０２５１】
【表２０】
2019503978.tif 000033
【０２５２】
イオン交換拡散係数（単位ｃｍ２／秒）は、ＦＳＭから取得した応力データ（及び表１９のＤＯＬの情報）を用いて、式ＤＯＬ＝２＊１．４＊ＳＱＲＴ（Ｄ＊ｔ）、又は２＊１．４＊√（Ｄ＊ｔ）で推定した、ここでＤが拡散係数である。ガラス転移温度で１時間アニールした（熱強化又は化学強化してない）同様のガラス系基体のイオン交換拡散係数も測定した。比較の結果を表２１及び図１７に示す。表２１及び図１７に示すように、所与の温度において、ガラス基体のイオン交換拡散係数は、ガラスが本明細書に記載の熱強化を受けた後、約２倍に増加している。
【０２５３】
【表２１】
2019503978.tif 000034
【実施例７】
【０２５４】
表２２に示すように、６４モル％のＳｉＯ２、１５．７モル％のＡｌ２Ｏ３、１１モル％のＮａ２Ｏ、６．２５モル％のＬｉ２Ｏ、１．２モル％のＺｎＯ、及び２．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成、並びに約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基体を様々な熱伝達率で熱強化し、次いで化学強化した。
【０２５５】
具体的には、実施例７Ａ−１は約８１０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０７８ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例７Ａ−２〜７Ａ−５は同様のガラス基体を含み、実施例７Ａ−１と同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に約３８０℃〜約３９０℃の温度を有する１００％ＫＮＯ３の溶融塩浴に、表２２に従って１５分及び３０分浸漬するイオン交換によって化学強化したガラス物品を含んでいた。
【０２５６】
【表２２】
2019503978.tif 000035
【０２５７】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表２３に示す。表２３に示すように、適切な化学強化条件を選択することにより、１ＧＰａを超える表面ＣＳ、及び厚さの２０％を超えるＤＯＣを達成することができる。加えて、得られた熱強化及び化学強化したガラス物品は、割れたとき細かく砕けることはなかった。
【０２５８】
【表２３】
2019503978.tif 000036
【０２５９】
実施例７Ａ−３、７Ａ−４、及び７Ａ−５の熱強化及び化学ガラス物品のＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの濃度を深さの関数としてマイクロプローブで分析した。その結果をそれぞれ図１８、１９、２０に示す。これ等の図は、約６マイクロメートル（図１８）、５．５マイクロメートル（図１９）、及び７．５マイクロメートル（図２０）まで減少する表面の高いＫ２Ｏ濃度を示している。Ｎａ２Ｏの濃度は、Ｋ２Ｏの減少に対応して増加している。
【０２６０】
６４モル％のＳｉＯ２、１５．７モル％のＡｌ２Ｏ３、１１モル％のＮａ２Ｏ、６．２５モル％のＬｉ２Ｏ、１．２モル％のＺｎＯ、及び２．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成、並びに約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基体を、実施例７Ａ−１と同じ条件に従って熱強化して、比較例７Ｂ−１〜７Ｂ−４を形成した。実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８は、同様のガラス基体を含み、比較例７Ｂ−１〜７Ｂ−４と同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に８０％のＫＮＯ３及び２０％のＮａＮＯ３を含み、３９０℃の温度を有する混合溶融塩浴において０．３５時間（実施例７Ｂ−５を形成）、１時間（実施例７Ｂ−６を形成）、１．５時間（実施例７Ｂ−７を形成）、及び２時間（実施例７Ｂ−８を形成）化学強化したガラス物品である。比較例７Ｂ−１〜７Ｂ−４、及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８をＳＣＡＬＰで分析した結果を図２１〜２４に示す。図２１〜２４に示すように、熱強化ガラス物品を化学強化することによって、深いＤＯＣを維持する（又はＤＯＣ減少を最小限に抑える）一方、１００ＭＰａを超えて表面ＣＳ値を増加させることができる。理論に束縛されるものではないが、熱強化したガラス物品の固有の特性により、かかる方法による化学強化及び応力プロファイルの観点（ＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ）から得られる特性を可能にする。
【０２６１】
実施例７Ｂ−１〜７Ｂ−８と同じ組成及び厚さを有するガラス基体を熱強化せずに、３９０℃の温度を有する、８０％ＫＮＯ３及び２０％ＮａＮＯ３の溶融塩浴に０．３５時間（比較例７Ｃ−１）、１時間（比較例７Ｃ−２）、１．５時間（比較例７Ｃ−３）及び２時間（比較例７Ｃ−４）浸漬する化学強化のみを施した。得られたＣＴを、比較例７Ｂ−１〜７Ｂ−４の熱強化サンプルのそれぞれ、及び熱強化及び化学強化した実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のそれぞれのＣＴと共に図２５にプロットした。図２６は比較例７Ｂ−１と実施例７Ｂ−５との間、比較例７Ｂ−２と実施例７Ｂ−６との間、比較例７Ｂ−３と実施例７Ｂ−７との間、及び比較例７Ｂ−４と実施例７Ｂ−８との間におけるＣＴの変化（又はデルタＣＴ）を示している。図２６は、化学強化時間（又はイオン交換時間）を関数とした化学強化前後のＣＴの変化を示している。
【０２６２】
図２７は、実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の各々の表面ＣＳ及びＤＯＬにおけるＣＳを化学強化時間（又はイオン交換時間）の関数としてプロットした図である。図２８は、図２６のＣＴの変化と共に、実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の各々のＤＯＬにおけるＣＳを化学強化時間（又はイオン交換時間）の関数としてプロットした図である。図２９は実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の各々のＤＯＬの変化を示す図である。
【０２６３】
次に、タングステンカーバイドのスクライブを用い、実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８を手で打撃して破砕した。実施例７Ｂ−６〜７Ｂ−８は、実施例７Ｂ−６〜７Ｂ−８より大幅に低いＣＴを有する実施例７Ｂ−５と比較して、小さいアスペクト比を有するより小さい断片に破砕された。
【０２６４】
実施例７Ｂ−１〜７Ｂ−８と同じ組成及び厚さを有するガラス基体を熱強化せずに、３９０℃の温度を有する、８０％ＫＮＯ３及び２０％ＮａＮＯ３の溶融塩浴に４時間（比較例７Ｃ−５）、８時間（比較例７Ｃ−６）、及び１６時間（比較例７Ｃ−７）浸漬する化学強化のみを施した。比較例７Ｃ−２〜７Ｃ−７及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８の表面ＣＳを化学強化時間の関数として図３０にプロットした。比較例７Ｃ−２〜７Ｃ−７及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のＤＯＬを化学強化時間の関数として図３１にプロットした。比較例７Ｃ−２〜７Ｃ−７及び実施例７Ｂ−５〜７Ｂ−８のＤＯＬにおけるＣＳ（又は膝応力）を化学強化時間の関数として図３２にプロットした。
【実施例８】
【０２６５】
実施例７に使用された基体と同じ組成及び厚さを有するガラス基体を同じＴ０値（即ち、８１０℃）に加熱し、次いで、異なるｈ値（即ち、ｈ＝０．０２５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃、ｈ＝０．０５０ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃、及びｈ＝０．０８０ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃）で焼き入れして、高レベルに熱強化したガラス物品（比較例８Ａ−１）、中レベルに熱強化したガラス物品（比較例８Ｂ−１）、及び低レベルに熱強化したガラス物品（比較例８Ｃ−１）を形成した。比較例８Ａ−１、８Ｂ−１、及び８Ｃ−１の３つのサンプルの表面ＣＳ、膝ＣＳ、ＣＴ、及びＤＯＣを評価した。表２４に示すように、実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４は、実施例７と同様のガラス基体を含み、それぞれ、比較例８Ａ−１、８Ｂ−１、及び８Ｃ−１と同じ方法で熱強化し、その後、３９０℃の温度を有する混合溶融浴（様々な濃度のＮａＮＯ３及びＫＮＯ３を含む）に２時間浸漬して化学強化したものであった。
【０２６６】
【表２４】
2019503978.tif 000037
【０２６７】
図３３は、実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４のＣＴの測定値（ＳＣＡＬＰによって測定）を、溶融塩浴中のＮａＮＯ３の濃度を関数として示す図である。図３３は、後に化学強化されて、実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４が形成された、比較例８Ａ−１、８Ｂ−１、及び８Ｃ−１の３つのサンプルの各々の初期ＣＴ値（ＳＣＡＬＰによって測定）も含んでいるが、比較例８Ａ−１、８Ｂ−１、及び８Ｃ−１は化学強化されてはいないが、「対照」値及び条件として示したものである。
【０２６８】
図３４は比較例８Ａ−１と実施例８Ａ−２〜８Ａ−４との間、比較例８Ｂ−１と実施例８Ｂ−２〜４との間、比較例８Ｃ−１と実施例８Ｃ−２〜４との間におけるＣＴの変化（又はデルタＣＴ）を示している。図３４及び３５に示すように、実施例８Ｃ−２〜４は、化学強化後のＣＴの変化率が最も大きい。これ等の物品は、低レベルの熱強化ガラス物品から形成されたものであった（比較例８Ｃ−１）。理論に束縛されるものではないが、仮想温度が最も低い熱強化ガラス物品は、その後化学強化したとき、表面圧縮応力を最大量増大させることができることを示している。
【０２６９】
実施例８Ａ−２〜８Ａ−３、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−３、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−３の表面ＣＳ及びＤＯＬにおけるＣＳ（又は膝ＣＳ）を測定し、ＮａＮＯ３の濃度を関数として図３６に示す。図３６に示すように、化学強化に使用した溶融塩浴中のＮａＮＯ３の濃度が上昇するにつれ、表面ＣＳが低下する。図３６は、実施例８Ａ−２、８Ｂ−２、及び８Ｃ−２間、及び実施例実施例８Ａ−３、８Ｂ−３、及び８Ｃ−３間において表面ＣＳ値の類似性も示している。
【０２７０】
図３７は、実施例８Ａ−２〜８Ａ−３、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−３、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−３のＤＯＬの測定値をＮａＮＯ３の濃度を関数としてプロットした図である。
【０２７１】
実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４のＣＴ及び蓄積張力エネルギー値を表２５に示す。
【０２７２】
【表２５】
2019503978.tif 000038
【０２７３】
実施例８Ａ−２〜８Ａ−４、実施例８Ｂ−２〜８Ｂ−４、及び実施例８Ｃ−２〜８Ｃ−４を実施例７で説明したのと同じ方法で破砕した。蓄積張力エネルギー値がより低い実施例は、より高いアスペクト比及び／又はより少ない破片の破砕を示した。理論に束縛されるものではないが、これ等の実施例は、破砕時のダイシングが少ないと言うことができる。
【０２７４】
実施例８Ｂ−５及び８Ｃ−５は、同様のガラス基体を含み、比較例８Ｂ−１及び８Ｃ−１と同様の方法で熱強化したものであるが、その後、２０％のＮａＮＯ３及び８０％のＫＮＯ３を含み、４３０℃の温度を有する混合溶融浴に１時間浸漬して化学強化したものであった。図３８は、実施例８Ｂ−２（３９０℃で２時間化学強化）、８Ｂ−５、８Ｃ−２（３９０℃で２時間化学強化）、及び８Ｃ−５の測定ＣＴ、表面ＣＳ、ＤＯＬ、及びＤＯＬにおけるＣＳ（又は膝応力）を（左から右に）示す棒グラフである。これ等の値及び蓄積張力エネルギーを表２６に示す。
【０２７５】
【表２６】
2019503978.tif 000039
【０２７６】
表２６に示すように、実施例８Ｂ−５及び８Ｃ−５のＤＯＬ値は、低温度（即ち、３９０℃）の浴を使用して化学強化した実施例８Ｂ−２及び８Ｃ−２より大きい
図３９は、実施例８Ｂ−２（３９０℃で２時間化学強化）、８Ｂ−５、８Ｃ−２（３９０℃で２時間化学強化）、及び８Ｃ−５の測定ＤＯＬのみを示す図である。
【０２７７】
表２７に示すように、実施例８Ｂ−６〜８Ｂ−８、及び８Ｃ−６〜８Ｃ−８は、同様のガラス基体を含み、比較例８Ｂ−１及び８Ｃ−１と同様の方法で熱強化したものであるが、その後、様々な濃度のＮａＮＯ３及びＫＮＯ３を含み、４３０℃の温度を有する混合溶融浴に１時間浸漬して（実施例８Ｂ−６〜８Ｂ−８、及び８Ｃ−６〜８Ｃ−８を形成するために）化学強化したものであった。
【０２７８】
【表２７】
2019503978.tif 000040
【０２７９】
実施例８Ｂ−６〜８Ｂ−８、及び実施例８Ｃ−６〜８Ｃ−８の表面ＣＴ、蓄積張力エネルギー、表面ＣＳ、ＤＯＬ、及びＤＯＬにおけるＣＳを測定し、表２８に示す。表２８は、比較のために、４３０℃の温度を有する８０％のＫＮＯ３及び２０％のＮａＮＯ３の浴に１時間浸漬した、実施例８Ｂ−５及び８Ｃ−５の測定値も示している。
【０２８０】
【表２８】
2019503978.tif 000041
【０２８１】
図４０は、実施例８Ｂ−５〜８Ｂ−８、及び実施例８Ｃ−５〜８Ｃ−８のＣＴ及び表面ＣＳをプロットした図である。図４１はＣＴを関数とする表面ＣＳのプロット図である。図４０及び４１に示すように、ＮａＮＯ３の濃度が高い溶融塩浴を使用すると、表面ＣＳが低下する一方ＣＴが増加する。
【０２８２】
実施例８Ｃ−７及び８Ｃ−８の応力プロファイルをＲＮＦで測定した。図４２は、実施例８Ｃ−７及び８Ｃ−８の熱強化及び化学強化したガラス物品の表面からガラス物品内に延びる測定応力を、深さを関数として示す図である。３８０℃の温度を有する、５１％のＫＮＯ３及び４９％のＮａＮＯ３の混合浴に３時間４５分浸漬する（比較例８Ｄ）ことで化学強化のみをしたガラス物品の公知の応力プロファイルも図４２に示してある。
【実施例９】
【０２８３】
７０．９モル％のＳｉＯ２、０．８モル％のＡｌ２Ｏ３、１３．２モル％のＮａ２Ｏ、１．１モル％のＫ２Ｏ、６．６モル％のＭｇＯ、８．２モル％のＣａＯ、０．０３モル％のＦｅ２Ｏ３、及び０．２２モル％のＳＯ３の公称組成、並びに約０．７３ｍｍの厚さを有する、Ｇｌａｖｅｒｂｅｌ社のＳＬＧを熱強化、事前の熱強化無しに化学強化、及び熱強化し、次いで化学強化した。
【０２８４】
比較例９Ａは約６９０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０５１ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れし、化学強化を施さない熱強化ガラス物品を含んでいた。比較例９Ｂは熱強化を施さないが、４２０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬して化学強化したガラス基体であった。実施例９Ｃは、実施例９Ａと同様に熱強化し、その後４２０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬して、即ち、比較例９Ｂと同じ条件で化学強化したガラス基体であった。表２９を参照されたい。
【０２８５】
【表２９】
2019503978.tif 000042
【０２８６】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表３３に示す。表３０に示すように、実施例９Ｃは、約１０マイクロメートルのＤＯＬ及び約６００ＭＰａの表面ＣＳを示した。適切な熱強化及び化学強化条件を選択することにより、実施例９Ｃのガラス物品は、実施例９Ｂより僅かに小さい表面ＣＳ（５３６ＭＰａ対６０４ＭＰａ）、僅かに良好なＤＯＬ値（１１．７マイクロメート対１０マイクロメート）を示すが、化学強化プロセス単独で達成可能な数倍の総ＤＯＣ（１４４マイクロメートル対１０マイクロメートル）を示す。即ち、熱調整され、その後、事前に熱処理が施されていないサンプルと同じイオン交換条件に晒したサンプルのＤＯＬは増加する。加えて、適切な熱強化及び化学強化条件を選択することにより、実施例９Ｃの熱強化及び化学強化したガラス物品は、比較例９Ａの熱強化のみを施した物品と同様のＤＯＣ（１４４マイクロメートル対１５４マイクロメートル）を示すが、比較例９Ａより遥かに高い表面ＣＳ（即ち、５３６ＭＰａ対１００ＭＰａ）を示す。
【０２８７】
【表３０】
2019503978.tif 000043
【０２８８】
比較例９Ａ、９Ｂ、及び実施例９Ｃのガラス基体の機械的性能を比較した。具体的には、これ等のガラス基体又は物品のサンプルを、前述の実施例２と同様に、ビッカース押し込み閾値試験、及びヌープ引掻き試験にかけた。各々の試験結果を表３１に示す。表３１から分かるように、熱強化及び化学的強化を用いれば、化学強化のみを施した基体と比較して、ビッカース押し込み閾値の改善につながる。表３１から更に分かるように、熱強化及び化学的強化を用いれば、化学強化のみを施した基体と比較して、ヌープ引掻きの改善にもつながり、実施例９Ｃのヌープ値は比較例９Ａのヌープ値よりも低く、比較例９Ｂで得られたヌープ値と同様である。また、比較例９Ａは持続的な表面亀裂（即ち、破壊モード１）を有していたのに対し、比較例９Ｂ及び実施例９Ｃは、表面亀裂及び／又はメジアン亀裂（モード３）を有していたことが分かる。従って、熱強化及び化学強化を組み合わせると、熱強化又は化学強化のみを施したガラス基体と比較して、有益な特性を有するガラス基体が得られる。
【０２８９】
【表３１】
2019503978.tif 000044
【０２９０】
比較例９Ａ及び９Ｂ、並びに実施例９Ｃのように調製したガラス基体を、１８０グリットのサンドペーパー落下表面のみを使用したことを除き、実施例２に記載の漸増落下試験にかけると共に、実施例２に記載の（エッジ強度を試験するための）４点曲げ試験にかけた。落下試験の結果を図４３に示す一方、４点曲げ試験の結果を図４４に示す。（比較例９Ａと同様に大部分のＤＯＣを保持する）実施例９Ｃの物品は、比較例９Ａの最高値ほど高くはないが、比較例９Ｂと比較して遥かに良好な落下性能を示すことが図４３から分かる。実施例９Ｃの物品は、比較例９Ｂの物品より表面ＣＳが低いにも関わらず、より良いエッジ強度を有し、また比較例９Ａのサンプルよりも良好なエッジ強度を有していることが図４４から分かる。
【０２９１】
更に、比較例９Ａ及び９Ｂ、並びに実施例９Ｃのように調製したガラス基体を、表面強度を試験するリングオンリング試験にもかけた。試験前にサンプルを研磨しなかったことを除き、摩耗リングオンリング（ＡＲＯＲ）試験に関し、以下に説明するリングオンリング試験を行った。リングオンリング試験結果を図４５に示す。図４５から分かるように、（最高の表面ＣＳを有する）比較例９Ｂのサンプルが、予想どおり、最高の性能を発揮した。しかし、実施例９Ｂのサンプルより僅かに低い表面ＣＳを有する実施例９Ｃのサンプルは、比較例９Ａのサンプルより良好な表面強度を有し、比較例９Ｂのサンプルより僅かに低い表面強度を有していた。
【０２９２】
（引っかき傷を付ける等）既に損傷しているガラスサンプルの表面強度、即ち、損傷後の保持強度を試験するために、実際の使用条件下でガラスサンプルがどのように機能するかをより良く反映することができる、摩耗リングオンリング試験（ＡＲＯＲ）を用いた。材料の強度は破砕が生じる応力であり、ＡＲＯＲ試験は、平坦なガラス試験片を試験する、表面強度測定であり、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａ ＦｌｅｘｕｒａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｔ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」と題する、ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９（２０１３）が、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験法の基礎を成している。ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９は、参照により、その全内容が本明細書に援用される。ガラス試験片は、リングオンリング試験の前に、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ Ｆｌｅｘｕｒｅ （Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ Ｒｕｐｔｕｒｅ）」と題する、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２（２０１２）の「ａｂｒａｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題する、付属書Ａ２に記載の方法及び装置を用いてガラスサンプルに送られる９０グリットのシリコンカーバイド（ＳｉＣ）粒子で研磨される。ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２、及び特に付属書２は、参照により全内容が本明細書に援用される。
【０２９３】
リングオンリング試験の前に、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の付属書２に記載されているように、ガラスサンプル表面上にスポットを研磨し、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示されている装置を使用して、サンプルの表面欠陥状態を標準化及び／又は制御した。研磨スポットを形成するために、３０４ｋＰａ（約４４ｐｓｉ）の空気圧を用いて、規定負荷（ここでは、図４７に示すように、例えば、５、１５、３０、及び４５ｐｓｉ（それぞれ約３４、１０３、２０７、及び３１０ｋＰａ））等様々な負荷を用いて）ガラス系物品の表面４１０ａに研磨材料をサンドブラストする。空気流が確立した後、５ｃｍ３の研磨材を漏斗に放出し、研磨材が導入された後、５秒間サンプルをサンドブラストした。研磨スポットは、直径約１ｃｍであり、サンプルの中心に位置していた。試験中、研磨スポットはリングと同心に配置される。
【０２９４】
ＡＲＯＲ試験において、図４６に示す表面４１０ａに摩耗スポットを有するガラス系物品をサイズが異なる２つの同心のリング間に配置して、等二輪曲げ強度（即ち、材料が２つの同心リングの間で撓みを受けたとき維持できる最大応力）を測定した。ＡＲＯＲ構成４００において、直径Ｄ２を有する支持リング４２０によって、研磨されたガラス系物品４１０を支持した。ロードセル（図示せず）からの力Ｆが、直径Ｄ１を有するロードリング４３０によって、ガラス系物品の表面に加えられる。
【０２９５】
ローディングリングと支持リングとの直径比、Ｄ１／Ｄ２は０．２〜０．５であってよい。ローディングリング及び支持リング４３０、４２０は、支持リングの直径Ｄ２の０．５％以内で同心に配置する必要がある。試験に用いるロードセルは、選択された範囲内の任意の負荷に対し±１％以内の精度を有している必要がある。試験は温度が２３±２℃、相対湿度が４０±１０％において実施される。
【０２９６】
冶具の設計において、ローディングリング４３０の突起面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２であり、ここではｈはガラス系物品４１０の厚さである。ローディングリング及び支持リング４３０、４２０は、硬度ＨＲＣ＞４０の硬化鋼で構成されている。ＡＲＯＲ冶具は市販されている。
【０２９７】
ＡＲＯＲ試験において意図する破壊機構は、ローディングリング４３０内の表面４３０ａから開始するガラス系物品４１０の破壊を観察することである。この領域、即ちローディングリング４３０と支持リングとの間、以外で発生する破壊は、データ解析から除外する。しかし、ガラス系物品４１０の薄厚及び高強度によって、試験片の厚さｈの１／２を超える大きな撓みが観察される場合がある。従って、ローディングリング４３０の下側から高い割合で開始する破壊が観察されることは珍しいことではない。（ひずみゲージ解析によって収集された）リングの内側及び下側の両方で発生した応力と、各試験片の破壊の起源に関する知識がないと正確に応力を計算することはできない。従って、ＡＲＯＲ試験は、測定応答として、破壊時のピーク負荷に焦点を当てている。
【０２９８】
ガラス系物品の強度は表面欠陥の存在に依存する。しかし、ガラスの強度が本質的に統計的であるため、所与のサイズの欠陥が存在する可能性を正確に予測することはできない。したがって、得られたデータを統計的に表現するものとして、確率分布を使用することができる。
【０２９９】
摩耗リングオンリング試験の結果を図４７に示す。図４７から分かるように、実施例９Ｃのサンプルは、比較例９Ｂのサンプルより良好な強度を保持していた。これは、比較例９Ａのサンプルの保持強度ほど高くはないが、恐らくより深いＤＯＣに起因するものである。そして、このことは、研磨粒子に使用される様々な圧力によって証明されるように、ある範囲の欠陥サイズにわたって事実であった。
【０３００】
実施例９を要約すれば、ソーダライムガラスに熱強化及び化学強化を共に用いて、より高いＤＯＬ及びＤＯＣを有し、僅かに低いＣＳを有する合成プロファイルを生成することができた。化学強化単独で達成されるプロファイルと比較して、合成プロファイルは深いＤＯＬ及びＤＯＣ、低い表面ＣＳ（強化ガラスの焼き戻しレベル及びイオン交換条件に依存して、常にそうであるとは限らない）、（１８０グリットのサンドペーパー落下面による）良好な落下性能、（４点曲げによる）エッジ強度の向上、 同等の撓み（Ｆｌａｔｍａｓｔｅｒの場合）、（リングオンリングによる）低い表面強度（これもまた、合成プロファイルにおいて達成され得る表面ＣＳのレベルに依存して常に事実であるとは限らない）、（摩耗リングオンリングによる）良好な保持強度、ビッカース押し込み閾値の向上、及び同等のヌープ引掻き耐性を示した。
【実施例１０】
【０３０１】
７０．９モル％のＳｉＯ２、０．８モル％のＡｌ２Ｏ３、１３．２モル％のＮａ２Ｏ、１．１モル％のＫ２Ｏ、６．６モル％のＭｇＯ、８．２モル％のＣａＯ、０．０３モル％のＦｅ２Ｏ３、及び０．２２モル％のＳＯ３の公称組成、並びに約１．０８ｍｍの厚さを有する、Ｇｌａｖｅｒｂｅｌ社のＳＬＧを熱強化、事前の熱強化無しに化学強化、及び熱強化し、次いで化学強化した。
【０３０２】
具体的には、比較例１０Ａは、約６９０℃のＴ０に加熱し、次いで、ｈ＝０．０３５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れし、化学強化を施さない熱強化ガラス物品を含んでいた。比較例１０Ｂは熱強化を施さないが、４２０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬して化学強化したガラス基体であった。実施例１０Ｃは、比較例１０Ａと同様に熱強化し、その後４２０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に５．５時間浸漬して、即ち、比較例１０Ｂと同じ条件で化学強化したガラス基体であった。表３２を参照されたい。
【０３０３】
【表３２】
2019503978.tif 000045
【０３０４】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表３３に示す。表３３に示すように、実施例１０Ｃは、約１１マイクロメートルのＤＯＬ及び約５２５ＭＰａの表面ＣＳを示した。適切な熱強化及び化学強化条件を選択することにより、実施例１０Ｃの熱強化及び化学強化したガラス物品は、実施例１０Ｂより僅かに小さい表面ＣＳ（５２５ＭＰａ対５５０ＭＰａ）、略同じＤＯＬ値（１０．９マイクロメート対１０．６マイクロメート）を示すが、化学強化プロセス単独で達成可能な数倍の総ＤＯＣ（２１７マイクロメートル対約１１マイクロメートル）を示す。加えて、適切な熱強化及び化学強化条件を選択することにより、実施例１０Ｃの熱強化及び化学強化したガラス物品は、比較例１０Ａの熱強化のみを施した物品と同様のＤＯＣ（２１７マイクロメートル対２３０マイクロメートル）を示すが、比較例１０Ａより遥かに高い表面ＣＳ（即ち、５２５ＭＰａ対１１８ＭＰａ）を示す。
【０３０５】
【表３３】
2019503978.tif 000046
【０３０６】
比較例１０Ａ、１０Ｂ、及び実施例１０Ｃのガラス基体の機械的性能を比較した。具体的には、これ等のガラス基体又は物品のサンプルを、前述の実施例２と同様に、ビッカース押し込み閾値試験、及びヌープ引掻き試験にかけた。各々の試験結果を表３４に示す。表３３から分かるように、熱強化及び化学的強化を用いれば、化学強化のみを施した基体と比較して、ビッカース押し込み閾値の改善につながる。表３３から更に分かるように、熱強化及び化学的強化を用いれば、化学強化のみを施した基体と比較して、ヌープ引掻きの改善にもつながり、実施例１０Ｃのヌープ値は比較例１０Ａのヌープ値よりも低く、比較例１０Ｂで得られたヌープ値と同様である。また、比較例１０Ａは持続的な表面亀裂（即ち、破壊モード１）を有していたのに対し、比較例１０Ｂ及び実施例１０Ｃは、表面亀裂及び／又はメジアン亀裂（モード３）を有していたことが分かる。従って、熱強化及び化学強化を組み合わせると、熱強化又は化学強化のみを施したガラス基体と比較して、有益な特性を有するガラス基体が得られる。表３４から更に分かるのは、ビッカース試験及びヌープ試験の値は、基体のスズ側及び基体の空気側（スズ側は「フロート」プロセスにおいて、ガラス基体の形成中にスズ浴に接触する側であり、空気側は、非スズ側である）で実施した場合に非常に類似していることである。
【０３０７】
【表３４】
2019503978.tif 000047
【０３０８】
比較例１０Ａ及び１０Ｂ、並びに実施例１０Ｃのように調製したガラス基体を、１８０グリットのサンドペーパー落下表面のみを使用したことを除き、実施例２に記載の漸増落下試験にかけると共に、実施例２に記載の（エッジ強度を試験するための）４点曲げ試験にかけた。落下試験の結果を図４８に示す一方、４点曲げ試験の結果を図４９に示す。（比較例１０Ａと同様に大部分のＤＯＣを保持する）実施例１０Ｃの物品は、比較例１０Ａの最高値ほど高くはないが、比較例１０Ｂと比較して僅かに良好な落下性能を示すことが図４８から分かる。実施例１０Ｃの物品は、比較例１０Ｂの物品より表面ＣＳが低いにも関わらず、同様のエッジ強度を有していることが図４９から分かる。
【０３０９】
更に、比較例１０Ａ及び１０Ｂ、並びに実施例１０Ｃのように調製したガラス基体を、表面強度を試験するリングオンリング試験にもかけた。リングオンリング試験は、実施例９に関連して前述したように実施した。リングオンリング試験結果を図５０に示す。図５０から分かるように、（最高の表面ＣＳを有する）比較例１０Ｂのサンプルが、予想どおり、最高の性能を発揮した。しかし、比較例１０Ｂのサンプルより僅かに低く、比較例１０Ａより高い表面ＣＳを有する実施例１０Ｃのサンプルは、比較例１０Ａより、予想以上に低い表面強度を有していた。実施例１０Ｃの部品は、取扱いにおいて、この試験における性能に影響を与える傷が付いたと考えられる。
【０３１０】
（引っかき傷を付ける等）既に損傷しているガラスサンプルの表面強度、即ち、損傷後の保持強度を試験するために、実際の使用条件下でガラスサンプルがどのように機能するかをより良く反映することができる、摩耗リングオンリング試験（ＡＲＯＲ）を用いた。摩耗リングオンリング試験の結果を図５０に示す。図５０から分かるように、実施例１０Ｃのサンプルは、比較例１０Ｂのサンプルより良好な強度を保持していた。これは、比較例１０Ａのサンプルの保持強度ほど高くはないが、恐らくより深いＤＯＣに起因するものである。そして、このことは、研磨粒子に使用される様々な圧力によって証明されるように、ある範囲の欠陥サイズにわたって事実であった。
【０３１１】
実施例１０を要約すれば、ソーダライムガラスに熱強化及び化学強化を共に用いて、より高いＤＯＬ及びＤＯＣを有し、僅かに低いＣＳを有する合成プロファイルを生成することができた。化学強化単独で達成されるプロファイルと比較して、合成プロファイルは深いＤＯＬ及びＤＯＣ、低い表面ＣＳ（強化ガラスの焼き戻しレベル及びイオン交換条件に依存して、常にそうであるとは限らない）、（１８０グリットのサンドペーパー落下面による）良好な落下性能、（４点曲げによる）同等のエッジ強度、 同等の撓み、（リングオンリングによる）低い表面強度（これもまた、合成プロファイルにおいて達成され得る表面ＣＳのレベルに依存して常に事実であるとは限らない）、同等のビッカース押し込み閾値、及び同等のヌープ引掻き耐性を示した。
【実施例１１】
【０３１２】
実施例１１の目的は、熱強化及び化学強化を用いて、所与の熱的に達成された表面ＣＳ（約７０〜約１００ＭＰａ）、熱的に達成されたＣＴ（約３５〜約５０ＭＰａ）、化学的に達成された約８００ＭＰａ以上の表面ＣＳ及びＤＯＬ（約１２マイクロメートル以上）を特定のガラス組成に生成することができるか否かを調査することであった。ガラス組成は、６１．９質量％のＳｉＯ２、３．９質量％のＢ２Ｏ３、１９．７質量％のＡｌ２Ｏ３、１２．９質量％のＮａ２Ｏ、１．４質量％のＭｇＯ、及び０．２２質量％のＳＯ３の公称組成、並びに約０．７ｍｍの厚さを有するＣｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｄｅ２３２０（コーニング、ＮＹのコーニング社から入手可能）であった。更に、ガラスサンプルは７０ＧＰａのヤング率、約７５．８×１０−７の低温ＣＴＥ（低温ＣＴＥは、約２０〜約３００℃の範囲）、９００℃の軟化点、及び約５８０℃の歪み点を有していた。ガラスのサンプルを熱強化し、次いで様々に異なる化学強化条件を用いて化学強化した。
【０３１３】
まず、ガラスサンプルをｈ＝０．０５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃を用い、８００℃、８１０℃、８２０℃、８３０℃、及び８４０℃のＴ０で熱処理した。これ等のサンプルをＳＣＡＬＰで測定してＣＴ及びＤＯＣを得た。ＣＴ値を温度の関数として図５２に示す。選択されたｈ、及び８１０℃以上の任意のＴ０によって、約３５ＭＰａ以上のＣＴが達成されるはずであることが図５２から分かる。ＤＯＣ比較的変化せず、平均１５２マイクロメートルであった。
【０３１４】
上述の最初の実験から、更に調査を行うために、８３０℃及びｈ＝０．０５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃を選択した。従って、Ｔ０＝８３０℃及びｈ＝０．０５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃を用いて、サンプルを熱強化し、次いで３９０℃〜４３０℃の温度で、１５分〜１時間化学強化（１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に浸漬するイオン交換による）を施した。ＦＳＭを用いてＣＳ及びＤＯＬの特徴付けを行った。また、化学強化後、サンプルをＳＣＡＬＰで測定してＣＴ及びＤＯＣを得た。化学強化条件、ＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及び厚さに対するＤＯＣの百分率を表３５に示す。
【０３１５】
具体的には、比較例１１Ａは、約８３０℃のＴ０で加熱し、次いでｈ＝０．０５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で焼き入れした熱強化ガラス物品を含んでいた。実施例１１Ｂ−１〜１１Ｂ−３、１１Ｃ−１〜１１Ｃ−３、１１Ｄ−１〜１１Ｄ−３、１１Ｅ−１〜１１Ｅ−３、及び１１Ｆ−１〜１１Ｆ−３は、同様のガラス基体を含み、比較例１１Ａと同じ方法で熱強化したガラス物品であるが、次に、表３５に従って、約３９０℃、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、及び約４３０℃の温度を有する１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に、１５分、３０分、及び６０分浸漬したガラス物品を含んでいた。
【０３１６】
【表３５】
2019503978.tif 000048
【０３１７】
得られたすべてのガラス物品のＣＳ、ＣＴ、ＤＯＬ、及びＤＯＣ値の（絶対測定値及びガラス物品の厚さの百分率として）測定結果を表３６に示す。イオン交換時間を関数とする平均のＣＳを示す図５３が示すように、約４２０℃未満のイオン交換浴温度では、ＣＳが約１５分〜約６０分の時間範囲において、約８７０ＭＰａで比較的一定であることが分かる。イオン交換時間を関数とするＤＯＬを示す図５４が示すように、１５分以上の時間で、約４１０℃〜約４３０℃の浴温度において、１２マイクロメートル以上のＤＯＬを達成することができ、約３０分以上の時間で、約３９０℃以上、例えば約３９０℃〜約４３０℃の浴温度において、１２マイクロメートル以上のＤＯＬを達成することができる。図５４に示すすべての場合において、ＣＳは８００ＭＰａより大きかった。
【０３１８】
【表３６】
2019503978.tif 000049
【０３１９】
従って、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｄｅ２３２０ガラスでは、８３０℃以上のＴ０及び約０．０５ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃のｈの熱強化条件を用いて目標プロファイル（約７０〜約１００ＭＰａの熱的に達成された表面ＣＳ、約３５〜約５０ＭＰａの熱的に達成されたＣＴ、約８００ＭＰａの化学的に達成された表面ＣＳ及び約１２マイクロメートル以上のＤＯＬ）を達成することができる。これらの熱強化条件は、仮想温度がすべての条件に対して比較的一定であるため、化学強化挙動を大きく変化させない。（１００％のＫＮＯ３溶融塩浴中における）その後の化学強化条件は、３９０℃の温度で３０分超、４００℃の温度で３０分以上、４１０℃の温度で３０分以上、４２０℃の温度で１５分以上、又は４３０℃の温度で１５分以上であってよい。得られるガラスの仮想温度は、例えば、約７７５℃、又はガラス転移温度より約１５０℃高い等、比較的高くなる。（本実施例１１の前述の条件により例示した）化学強化前の熱強化の使用は、化学強化単独の場合と比較して、更なる擦過耐性の向上につながることが期待されている。
【０３２０】
本明細書に開示の強化物品は、ディスプレイを備えた物品（又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等を含む消費者向け電子機器）、建築用物品、輸送用物品（例えば、自動車、電車、航空機、船舶等）、電気器具、又はある程度の透明性、耐擦過性、耐摩耗性、又はこれ等の組み合わせを必要とするあらゆる物品等、別の物品に組み込むことができる。本明細書に開示の任意の強化物品を組み込んだ例示的な物品を図５５Ａ及び５５Ｂに示す。具体的には、図５５Ａ及び５５Ｂは、前面５１０４、背面５１０６、及び側面５１０８を有するハウジング５１０２、少なくとも部分的又は完全にハウジングの内部に位置し、少なくともコントローラ、メモリ、及びハウジングの前面又は前面に隣接するディスプレイ５１１０を含む、電気部品（図示せず）、及びディスプレイ上に設けられるように、ハウジングの前面又はその上方に位置するカバー基体５１１２を含む、消費者向け電子装置５１００を示している。一部の実施形態において、カバー基体５１１２は、本明細書に開示の任意の強化物品を含むことができる。
【０３２１】
本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な改良及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。また、本開示の様々な機能及び特徴は、以下の実施形態によって例示されるように、ありとあらゆる組み合わせが可能である。
【０３２２】
実施形態１。ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する、金属酸化物の濃度を有する第１の圧縮応力（ＣＳ）領域と、
前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、前記第１の表面から測定したとき、約０．１７・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる領域と、
を有する物品。
【０３２３】
実施形態２。前記金属酸化物が、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏのいずれか１種を含む、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０３２４】
実施形態３。前記金属酸化物がＫ２Ｏを含む、実施形態２に記載のガラス系物品。
【０３２５】
実施形態４。前記金属酸化物がＮａ２Ｏを含む、実施形態２に記載のガラス系物品。
【０３２６】
実施形態５。中央張力（ＣＴ）領域を更に有し、前記第２のＣＳ領域と前記ＣＴ領域の少なくとも一部が同じガラス組成を有する、実施形態１〜４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２７】
実施形態６。前記金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０・ｔを超え、約０．１７・ｔ未満の範囲の深さまで、前記厚さの前記一部に沿って変化する、実施形態１〜５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２８】
実施形態７。前記金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０．０１・ｔを超え、約０．１・ｔの範囲の深さまで、前記厚さの前記一部に沿って変化する、実施形態１〜６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３２９】
実施形態８。前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態１〜７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３０】
実施形態９。前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態８に記載のガラス系物品。
【０３３１】
実施形態１０。約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１〜９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３２】
実施形態１１。約６００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１０に記載のガラス系物品。
【０３３３】
実施形態１２。約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態１〜１１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３４】
実施形態１３。約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態１〜１２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３５】
実施形態１４。ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
前記第１の表面からＤＯＣに延びる熱強化領域であって、前記第１の表面から層深さ（ＤＯＬ）まで延びる化学強化領域を含む領域と、
を有し、
前記ＤＯＣが、前記ＤＯＬより大きく、前記ＤＯＣが約０．１７ｔ以上である、物品。
【０３３６】
実施形態１５。前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態１４に記載のガラス系物品。
【０３３７】
実施形態１６。前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態１５に記載のガラス系物品。
【０３３８】
実施形態１７。約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１４〜１６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３３９】
実施形態１８。約２５ＭＰａ以上の最大ＣＴを更に有する、実施形態１７に記載のガラス系物品。
【０３４０】
実施形態１９。約１ＧＰａ以上の表面ＣＳ、及び約７５ＭＰａ以上の最大中央張力（ＣＴ）を有する、実施形態１８に記載のガラス系物品。
【０３４１】
実施形態２０。前記最大ＣＴが約８０ＭＰａ以上である、実施形態１９に記載のガラス系物品。
【０３４２】
実施形態２１。Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、及びＢ２Ｏ３のいずれか１種以上を含む組成を有する、実施形態１４〜２０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４３】
実施形態２２。Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、及びＢ２Ｏ３のいずれか２種以上を含む組成を有する、実施形態１４〜２１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４４】
実施形態２３。約６Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態１４〜２２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４５】
実施形態２４。前記蓄積張力エネルギーが約１０Ｊ／ｍ２以上である、実施形態２３に記載のガラス系物品。
【０３４６】
実施形態２５。前記ＤＯＬにおいて、約１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を更に有する、実施形態１４〜２４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４７】
実施形態２６。前記ＤＯＬが約１０マイクロメートル以上である、実施形態１４〜２５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４８】
実施形態２７。約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態１４〜２６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３４９】
実施形態２８。約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態１４〜２７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５０】
実施形態２９。ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する第１の金属酸化物の濃度、及び第２の金属酸化物を含む第１の圧縮応力（ＣＳ）領域と、
前記第１のＣＳ領域の前記第２の金属酸化物を含み、前記第１の金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、前記第１の表面から測定したとき、約０．１７・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる第２のＣＳ領域と、
を有する、物品。
【０３５１】
実施形態３０。前記第１の金属酸化物が、第１の直径を有する第１の金属イオンを含み、前記第２の金属酸化物が、第２の直径を有する第２の金属イオンを含み、前記第２の直径が、前記第１の直径より小さい、実施形態２９に記載のガラス系物品。
【０３５２】
実施形態３１。前記第１の金属酸化物がＫ２Ｏを含み、前記第２の金属酸化物がＮａ２Ｏを含む、実施形態３０に記載のガラス系物品。
【０３５３】
実施形態３２。中央張力（ＣＴ）領域を更に有し、前記第２のＣＳ領域と前記ＣＴ領域の少なくとも一部が同じガラス組成を有する、実施形態２９〜３１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５４】
実施形態３３。前記第１の金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０・ｔを超え、約０．１７・ｔ未満の範囲の深さまで、前記厚さの一部に沿って変化する、実施形態２９〜３２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５５】
実施形態３４。前記第１の金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０．０１・ｔを超え、約０．１・ｔの範囲の深さまで、前記厚さの一部に沿って変化する、実施形態２９〜３３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５６】
実施形態３５。前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態２９〜３４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５７】
実施形態３６。前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態３５に記載のガラス系物品。
【０３５８】
実施形態３７。約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態２９〜３６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３５９】
実施形態３８。約６００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態３７に記載のガラス系物品。
【０３６０】
実施形態３９。約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態２９〜３８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３６１】
実施形態４０。約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態２９〜３９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３６２】
実施形態４１。化学強化ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
熱強化領域と、
を有し、
前記第１の表面が、該表面の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って、１００μｍまでの芯振れ精度（ＴＩＲ）で平坦であり、
℃単位の軟化温度Ｔｓｏｆｔ、℃単位のアニーリング温度Ｔａｎｎｅａｌ、及びＴｆｓで示される、前記ガラスシートの前記第１の表面で測定される表面仮想温度であって、℃単位及び（Ｔｆｓ−Ｔａｎｎｅａｌ）／Ｔｓｏｆｔ−Ｔａｎｎｅａｌ）で与えられる無次元の表面仮想温度パラメータθＳで表された場合の仮想温度を有するガラスを含み、前記パラメータθＳが０．２０〜０．９である、物品。
【０３６３】
実施形態４２。ｍｍで示される長さｌ、及びｍｍで示される幅ｗを有するガラスシートを含み、ｔはｌ未満かつｗ未満であり、ｌ及びｗが、各々少なくとも１０ｍｍである、実施形態４１に記載のガラス系物品。
【０３６４】
実施形態４３。ｌ及びｗのいずれか一方又は両方が、少なくとも４０ｍｍである、実施形態４２に記載のガラス系物品。
【０３６５】
実施形態４４。比ｌ／ｔ及び比ｗ／ｔの各々が、１０／１以上である、実施形態４１又は４２に記載のガラス系物品。
【０３６６】
実施形態４５。前記第１の表面が、１０×１０μｍの領域にわたり、０．２〜１．５ｎｍのＲａ粗さを有する、実施形態４１〜４４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３６７】
実施形態４６。ｔが２ｍｍ未満である、実施形態４１〜４５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３６８】
実施形態４７。ｔが約１．２ｍｍ以下である、実施形態４１〜４６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３６９】
実施形態４８。前記第１の表面で測定した前記表面仮想温度が、前記ガラスの転移温度より少なくとも５０℃高い、実施形態４１〜４７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７０】
実施形態４９。前記第１の表面で測定した前記表面仮想温度が、前記ガラスの転移温度より少なくとも７５℃高い、実施形態４８に記載のガラス系物品。
【０３７１】
実施形態５０。前記第１の表面からＤＯＬまで延びる化学強化領域を更に有し、前記熱強化領域が、前記第１の表面からＤＯＣまで延び、前記ＤＯＣが前記ＤＯＬより大きく、前記ＤＯＣが約０．１７ｔ以上である、実施形態４１〜４９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７２】
実施形態５１。約１ＧＰａ以上の表面ＣＳ、及び約７５ＭＰａ以上の最大中央張力（ＣＴ）を更に有する、実施形態４１〜５０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７３】
実施形態５２。前記最大ＣＴが約８０ＭＰａ以上である、実施形態５１に記載のガラス系物品。
【０３７４】
実施形態５３。Ｐ２Ｏ５を含む組成を有する、実施形態４１〜５２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７５】
実施形態５４。Ｌｉ２Ｏを含む組成を有する、実施形態４１〜５３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７６】
実施形態５５。約６Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態４１〜５４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７７】
実施形態５６。約１０Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態５５に記載のガラス系物品。
【０３７８】
実施形態５７。前記ＤＯＬにおいて、約１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を更に有する、実施形態４１〜５６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３７９】
実施形態５８。前記ＤＯＬが、約１０マイクロメートル以上である、実施形態４１〜５７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３８０】
実施形態５９。約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態４１〜５８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３８１】
実施形態６０。約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態４１〜５９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０３８２】
実施形態６１。ガラスシートを強化する方法であって、
転移温度を有するガラスシートを、固体又は液体物質を含まない間隙を横断する伝導によって、前記ガラスシートを離れる２０％を超える熱エネルギーが、間隙を横断してヒートシンクに受け取られるように、前記ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させ、前記転移温度より高い温度から前記転移温度より低い温度に冷却して、熱強化ガラス物品を形成するステップと、
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップと、
を備えた方法。
【０３８３】
実施形態６２。前記熱強化ガラス物品が、前記熱強化ガラスシートのいずれの部分も除去されずに化学強化される、実施形態６１に記載の方法。
【０３８４】
実施形態６３。前記熱強化ガラス物品が、前記熱強化ガラスシートの厚さの３％以上除去されずに化学強化される、実施形態６２に記載の方法。
【０３８５】
実施形態６４。前記ガラスシートを冷却するステップが、約−２７０℃／秒以上の速度で冷却するステップを含む、実施形態６１〜６３いずれか１つに記載の方法。
【０３８６】
実施形態６５。前記熱強化ガラス物品が、厚さ及び該厚さの０．１７倍以上のＤＯＣを有する、実施形態６１〜６４いずれか１つに記載の方法。
【０３８７】
実施形態６６。前記熱強化ガラスシートを化学強化するステップが、前記ＤＯＣを維持しつつ、約７００ＭＰａ以上の表面ＣＳを生成するステップを含む、実施形態６１〜６５いずれか１つに記載の方法。
【０３８８】
実施形態６７。前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、ガラス系層の第１の表面から、約１０マイクロメートル以上であるＤＯＬまで延びる、化学強化領域を生成するステップを含む、実施形態６６に記載の方法。
【０３８９】
実施形態６８。前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、前記熱強化ガラスシートを、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３のうちの任意の１種以上を含む、溶融塩浴に浸漬するステップを含む、実施形態６１〜６６いずれか１つに記載の方法。
【０３９０】
実施形態６９。前記溶融塩浴が、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３とを含み、約３８０℃〜約４３０℃の温度を有する、実施形態６８に記載の方法。
【０３９１】
実施形態７０。消費者向け電子製品であって、
前面、背面、及び側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に、前記ハウジングの内部に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、及び前記ハウジングの前記前面又は該前面に隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品と、
前記ディスプレイ上に設けられるように、前記ハウジングの前記前面又はその上方に設けられたカバー物品であって、前記カバーガラス系物品が、熱強化及び化学強化され、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びるＣＳ領域を有するカバー物品と、
を備え、
携帯電話、ポータブルメディアプレイヤー、ノート型コンピュータ、又はタブレットコンピュータである、電子製品。
【０３９２】
実施形態７１。消費者向け電子製品であって、
前面、背面、及び側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジングの内部に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、及び前記ハウジングの前記前面又は該前面に隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品と、
前記ディスプレイ上に設けられるように、前記ハウジングの前記前面又はその上方に設けられたカバー物品であって、前記カバーガラス系物品が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含むカバー物品と
を含む、電子製品。
【０３９３】
実施形態７２。第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含むラミネート体であって、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びる領域を有する、ラミネート体。
【０３９４】
実施形態７３。前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７１に記載のラミネート体。
【０３９５】
実施形態７４。第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含むラミネート体であって、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含む、ラミネート体。
【０３９６】
実施形態７５。前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７４に記載のラミネート体。
【０３９７】
実施形態７６。開口部及び該開口部に配置されたラミネート体を含む車両であって、
前記ラミネート体が、第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含み、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びる領域を有する、車両。
【０３９８】
実施形態７７。前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７６に記載の車両。
【０３９９】
実施形態７８。前記第１のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第１の表面に対向し、前記ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第２のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第３の表面に対向し、前記ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第３及び第４の表面が、各々ＣＳ値を有し、前記第４の表面のＣＳ値が、前記第３の表面のＣＳ値より大きい、実施形態７６又は実施形態７７に記載の車両。
【０４００】
実施形態７９。前記第ガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有する、実施形態７８に記載の車両。
【０４０１】
実施形態８０。前記ラミネート体の前記第４の表面が、該表面が平坦状態にあるときより大きいＣＳを有し、前記ラミネート体が光学的歪みを有さない、実施形態７８〜７９いずれか１つに記載の車両。
【０４０２】
実施形態８１。前記第２のガラス系基体の周辺部分が、前記中間層に圧縮力を加え、前記第２のガラス系基体の中央部分が中間層に対し引張力を加える、実施形態８０に記載の車両。
【０４０３】
実施形態８２。前記第２のガラス系基体が、前記第１のガラス系基体に適合し、前記仲介中間層によって埋められる、前記第２のガラス系基体の前記凸面と前記第１のガラス系基体の前記凹面との間に実質的に均一な距離をもたらす、実施形態８１に記載の車両。
【０４０４】
実施形態８３。開口部及び該開口部に配置されたラミネート体を含む車両であって、
前記ラミネート体が、第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含み、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含む、車両。
【０４０５】
実施形態８４。前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態８３に記載の車両。
【０４０６】
実施形態８５。前記第１のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第１の表面に対向する、前記ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第２のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第３の表面に対向する、前記ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第３及び第４の表面が、各々ＣＳ値を有し、前記第４の表面のＣＳ値が、前記第３の表面のＣＳ値より大きい、実施形態８３又は実施形態８４に記載の車両。
【０４０７】
実施形態８６。前記第１のガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有する、実施形態８５に記載の車両。
【０４０８】
実施形態８７。前記ラミネート体の前記第４の表面が、該表面が平坦状態にあるときより大きいＣＳを有し、前記ラミネート体が光学的歪みを有さない、実施形態８３〜８６いずれか１つに記載の車両。
【０４０９】
実施形態８８。前記第２のガラス系基体の周辺部分が、前記中間層に圧縮力を加え、前記第２のガラス系基体の中央部分が中間層に対し引張力を加える、実施形態８７に記載の車両。
【０４１０】
実施形態８９。前記第２のガラス系基体が、前記第１のガラス系基体に適合し、前記仲介中間層によって埋められる、前記第２のガラス系基体の前記凸面と前記第１のガラス系基体の前記凹面との間に実質的に均一な距離をもたらす、実施形態８８に記載の車両。
【０４１１】
実施形態９０。前記ガラス系物品の表面で測定したとき、約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態８３〜８９いずれか１つに記載の車両。
【０４１２】
実施形態９１。前記ガラス系物品の表面で測定したとき、約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態８３〜９０いずれか１つに記載の車両。
【０４１３】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０４１４】
実施形態１
ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する、金属酸化物の濃度を有する第１の圧縮応力（ＣＳ）領域と、
前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、前記第１の表面から測定したとき、約０．１７・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる領域と、
を有する物品。
【０４１５】
実施形態２
前記金属酸化物が、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏのいずれか１種を含む、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０４１６】
実施形態３
前記金属酸化物がＫ２Ｏを含む、実施形態２に記載のガラス系物品。
【０４１７】
実施形態４
前記金属酸化物がＮａ２Ｏを含む、実施形態２に記載のガラス系物品。
【０４１８】
実施形態５
中央張力（ＣＴ）領域を更に有し、前記第２のＣＳ領域と前記ＣＴ領域の少なくとも一部が、同じガラス組成を有する、実施形態１〜４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４１９】
実施形態６
前記金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０・ｔを超え、約０．１７・ｔ未満の範囲の深さまで、前記厚さの前記一部に沿って変化する、実施形態１〜５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２０】
実施形態７
前記金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０．０１・ｔを超え、約０．１・ｔの範囲の深さまで、前記厚さの前記一部に沿って変化する、実施形態１〜６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２１】
実施形態８
前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態１〜７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２２】
実施形態９
前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態８に記載のガラス系物品。
【０４２３】
実施形態１０
約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１〜９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２４】
実施形態１１
約６００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１０に記載のガラス系物品。
【０４２５】
実施形態１２
約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態１〜１１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２６】
実施形態１３
約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態１〜１２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４２７】
実施形態１４
ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
前記第１の表面からＤＯＣまで延びる熱強化領域であって、前記第１の表面から層深さ（ＤＯＬ）まで延びる化学強化領域を含む領域と、
を有し、
前記ＤＯＣが、前記ＤＯＬより大きく、前記ＤＯＣが約０．１７ｔ以上である、物品。
【０４２８】
実施形態１５
前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態１４に記載のガラス系物品。
【０４２９】
実施形態１６
前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態１５に記載のガラス系物品。
【０４３０】
実施形態１７
約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態１４〜１６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４３１】
実施形態１８
約２５ＭＰａ以上の最大ＣＴを更に有する、実施形態１７に記載のガラス系物品。
【０４３２】
実施形態１９
約１ＧＰａ以上の表面ＣＳ、及び約７５ＭＰａ以上の最大中央張力（ＣＴ）を有する、実施形態１８に記載のガラス系物品。
【０４３３】
実施形態２０
前記最大ＣＴが約８０ＭＰａ以上である、実施形態１９に記載のガラス系物品。
【０４３４】
実施形態２１
Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、及びＢ２Ｏ３のいずれか１種以上を含む組成を有する、実施形態１４〜２０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４３５】
実施形態２２
Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、及びＢ２Ｏ３のいずれか２種以上を含む組成を有する、実施形態１４〜２１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４３６】
実施形態２３
約６Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態１４〜２２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４３７】
実施形態２４
前記蓄積張力エネルギーが約１０Ｊ／ｍ２以上である、実施形態２３に記載のガラス系物品。
【０４３８】
実施形態２５
前記ＤＯＬにおいて、約１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を更に有する、実施形態１４〜２４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４３９】
実施形態２６
前記ＤＯＬが約１０マイクロメートル以上である、実施形態１４〜２５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４０】
実施形態２７
約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態１４〜２６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４１】
実施形態２８
約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態１４〜２７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４２】
実施形態２９
ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する第１の金属酸化物の濃度、及び第２の金属酸化物を含む第１の圧縮応力（ＣＳ）領域と、
前記第１のＣＳ領域の前記第２の金属酸化物を含み、前記第１の金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、前記第１の表面から測定したとき、約０．１７・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる第２のＣＳ領域と、
を有する、物品。
【０４４３】
実施形態３０
前記第１の金属酸化物が、第１の直径を有する第１の金属イオンを含み、前記第２の金属酸化物が、第２の直径を有する第２の金属イオンを含み、前記第２の直径が、前記第１の直径より小さい、実施形態２９に記載のガラス系物品。
【０４４４】
実施形態３１
前記第１の金属酸化物がＫ２Ｏを含み、前記第２の金属酸化物がＮａ２Ｏを含む、実施形態３０に記載のガラス系物品。
【０４４５】
実施形態３２
中央張力（ＣＴ）領域を更に有し、前記第２のＣＳ領域と前記ＣＴ領域の少なくとも一部が同じガラス組成を有する、実施形態２９〜３１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４６】
実施形態３３
前記第１の金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０・ｔを超え、約０．１７・ｔ未満の範囲の深さまで、前記厚さの一部に沿って変化する、実施形態２９〜３２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４７】
実施形態３４
前記第１の金属酸化物の濃度が、非ゼロかつ前記第１の表面から、約０．０１・ｔを超え、約０．１・ｔの範囲の深さまで、前記厚さの一部に沿って変化する、実施形態２９〜３３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４８】
実施形態３５
前記厚さｔが約２ｍｍ未満である、実施形態２９〜３４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４４９】
実施形態３６
前記厚さｔが約１．２ｍｍ未満である、実施形態３５に記載のガラス系物品。
【０４５０】
実施形態３７
約４００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態２９〜３６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４５１】
実施形態３８
約６００ＭＰａ以上の表面ＣＳを更に有する、実施形態３７に記載のガラス系物品。
【０４５２】
実施形態３９
約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態２９〜３８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４５３】
実施形態４０
約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態２９〜３９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４５４】
実施形態４１
化学強化ガラス系物品であって、
第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面と、
熱強化領域と、
を有し、
前記第１の表面が、該表面の任意の５０ｍｍ以下の輪郭に沿って、１００μｍまでの芯振れ精度（ＴＩＲ）で平坦であり、
℃単位の軟化温度Ｔｓｏｆｔ、℃単位のアニーリング温度Ｔａｎｎｅａｌ、及びＴｆｓで示される、前記ガラスシートの前記第１の表面で測定される表面仮想温度であって、℃単位及び（Ｔｆｓ−Ｔａｎｎｅａｌ）／Ｔｓｏｆｔ−Ｔａｎｎｅａｌ）で与えられる無次元の表面仮想温度パラメータθＳで表された場合の仮想温度を有するガラスを含み、前記パラメータθＳが０．２０〜０．９である、物品。
【０４５５】
実施形態４２
ｍｍで示される長さｌ、及びｍｍで示される幅ｗを有するガラスシートを含み、ｔはｌ未満かつｗ未満であり、ｌ及びｗが、各々少なくとも１０ｍｍである、実施形態４１に記載のガラス系物品。
【０４５６】
実施形態４３
ｌ及びｗのいずれか一方又は両方が、少なくとも４０ｍｍである、実施形態４２に記載のガラス系物品。
【０４５７】
実施形態４４
比ｌ／ｔ及び比ｗ／ｔの各々が、１０／１以上である、実施形態４１又は４２に記載のガラス系物品
実施形態４５
前記第１の表面が、１０×１０μｍの領域にわたり、０．２〜１．５ｎｍのＲａ粗さを有する、実施形態４１〜４４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４５８】
実施形態４６
ｔが２ｍｍ未満である、実施形態４１〜４５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４５９】
実施形態４７
ｔが約１．２ｍｍ以下である、実施形態４１〜４６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６０】
実施形態４８
前記第１の表面で測定した前記表面仮想温度が、前記ガラスの転移温度より少なくとも５０℃高い、実施形態４１〜４７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６１】
実施形態４９
前記第１の表面で測定した前記表面仮想温度が、前記ガラスの転移温度より少なくとも７５℃高い、実施形態４８に記載のガラス系物品。
【０４６２】
実施形態５０
前記第１の表面からＤＯＬまで延びる化学強化領域を更に有し、前記熱強化領域が、前記第１の表面からＤＯＣまで延び、前記ＤＯＣが前記ＤＯＬより大きく、前記ＤＯＣが約０．１７ｔ以上である、実施形態４１〜４９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６３】
実施形態５１
約１ＧＰａ以上の表面ＣＳ、及び約７５ＭＰａ以上の最大中央張力（ＣＴ）を更に有する、実施形態４１〜５０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６４】
実施形態５２
前記最大ＣＴが約８０ＭＰａ以上である、実施形態５１に記載のガラス系物品。
【０４６５】
実施形態５３
Ｐ２Ｏ５を含む組成を有する、実施形態４１〜５２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６６】
実施形態５４
Ｌｉ２Ｏを含む組成を有する、実施形態４１〜５３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６７】
実施形態５５
約６Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態４１〜５４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４６８】
実施形態５６
約１０Ｊ／ｍ２以上の蓄積張力エネルギーを有する、実施形態５５に記載のガラス系物品。
【０４６９】
実施形態５７
前記ＤＯＬにおいて、約１５０ＭＰａ以上のＣＳ値を更に有する、実施形態４１〜５６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４７０】
実施形態５８
前記ＤＯＬが、約１０マイクロメートル以上である、実施形態４１〜５７いずれか１つに記載のガラス系物品
実施形態５９
約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態４１〜５８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４７１】
実施形態６０
約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態４１〜５９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０４７２】
実施形態６１
ガラスシートを強化する方法であって、
転移温度を有するガラスシートを、固体又は液体物質を含まない間隙を横断する伝導によって、前記ガラスシートを離れる２０％を超える熱エネルギーが、間隙を横断してヒートシンクに受け取られるように、前記ガラスシートからヒートシンクに熱エネルギーを移動させ、前記転移温度より高い温度から前記転移温度より低い温度に冷却して、熱強化ガラス物品を形成するステップと、
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップと、
を備えた方法。
【０４７３】
実施形態６２
前記熱強化ガラス物品が、前記熱強化ガラスシートのいずれの部分も除去されずに化学強化される、実施形態６１に記載の方法。
【０４７４】
実施形態６３
前記熱強化ガラス物品が、前記熱強化ガラスシートの厚さの３％以上除去されずに化学強化される、実施形態６２に記載の方法。
【０４７５】
実施形態６４
前記ガラスシートを冷却するステップが、約−２７０℃／秒以上の速度で冷却するステップを含む、実施形態６１〜６３いずれか１つに記載の方法。
【０４７６】
実施形態６５
前記熱強化ガラス物品が、厚さ及び該厚さの０．１７倍以上のＤＯＣを有する、実施形態６１〜６４いずれか１つに記載の方法。
【０４７７】
実施形態６６
前記熱強化ガラスシートを化学強化するステップが、前記ＤＯＣを維持しつつ、約７００ＭＰａ以上の表面ＣＳを生成するステップを含む、実施形態６１〜６５いずれか１つに記載の方法。
【０４７８】
実施形態６７
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、ガラス系層の第１の表面から、約１０マイクロメートル以上であるＤＯＬまで延びる、化学強化領域を生成するステップを含む、実施形態６６に記載の方法。
【０４７９】
実施形態６８
前記熱強化ガラス物品を化学強化するステップが、前記熱強化ガラスシートを、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３のうちの任意の１種以上を含む、溶融塩浴に浸漬するステップを含む、実施形態６１〜６６いずれか１つに記載の方法。
【０４８０】
実施形態６９
前記溶融塩浴が、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３とを含み、約３８０℃〜約４３０℃の温度を有する、実施形態６８に記載の方法。
【０４８１】
実施形態７０
消費者向け電子製品であって、
前面、背面、及び側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に、前記ハウジングの内部に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、及び前記ハウジングの前記前面又は該前面に隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品と、
前記ディスプレイ上に設けられるように、前記ハウジングの前記前面又はその上方に設けられたカバー物品であって、前記カバーガラス系物品が、熱強化及び化学強化され、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びるＣＳ領域を有するカバー物品と、
を備え、
携帯電話、ポータブルメディアプレイヤー、ノート型コンピュータ、又はタブレットコンピュータである、電子製品。
【０４８２】
実施形態７１
消費者向け電子製品であって、
前面、背面、及び側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジングの内部に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、及び前記ハウジングの前記前面又は該前面に隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品と、
前記ディスプレイ上に設けられるように、前記ハウジングの前記前面又はその上方に設けられたカバー物品であって、前記カバーガラス系物品が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含むカバー物品と
を含む、電子製品。
【０４８３】
実施形態７２
第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含むラミネート体であって、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びる領域を有する、ラミネート体。
【０４８４】
実施形態７３
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７１に記載のラミネート体。
【０４８５】
実施形態７４
第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含むラミネート体であって、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含む、ラミネート体。
【０４８６】
実施形態７５
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７４に記載のラミネート体。
【０４８７】
実施形態７６
開口部及び該開口部に配置されたラミネート体を含む車両であって、
前記ラミネート体が、第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含み、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、第１の表面及び該表面に対向して厚さ（ｔ）を画成する第２の表面、非ゼロかつ前記厚さの一部に沿って変化する金属酸化物の濃度を有する第１のＣＳ領域、前記第１のＣＳ領域の前記金属酸化物を実質的に含まない第２のＣＳ領域であって、前記第１のＣＳ領域から、約０．１７・ｔ以上のＤＯＣまで延びる領域を有する、車両。
【０４８８】
実施形態７７
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態７６に記載の車両。
【０４８９】
実施形態７８
前記第１のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第１の表面に対向し、前記ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第２のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第３の表面に対向し、前記ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第３及び第４の表面が、各々ＣＳ値を有し、前記第４の表面のＣＳ値が、前記第３の表面のＣＳ値より大きい、実施形態７６又は実施形態７７に記載の車両。
【０４９０】
実施形態７９
前記第ガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有する、実施形態７８に記載の車両。
【０４９１】
実施形態８０
前記ラミネート体の前記第４の表面が、該表面が平坦状態にあるときより大きいＣＳを有し、前記ラミネート体が光学的歪みを有さない、実施形態７８〜７９いずれか１つに記載の車両。
【０４９２】
実施形態８１
前記第２のガラス系基体の周辺部分が、前記中間層に圧縮力を加え、前記第２のガラス系基体の中央部分が中間層に対し引張力を加える、実施形態８０に記載の車両。
【０４９３】
実施形態８２
前記第２のガラス系基体が、前記第１のガラス系基体に適合し、前記仲介中間層によって埋められる、前記第２のガラス系基体の前記凸面と前記第１のガラス系基体の前記凹面との間に実質的に均一な距離をもたらす、実施形態８１に記載の車両
実施形態８３
開口部及び該開口部に配置されたラミネート体を含む車両であって、
前記ラミネート体が、第１のガラス系シート、第２のガラス系シート、及び前記第１のガラス系シートと前記第２のガラス系シートとの間に配置された中間層を含み、
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方又は両方が、実施形態１〜６０いずれか１つに記載のガラス系物品を含む、車両。
【０４９４】
実施形態８４
前記第１のガラス系シート及び前記第２のガラス系シートの一方が、冷間形成されている、実施形態８３に記載の車両。
【０４９５】
実施形態８５
前記第１のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第１の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第１の表面に対向し、前記ラミネート体の第２の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第２のガラス系シートが複雑に湾曲し、前記ラミネート体の第３の表面を構成する少なくとも１つの凹面、及び前記第３の表面に対向し、前記ラミネート体の第４の表面を構成する少なくとも１つの凸面を含み、それらの間に厚さを有し、
前記第３及び第４の表面が、各々ＣＳ値を有し、前記第４の表面のＣＳ値が、前記第３の表面のＣＳ値より大きい、実施形態８３又は実施形態８４に記載の車両。
【０４９６】
実施形態８６
前記第１のガラス系基体又は第２のガラス系基体の一方が、約０．２ｍｍ〜約０．７ｍｍの厚さを有する、実施形態８５に記載の車両。
【０４９７】
実施形態８７
前記ラミネート体の前記第４の表面が、該表面が平坦状態にあるときより大きいＣＳを有し、前記ラミネート体が光学的歪みを有さない、実施形態８３〜８６いずれか１つに記載の車両。
【０４９８】
実施形態８８
前記第２のガラス系基体の周辺部分が、前記中間層に圧縮力を加え、前記第２のガラス系基体の中央部分が中間層に対し引張力を加える、実施形態８７に記載の車両。
【０４９９】
実施形態８９
前記第２のガラス系基体が、前記第１のガラス系基体に適合し、前記仲介中間層によって埋められる、前記第２のガラス系基体の前記凸面と前記第１のガラス系基体の前記凹面との間に実質的に均一な距離をもたらす、実施形態８８に記載の車両。
【０５００】
実施形態９０
前記ガラス系物品の表面で測定したとき、約８Ｎ以上のヌープ引掻き閾値を更に示す、実施形態８３〜８９いずれか１つに記載の車両。
【０５０１】
実施形態９１
前記ガラス系物品の表面で測定したとき、約１２０Ｎ以上のビッカース亀裂開始閾値を更に示す、実施形態８３〜９０いずれか１つに記載の車両。
【符号の説明】
【０５０２】
１２、１６  ガラスシート
１４  中間層
３０１  第１の表面
３０４  第１のＣＳ領域
３０６  第２のＣＳ領域
３０８  ＣＴ領域
３１０  熱強化領域
３１２  ＤＯＣ
３２０  化学強化領域
３２２、５７０  ＤＯＬ
４１０  ガラス系物品
４１０ａ  表面
４２０  支持リング
４３０  ローディングリング
５００、１３１０  ガラス系物品
５１０  第１の表面
５２０  第２の表面
５５０  内部部分
５６０  応力プロファイル
５１００  電子装置
５１０２  ハウジング
５１１０  ディスプレイ
５１１２カバー基体
【図１】
2019503978.tif 000050
【図２】
2019503978.tif 000051
【図３】
2019503978.tif 000052
【図４】
2019503978.tif 000053
【図５】
2019503978.tif 000054
【図６】
2019503978.tif 000055
【図７】
2019503978.tif 000056
【図８】
2019503978.tif 000057
【図９】
2019503978.tif 000058
【図１０】
2019503978.tif 000059
【図１１】
2019503978.tif 000060
【図１２】
2019503978.tif 000061
【図１３】
2019503978.tif 000062
【図１４Ａ】
2019503978.tif 000063
【図１４Ｂ】
2019503978.tif 000064
【図１４Ｃ】
2019503978.tif 000065
【図１４Ｄ】
2019503978.tif 000066
【図１４Ｅ】
2019503978.tif 000067
【図１５】
2019503978.tif 000068
【図１６】
2019503978.tif 000069
【図１７】
2019503978.tif 000070
【図１８】
2019503978.tif 000071
【図１９】
2019503978.tif 000072
【図２０】
2019503978.tif 000073
【図２１】
2019503978.tif 000074
【図２２】
2019503978.tif 000075
【図２３】
2019503978.tif 000076
【図２４】
2019503978.tif 000077
【図２５】
2019503978.tif 000078
【図２６】
2019503978.tif 000079
【図２７】
2019503978.tif 000080
【図２８】
2019503978.tif 000081
【図２９】
2019503978.tif 000082
【図３０】
2019503978.tif 000083
【図３１】
2019503978.tif 000084
【図３２】
2019503978.tif 000085
【図３３】
2019503978.tif 000086
【図３４】
2019503978.tif 000087
【図３５】
2019503978.tif 000088
【図３６】
2019503978.tif 000089
【図３７】
2019503978.tif 000090
【図３８】
2019503978.tif 000091
【図３９】
2019503978.tif 000092
【図４０】
2019503978.tif 000093
【図４１】
2019503978.tif 000094
【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【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５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【国際調査報告】
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