(57)【要約】  強化光発色性ガラスシート又は物品並びに強化光発色性ガラスシート又は物品を作製するためのプロセス及びシステムを提供する。前記プロセスは前記光発色性ガラスシートに変形を与えることなく短時間に所望の温度まで前記光発色性ガラスシートを加熱することを含む。前記プロセスはまた、前記シートの表面圧縮及び中心張力を固定するために十分長く非接触熱伝導により前記光発色性ガラスシートを冷却することを含む。前記プロセスにより、熱強化光発色性ガラスシートが得られる。
2019507090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発色性物質を含有するガラス物質から形成された物品を該ガラス物質のガラス遷移温度より高温まで加熱して、該ガラス物質中に光発色性結晶を形成する工程であって、該物品は前記加熱中に移動ガスで支持されている工程と、
該加熱された物品を該ガラス遷移温度より低温まで冷却することにより該物品内に表面圧縮応力及び中心引張応力を生じさせる工程であって、該冷却された物品は可逆的光発色性ガラス物質である工程と、
を含み、
該物品は該加熱された物品とヒートシンクの間の空隙を通過する伝導により該加熱された物品から該ヒートシンクに該熱エネルギーを伝達することにより冷却され、これにより該加熱された物品を離れる該熱エネルギーの２０％より多くが該空隙を通過して該ヒートシンクにより受容される、
光発光性ガラスを作製するためのプロセス。
【請求項２】
冷却中に移動ガスにより前記物品を支持することを更に含み、前記加熱された物品を離れる前記熱エネルギーの半分より多くが前記空隙を通過して前記ヒートシンクにより受容される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記空隙が前記加熱された物品の外表面と前記ヒートシンクの表面の間の２００μｍ未満の平均の長さを有する、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
冷却の間の前記物品からの熱伝達率が該物品の外表面の面積に対して４５０ｋＷ／ｍ２
より大きい、請求項１から３の何れかに記載のプロセス。
【請求項５】
前記加熱工程の間、３分以下の時間内で、前記物品が６００℃より高く、かつ前記ガラス物質の軟化点よりも低い温度まで加熱される、請求項１から４の何れかに記載のプロセス。
【請求項６】
前記物品がある長さ、ある幅及びある厚みを有するガラスシートであり、該厚みは０．１ｍｍより大きくかつ６ｍｍより小さく、該幅及び該長さの少なくとも１つが１メートルより大きい、請求項１から５の何れかに記載のプロセス。
【請求項７】
前記ガス空隙がある空隙面積を有し、該ガス空隙内へのガスの全質量流量が空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さく、ｋは熱伝導の方向に評価した該ガス空隙内部のガスの熱伝導率であり、ｇは前記加熱された物品と前記ヒートシンクの表面の間の距離であり、Ｃｐは該ガス空隙内部の該ガスの比熱容量である、請求項１から６の何れかに記載のプロセス。
【請求項８】
前記光発色性結晶が銀、ハロゲン化物及び銅を含有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
光発色性ガラスシートを作製するためのシステムであって、
該光発色性ガラスシートに熱を送達する加熱エレメントを包含する加熱ステーションであって、該光発色性ガラスシートは第１の主要面、第２の主要面、並びに第１の主要面及び第２の主要面の間の厚みを含む、加熱ステーションと、
間にチャネルを画定する対向する第１のヒートシンク表面及び第２のヒートシンク表面を含む冷却ステーションであって、冷却の間に該光発色性ガラスシートを該チャネル内部に位置付けるようにする、冷却ステーションと、
該チャネルに加圧ガスを送達するガスベアリングであって、該光発色性ガラスシートが該第１のヒートシンク表面及び前記第２のヒートシンク表面に接触することなく該チャネル内部に支持され、該ガスベアリングが空隙面積を画定するようにする、ガスベアリングと、
を含み、
該ガスベアリングにより送達される該ガスは、空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さい該チャネル内への全質量流量を有し、ｋは熱伝導の方向に評価した該チャネル内部のガスの熱伝導率であり、ｇは該ガラスシートと該ヒートシンク表面の間の距離であり、Ｃｐは該チャネル内部の該ガスの比熱容量である、システム。
【請求項１０】
第１の主要面と、
該第１の主要面に対向する第２の主要面と、
該第１の主要面及び該第２の主要面の間に位置する内部領域と、
該第１の主要面及び該第２の主要面の間の２ｍｍ未満の平均厚みと、
少なくとも５０重量％の二酸化ケイ素、０．０５重量％の銀、０．０５重量％のハロゲン化物及び０．００５重量％の酸化銅と、
を含み、
１０オングストロームから９９９オングストロームの間の平均直径を有するハロゲン化銀結晶が該内部領域に存在し、
該第１の主要面及び該第２の主要面は圧縮応力下にあり、該内部領域は引張応力下にあり、
該圧縮応力は８０ＭＰａより大きく、
該第１の主要面の表面粗さは計測長２０ｍｍあたりピーク間で０．２０マイクロメートル未満である、
光発色性のガラス又はガラスセラミック物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は２０１６年１月２９日に出願された米国特許仮出願第６２／２８８５４９号の合衆国法典第３５巻１１９条に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は全体が根拠とされ、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、２０１６年１月２９日出願の特許仮出願第６２／２８８，８５１号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２３２号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，１８１、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２７４号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２９３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３０３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３６３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３１９号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３３５号、２０１４年７月３１日出願の米国仮出願第６２／０３１，８５６号、２０１４年１１月４日出願の米国仮出願第６２／０７４，８３８号、２０１５年４月１４日出願の米国仮出願第６２／０３１，８５６号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２３２号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，１８１号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２７４号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，２９３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３０３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３６３号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３１９号、２０１５年７月３０日出願の米国出願第１４／８１４，３３５号、２０１５年１０月２日出願の米国仮出願第６２／２３６，２９６号、２０１６年１月２９日出願の米国仮出願第６２／２８８，５４９号、２０１６年１月２９日出願の米国仮出願第６２／２８８，５６６号、２０１６年１月２９日出願の米国仮出願第６２／２８８，６１５号、２０１６年１月２９日出願の米国仮出願第６２／２８８，６９５号、２０１６年１月２９日出願の米国仮出願第６２／２８８，７５５号の各出願に関連し、これらを全体として参照により本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００３】
本開示は一般的に光発色性ガラスに関し、熱強化光発色性ガラス、並びに特に薄型光発色性ガラスシートのための、光発色性ガラスの熱強化の方法及びシステムに特に関する。
【背景技術】
【０００４】
光発色性ガラスの作製においては、痕跡量のハロゲン化物、銀及び追加的な増感剤、例えばヒ素、アンチモン、スズ又は銅を含有するアルカリほうアルミノけい酸ガラス組成物を溶融し、注ぎ込み、冷却してガラス物品を形成する。このガラス物品は冷却すると透明になり、適切な再加熱とアニーリングを受ければ典型的には１０から５００オングストロームの範囲の直径を有するコロイド状ハロゲン化銀結晶がガラス内部に析出する。ハロゲン化銀結晶は大きな紫外線（ＵＶ）放射を伴うことなく可視光に対して透明であり、そのためこのガラスは通常の人工的照明（例えば屋内照明）に曝露されると「透明」となる。しかしながら、そのガラス、及び結果的にそのハロゲン化銀結晶をＵＶ放射線に曝露すると、ハロゲン化銀結晶がＵＶ放射線と反応して元素単体の銀及びハロゲン化物の分子を形成する。元素単体の銀及びハロゲン化物の分子は可視光のかなりの部分を吸収し、そのガラスは暗色化する。ガラスをＵＶ放射線曝露から退避させると、元素単体の銀及びハロゲン化物は再度結合してハロゲン化銀の結晶を形成し、ガラスは透明に戻る。ハロゲン化銀から銀及びハロゲン化物へのこの可逆的な反応はＵＶ放射線を伴った可視光、例えば日光に曝露された場合にガラスの可逆的な調光性又は暗影性をもたらす。
【０００５】
ハロゲン化銀結晶を析出させるための光発色性ガラスの再加熱及びアニーリングに関わる熱プロセシングパラメーターは光発色性ガラスの熱強化に関わる熱プロセシングパラメーターとは異なる場合がある。例えばハロゲン化銀の結晶の析出を可能にする熱処理は、ガラスを１６時間その歪点温度で保持すること、又は、ガラスを１５分間その軟化温度に保持することを包含する場合がある。したがって、光発色性ガラス、特に薄型光発色性ガラスシートの現在の強化はイオン交換（化学的）強化処理を介してもたらされている。
【０００６】
ガラスシートの熱的（又は「物理的」）強化においては、ガラスシートをそのガラスのガラス遷移温度より高い高温まで加熱し、次にシートの表面を急速に冷却（「クエンチ」）し、その間、シートの内側の領域はより緩徐な速度で冷却される。その内部領域は、ガラスの厚み及びかなり低い熱伝導率により絶縁されているため、より緩徐に冷却する。この示差的な冷却は、ガラスの中央領域の残存引張応力に均衡されたガラス表面領域の残留圧縮応力をもたらす。
【０００７】
ガラスの熱強化はガラスの化学的強化とは異なり、後者においては、イオン拡散のようなプロセスにより表面近傍の領域におけるガラスの化学的組成を変化させることにより表面圧縮応力を発生させる。一部のイオン拡散系のプロセスにおいては、ガラスの外側部分はガラス表面近傍で大型のイオンを小型のイオンと交換することにより強化される場合があり、これにより表面の上又は近傍に圧縮応力（負の引張応力とも称する）を付与する。圧縮応力はクラックの開始及び／又は伝播を制限すると考えられている。
【０００８】
ガラス熱強化はまた、２種類のガラスを組み合わせることによりガラスの外側部分を強化又は調整するプロセスにより強化されたガラスとも異なる。このようなプロセスにおいては熱膨張係数の異なるガラス組成物の層を加熱時に組み合わせるか積層させる。例えば、より高い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する溶融ガラスをより低いＣＴＥを有する溶融ガラスの層の間に挟み込むことにより、ガラス冷却時に内部のガラスの正の張力が外側の層を圧迫し、ここでもまた、表面に対して圧縮応力を生じさせることにより正の引張応力と均衡する。この表面圧縮応力が強化をもたらす。
【０００９】
熱強化光発色性ガラスは未強化光発色性ガラスよりも相対的に有利である。強化光発色性ガラスの表面圧縮は未強化光発色性ガラスよりも破砕に対する抵抗性が大きい。強度の上昇は一般的に表面圧縮応力の量に比例する。あるシートがその厚みに対して十分なレベルの熱強化を保有する場合、シートが破壊されれば一般的には小型の破砕片に分割されることになり、鋭利な端部を有する大型又は長い破砕片にはならない。種々の確立された基準により定義される十分小型の破砕片、即ち「ダイス」にまで粉砕されるガラスは安全ガラス、即ち「完全にテンパリングされた」ガラス、又は場合により単純に「テンパリングされた」ガラスとしても知られている。
【００１０】
強化の程度はクエンチングの間のガラスシートの表面と中央の間の温度差に依存しているため、ある応力に達するためにはガラスが薄いほど高い冷却速度を必要とする。また、破壊時にダイス化されて小型粒子となるためには一般的にはガラスが薄いほどより高値の表面圧縮応力及び中心引張応力を要する。したがって、３ｍｍ程度かそれより小さい厚みを有するガラスにおいて所望のレベルのテンパリングを達成することは、不可能ではないにしても大きな挑戦であった。
【００１１】
本開示の態様は一般的に光発色性ガラスの外側部分を強化するための応力プロファイルを有する光発色性ガラスにも関する。光発色性ガラスのシート等の光発色性ガラスを広範な用途に使用してよい。そのような用途の例は自己調光サングラス、センサーのような工業的用途、玩具のようなノベルティアイテム、又は他の用途が挙げられる。
【発明の概要】
【００１２】
本開示は部分的には高度に強化された薄型光発色性ガラスシート及び物品、並びに過去に達成できなかった厚みにおいて光発色性ガラスシートの驚くべき高水準の熱強化を達成する方法、プロセス及びシステムに関する。種々の実施形態において、現開示のプロセス及び方法は、光発色性ガラスを液体又は固体のヒートシンクと接触させる必要なくして従来の対流ガス熱強化プロセスによりもたらされる光発色性ガラスの厚みの制限及び熱伝達率を克服すると考えられる。そのようなシステム及びプロセスにおいては、クエンチングの間、光発色性ガラスをガスのみに接触させる。開示したシステム及び方法は（少なくとも一部の意図する実施形態において）少なくとも０．１ｍｍもの薄さまでの厚みを有する光発色性ガラスシートにおける「完全テンパリング」又はダイス化挙動を包含する熱強化を可能にし、一部の実施形態においてはこの強化を、クエンチングの間に液体又は固体との接触が無いことに起因して、低い粗さ及び高度の平坦さをも有する薄型光発色性ガラスシートにおいて可能にする。種々の実施形態において、これらの好都合な光発色性ガラスシート物質の特性は、従来の対流ガラステンパリングシステムと比較してかなり低いクエンチング電力需要のシステム及び方法により提供される。
【００１３】
本開示の１つの実施形態は、光発色性ガラス物質を熱強化するためのプロセスに関する。プロセスは光発色性ガラス物質から形成された物品を提供することを包含する。プロセスは光発色性ガラス物質のガラス遷移温度より高温まで物品を加熱すること、及び数十オングストローム（Å）から数百Åの範囲の直径、例えば１０から９９９Åの直径を有するハロゲン化銀の結晶を析出することを包含する。プロセスは加熱された物品を冷却ステーション内に移動することを包含する。冷却ステーションは、加熱された物品に面するヒートシンク表面及びヒートシンク表面が加熱された物品に接触しないように加熱された物品からヒートシンク表面を分離するガス空隙を有するヒートシンクを包含する。プロセスは、表面圧縮応力及び中心引張応力が物品内に生じるようにガラス遷移温度より低い温度まで加熱された物品を冷却することを包含する。加熱された物品を離れる熱エネルギーの２０％より多くが空隙を通過してヒートシンクにより受容されるように、空隙を通過する伝導により加熱された物品からヒートシンクに熱エネルギーを伝達することにより、物品は冷却される。
【００１４】
本開示の別の実施形態は光発色性ガラスシートを熱強化するためのシステムに関する。
システムは光発色性ガラスシートに熱を供給し、ハロゲン化銀の結晶を析出させる加熱エレメントを包含する加熱ステーションを包含する。光発色性ガラスシートは第１の主要面、第２の主要面及び第１及び第２の主要面の間の厚みを包含する。システムは、間にチャネルを画定する対向する第１及び第２のヒートシンク表面を含む冷却ステーションを包含し、これにより冷却の間に光発色性ガラスシートがチャネル内部に位置付けられる。システムはチャネルに加圧ガスを送達するガスベアリングを包含し、これにより光発色性ガラスシートは第１及び第２のヒートシンク表面に接触することなくチャネル内部に支持され、ガスベアリングは空隙面積を画定する。ガスベアリングはチャネル内へのガスの全質量流量が空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さくなるようにチャネル内にガスを送達し、ここでｋは熱伝導の方向に評価したチャネル内部のガスの熱伝導率であり、ｇは光発色性ガラスシートとヒートシンク表面の間の距離であり、Ｃｐはチャネル内部の該ガスの比熱容量である。
【００１５】
本開示の別の実施形態は強化光発色性ガラス物品に関する。物品は第１の主要面、第１の主要面に対向する第２の主要面及び第１及び第２の主要面の間に位置する内部領域を包含する。物品は第１の主要面と第２の主要面との間に２ｍｍ未満の平均厚みを包含する。第１の主要面及び第２の主要面の両方の少なくとも一部のイオン含有量及び化学構成は内部領域の少なくとも一部分の含有量及び化学構成と同じである。第１の主要面及び第２の主要面は圧縮応力下にあり、内部領域は引張応力下にあり、圧縮応力は１５０ＭＰａより大きい。第１の主要面の表面粗さは０．２ｎｍから１．５ｎｍの粗さＲａである。
【００１６】
別の特徴及び利点は以下に示す詳細な説明において記載され、及び部分的には説明から当業者には容易に明らかにされ、あるいは記載した説明及び請求項並びに添付の図面において説明されている実施形態を実施することにより認識されるものである。
【００１７】
上記した一般的な説明及び後述する詳細な説明はどちらも例示にすぎず、請求項の性質及び特徴を理解するための概論又は枠組みを提供することを意図していることを理解すべきである。
【００１８】
添付する図面は更に理解を深めるために包含され、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は１つ以上の実施形態を図示するものであり、説明と共に種々の実施形態の原理及び操作を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（従来技術）はガラス厚みの関数としての「完全テンパリング」のために必要なブロワー電力のグラフである。
【図２】図２（従来技術）は旧式のプロセス又は機械Ｏ及びより新しいプロセス又は機械Ｎに関するガラス厚みの関数としての「完全テンパリング」のために必要なブロワー電力のグラフである。
【図３】図３（従来技術）は図１のグラフとマッチさせて重ねるための尺度とした図２の旧式曲線Ｏ及び新式曲線Ｎのグラフである。
【図４】図４はある例示の実施形態による光発色性ガラス物品又はシートの斜視図である。
【図５】図５はある例示の実施形態による図４の熱強化ガラスシートの概略部分断面図である。
【図６】図６はある例示の実施形態によるガラス物品に関わる推定引張応力対厚みのグラフ表示である。
【図７】図７はある例示の実施形態による粉砕されたガラス物品の部分を示す。
【図８】図８は、実験で得られた正の引張応力の関数としての平方センチメートル当たりのフラグメント化のプロットである。
【図９】図９はダイス化を達成するための閾値を示す、実験で得られた初期ホットゾーン温度の関数としての表面における負の引張応力の大きさのプロットである。
【図１０】図１０は本発明の方法及びシステムの１つ以上の実施形態により得られる仮想温度に関する無次元表面仮想温度パラメーターθのプロットである。
【図１１】図１１は、示した種々の組成物に関する提案されたテンパリング能力パラメーターΨに対してプロットした種々異なるガラス組成物に関するシミュレーションにより計算した表面圧縮応力のプロットである。
【図１２】図１２は熱伝達係数ｈの関数としての２つのパラメーターＰ１及びＰ２のグラフである。
【図１３】図１３は熱伝達係数ｈの関数としての２つのパラメーターＰ１及びＰ２のグラフである。
【図１４】図１４はミリメートル単位におけるシートの厚みｔの関数としてのガラスシートの表面圧縮のＭＰａのグラフであり、本開示のシステム及び方法の１つ以上の実施形態により新しく開始された性能の領域を示している。
【図１５】図１５は本開示のテンパリングされたガラスシートの選択された例示の実施形態に関してプロットされた厚みの関数としての圧縮応力を示すグラフである。
【図１６】図１６は本開示による方法の一部の態様を図示するフローチャートである。
【図１７】図１７は本開示による別の方法の一部の態様を図示するフローチャートである。
【図１８】図１８は従来技術と比較対照した場合の、本開示の方法及びシステムが作動を可能とする領域を示すために、領域Ｒ及びその上にマークした点Ａ、Ｂ、Ａ′及びＢ′を有する図３のグラフである。
【図１９】図１９は図１８の領域Ｒ及び点Ａ、Ｂ、Ａ′及びＢ′の別の表示法であるが、図２を縮小した複写に隣接して（かつ尺度に対して配置し）示したものである。
【図２０】図２０（従来技術）はガラスの厚みの関数としてのテンパリングに必要な熱伝達係数のグラフである。
【図２１】図２１は例示の実施形態による、対流よりはむしろ伝導により冷却されるガラスシートの概略断面図である。
【図２２】図２２はある例示の実施形態による伝導強化システムの模式的断面概略図である。
【図２３】図２３は、ある例示の実施形態による、図２２と類似のシステムの別の実施形態の破断斜視図である。
【図２４】図２４はある例示の実施形態による図２３の指し込み図の特徴の、別の代替実施形態の破断斜視図である。
【図２５】図２５はある例示の実施形態による図２３の指し込み図の特徴の、更に別の代替実施形態の破断斜視図である。
【図２６】図２６はある例示の実施形態による更に別の方法の一部の態様を説明するフローチャートである。
【図２７】図２７はある例示の実施形態によるガラス窓を用いたビルの斜視図である。
【図２８】図２８はある例示の実施形態によるガラス物品又はシートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
出願人は光発色性ガラスを熱強化する方法及びシステム、並びにその結果生じる熱強化光発色性ガラスシートの両方において、光発色性ガラスの熱プロセシングの改良の必要性を認識していた。例えばより薄いが強力な光学品質の光発色性ガラスシート物質及びそのような光発色性ガラスシートを含む製品は、眼科用レンズ、センサー等の産業用途、玩具その他のノベルティアイテムを包含する多くの用途において有用である。当然ながら、ガラスは圧縮には極めて強いが表面における張力に対しては比較的弱い。露出面がない中央部における張力により均衡化されたシート表面に圧縮をもたらすことにより、光発色性ガラスシートの有用な強度が劇的に増大する。しかしながら、ガラスの伝統的な熱強化は代替の強化法（例えば化学強化、積層系強化）に対して一般的により安価で高速である一方、ガラスの伝統的な熱強化が薄型の光発色性ガラス（例えば２〜３ｍｍ以下の光発色性ガラスシート）を強化するために有効であるとは知られていない。強化のレベルはクエンチングの間にガラスシートの表面と中央部の間に生じる温度差に依存しているため、ガラスの伝統的な熱強化方法は典型的にはより厚いガラスシートに限定されると考えられており、伝統的な強化方法の熱伝導率の制約のために、薄いガラスシートの全体に渡って典型的に生じる比較的均一な冷却のために薄型光発色性ガラスシートの表面と中央部との間に大きい温度差を達成することは困難である。
【００２１】
一方、イオン交換を介して薄型の光発色性ガラスを強化することは時間を要し、取り扱いが困難であり、例えば長時間の光発色性ガラスの化学浴を必要とする。光発色性ガラスを別種のガラスに直接積層することは、複雑な製造プロセス、例えば二重アイソパイプフュージョンドローを含めることが必要である。
【００２２】
したがって、眼科用レンズ、センサー、玩具等の種々の使用のための光発色性ガラスの強化をもたらす応力プロファイルを有する光発色性ガラス物品の必要性が存在する。特に、本明細書において論じるプロセス及びシステムは、光発色性ガラスの外側部分を強化する応力プロファイルを有し、次にクラッキング及び損傷も軽減しつつ、同時に種々の他の望ましい光発色性ガラスの品質（例えば幾何学的形状、表面品質、低い複屈折、低い屈折率の変動、可逆的な暗色化及び退色等）を保有することにより種々の光発色性ガラス用途における使用を促進する光発色性ガラス物品を形成する。
【００２３】
本説明は高度に強化された光発色性ガラス物質、特に高度に強化された薄型光発色性ガラスシートを製造するために熱強化を利用するための進歩した方法及びシステムを提供する。方法及びシステムは、従来の光発色性ガラス強化プロセスの種々の制約を解消し、厚みが約８ｍｍ、７ｍｍ，６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、１．０ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、約０．２５ｍｍ未満、及び約０．１ｍｍ未満である光発色性ガラスシートにおいて高度な強化を可能にする。特に出願人は、光発色性ガラスシートの表面と中心部の間に十分大きい温度差を形成する極めて高い熱伝導率をもたらすシステム及び方法を開発することにより、極めて薄型の光発色性ガラスシートにおいてさえも強化又はテンパリングを可能とした。
【００２４】
光発色性ガラスの概要
光発色性ガラスは現在ではよく知られており、活性放射線、本質的には紫外線に曝露されると暗色化し、この励起源が消失すると明色化するその能力を特徴としている。現在より５０年以上前、ＰｉｅｒｓｏｎとＳｔｏｏｋｅｙによる光発色性ガラスの発明（米国特許第３，２０８，８６０号明細書）以降、それらは光発色性の属性の何れを特定の用途に対して至適化すべきかに応じて、多数の様式の中で変動を伴いながら適用されてきた。一般的に眼科用途の光発色性ガラスの重要な属性は、透明な状態（活性放射線の非存在下）におけるその色及び透過性の程度、活性放射線への曝露の結果として暗色化した後のその色（通常は灰色又は茶色）及び透過性、通常は０℃から４０℃の間の温度の関数としての、暗色化された状態における透過性の程度における変動の規模が低いこと、並びに、励起光源が消失した場合に可逆的に明色化するその能力である。
【００２５】
ＰｉｅｒｓｏｎとＳｔｏｏｋｅｙの特許に開示されている通り、多色光ガラスは広範な基材組成物から形成できる。しかしながら、各々が銀、アルカリ金属酸化物（好ましくはＮａ２Ｏ）、フッ化物、及び塩化物、臭化物及びヨウ化物よりなる群から選択される少なくとも１つのハロゲン化物を含有しなければならない。ガラスは高エネルギー又は活性放射線により照射してよい。紫外線として活性放射線を供給する場合は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）がガラス組成物の必要成分となる。
【００２６】
早期の光発色性ガラスはその光発色特性と眼科用に必要な他の特性の両方に関して改善され続けており、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，２０４，０２７号、第４，１９０，５４１号、第４，１６８，３３９号、第４，１４８，６６１号、及び第４，０１８，９６５号の各明細書に開示されたガラス組成物が挙げられる。例えば米国特許第４，１９０，４５１号明細書（Ｈａｒｅｓら）は重量で０．１５〜０．３％Ａｇ、０．１〜０．２５％Ｃｌ、０．１〜０．２％Ｂｒ及び０．００４〜０．０２％ＣｕＯを光発色性のための必須構成成分として含有するＲ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを開示している。この特許はまたＣｏＯ、ＮｉＯ及びＣｒ２Ｏ３等の遷移金属酸化物を１パーセントまで、ガラス着色料としてのＥｒ２Ｏ３等の希土類金属酸化物を５パーセントまで添加する可能性も開示している。市販の光発色性サングラス用の組成物はＨａｒｅｓらの特許の教示に基づいて開発されている。このガラスは、ガラスバッチからの重量部として計算した場合、５６．４６ＳｉＯ２、４．０８Ｎａ２Ｏ、６．１９Ａ２Ｏ３、５．７２Ｋ２Ｏ、１８．１５Ｂ２Ｏ３、４．９９ＺｒＯ２、１．８１Ｌｉ２Ｏ、２．０９ＴｉＯ２の基礎ガラス組成を有する。ガラスは重量％で０．２５２Ａｇ、０．１９５Ｃｌ、０．１５５Ｂｒ、及び０．００６ＣｕＯの光発色性元素を含有する。ガラスは更に色固定のために添加された０．１２２ＮｉＯ及び０．０１７Ｃｏ３Ｏ４を有する。
【００２７】
より最近の光発色性ガラスの開発により、４８≦ＳｉＯ２≦５８、１５≦Ｂ２Ｏ３≦２１、５≦Ａｌ２Ｏ３≦９、２．５≦ＺｒＯ２≦６．５、２≦Ｌｉ２Ｏ≦４、０≦Ｎａ２Ｏ≦３、３≦Ｋ２Ｏ≦１０、０≦ＭｇＯ≦２、０≦ＣａＯ≦２、０≦ＳｒＯ≦２、０≦ＢａＯ≦２、０≦ＴｉＯ２≦２．５、２≦Ｎｂ２Ｏ５≦４．５で示される希土類非含有組成範囲（重量％）、並びに、ガラスマトリックスに対する重量％で０．１００≦Ａｇ≦０．２５０、０．２００≦Ｃｌ≦０．５００、０．０１００≦Ｂｒ≦０．３００、及び０．００５０≦ＣｕＯ≦０．０１１０を含む複数の光発色剤を有する米国特許第９，１４５，３３０号明細書（Ｂｒｏｃｈｅｔｏｎ）がもたらされた。ここで当然ながら広範な光発色性ガラスの組成が本開示に包含され、本明細書に開示した１つ以上の実施形態を用いながら光発色プロセス及び熱強化に付すことができる。
【００２８】
従来の熱テンパリング技術の概要及び限界
ガラス熱強化の従来の工業的プロセスでは、放射エネルギー炉又は対流炉（又は両方の技術を用いた「複合様式」の炉）においてガラスシートを所定の温度まで加熱し、次に典型的にはガラス表面に対向して、又はそれに沿って大量の周囲空気を噴射することにより対流を介してガス冷却（「クエンチング」）が行われる。このガス冷却プロセスは主に対流によるものであり、これにより、高温のガラスシートからガスが熱を除去する際の拡散と移流を介して流体の質量運動（集合的動き）により熱伝達が行われる。
【００２９】
従来のテンパリングプロセスにおいては、ガラスシート、特に薄型ガラスシートにおいて可能であると典型的には考えられていた強化の量を特定の要因が制限する場合がある。限界がある理由は、部分的には、最終シートにおける圧縮応力の量がクエンチングの間に達成されるシートの表面と中央部の間の温度差の大きさに直接関連する点である。しかしながら、クエンチングの間の温度差が大きいほど、ガラスがクエンチングの間に破壊される可能性が高い。破壊は、ある冷却速度に対して、クエンチングを高い初期ガラス温度から開始することにより低減できる。更に、より高い開始温度は典型的にはテンパリングされたガラスシートが高い冷却速度によりもたらされる完全な強化力を達成することを可能にする。しかしながら、クエンチング開始時にシートの温度を上昇させることには、やはり、固有の潜在的欠点が伴う。例えば高い初期ガラス温度はシートが軟化する際に過剰な変形をもたらす場合があり、ここでも現実的に達成可能な温度差を制限している。
【００３０】
従来のテンパリングプロセスにおいて、シート厚みは又、クエンチング間に達成できる温度差に対して多大な制限をもたらす。シートが薄いほど、クエンチング間の所与の冷却速度に対して表面と中央部の間の温度差が小さくなる。これは表面から中央部を熱的に隔離するためにはガラスの厚みが小さいためである。したがって薄型ガラスの熱強化は典型的にはより高い冷却速度（より厚いガラスの熱強化と比較して）を必要とし、即ち、ガラスの外側表面からのより速い熱除去は、典型的には、ガラスシートの内部と外部の間の温度差を強化レベルのものとするためにかなりのエネルギー消費を必要とする。
【００３１】
例示すれば、図１は、３５年前に開発された産業上の標準的熱強化プロセスに基づいたミリメートル単位のガラス厚みの関数としての、ソーダ石灰ガラス（「ＳＬＧ」）を「完全にテンパリングする」ために十分な周囲空気をブローするために使用されるエアブロワーが要する電力を示す（ガラスシート面積の平方メートル当たりのキロワット数）。必要な電力は使用されるガラスがより薄くなるほど指数的に増大する。即ち、厚み約３ｍｍのガラスシートは長年に渡り入手可能な最も薄い完全な熱テンパリングされた市販ガラスであった。
【００３２】
更に、シートが薄くなるほど、ガラスの所与の軟質度において（即ち所与の粘度において）変形する尤度が大きくなる。したがって、厚みを低減することは、達成可能な温度差を直接低下させ、それと同時にシート変形の危険性の増大に起因して、より高い冷却速度の完全な利点を達成するため、及びより高い冷却速度により生じるガラス破壊を防止するために、より高いシート温度を使用する機会を低減する傾向がある。即ち、従来の対流ガスのガラス強化プロセスにおいては、より高い冷却速度は気流速度を増大すること、ガラスシート表面までの空気ノズル開口部の距離を低減すること、ガラスの温度（冷却開始時）を上昇させること、及び場合により冷却空気の温度を低下させることにより達成される。
【００３３】
より最近の例としては、現在の技術水準のガラスの熱強化装置を用いた場合の図２（従来技術）の性能曲線が発表されている。この進歩した装置は、ガラスを冷却するために伝統的な空気ブロー対流プロセスを依然として使用しているが、加熱の間にガラスを支持するために使用されるローラーを加熱の少なくとも最終段階でガラスを支持するために空気を利用するシステムと置き換えている。ローラーを接触させることなく、ガラスをより高温（及びより高い軟質度／より低い粘度）まで加熱した後にクエンチングを行うことができ、２ｍｍの厚みの完全テンパリングガラスを製造できると報告されている。図２に示す通り、２ｍｍの厚みのシートを強化するために必要とされるブロワー電力の報告値は、ローラーを使用する場合（曲線Ｏ）と比較してガラスを支持するために空気を用いること（曲線Ｎ）により可能となるより高温において１２００ｋＷ／ｍ２から４００ｋＷ／ｍ２まで低減されている。
【００３４】
２ｍｍ厚みの完全テンパリングガラスを製造可能とするための進歩を示してはいるものの、図３（従来技術）に示す通り図１に尺度を合わせるために図２の旧式の曲線Ｏ及び新式の曲線Ｎをスケーリングすると、現在の技術水準の対流テンパリングプロセスにより達成される性能の向上（図２に示す）は比較的小さく、かつガラスシートの対流強化におけるエネルギー需要の以前の理解の単なる漸増的な変化であることが分かる。図３において、図２の旧式の曲線Ｏ及び新式の曲線Ｎを図１のグラフに合うようにスケーリングし、その上に重ね合わせた（新式の曲線Ｎがより見やすくなるように２４０ｋＷ／ｍ２において旧式曲線Ｏの上端を切断した）。図３から、曲線Ｎにより示される技術はガラス厚みが３ｍｍから２ｍｍに減少しても、対流ガスクエンチングプロセスの性能曲線を僅かに変化させるのみであることが分かった。高い作動点（２ｍｍのガラスに対して４００ｋＷ／ｍ２のブロワー電力）はこの方法による更に薄いガラスのプロセスは究極的な電力の増加をなお要することを示している。必要な気流の急激な増加、即ち電力は、２ｍｍ未満の厚みで実施しつつ従来の対流ガス強化方法を用いて完全テンパリングガラスを製造する場合の技術的慣行及び経済面の両方に関する困難を示唆している。更に、極めて高い気流が必要であることもより薄いシートの形状を変形させる場合がある。したがって、２ｍｍ未満の厚みを有するガラスの完全テンパリングを達成するためには、又は熱テンパリングを用いてソーダ石灰ガラスよりも低値の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するガラスにおいて２ｍｍで完全テンパリングを達成するためには、別のテンパリング方法／システムが必要であることを出願人は発見した。
【００３５】
現在の商業的な対流ガス強化に対する代替の熱強化方法も検討したが、対流ガス強化と比較して特定の相対的な欠点を各々が有している。特に、より高い冷却速度を達成する典型的な代替の熱強化法は一般的にガス接触単独ではなくガラス表面との少なくとも何らかの液体又は固体の接触を必要とする。そのようなガラスシートとの接触はガラス表面の品質、ガラスの平坦さ、及び／又は強化プロセスの均一性に悪影響を及ぼす。これらの欠点は場合により、特に反射光において目視した場合にヒトの眼により知覚される場合があり、眼科用レンズ、センサー等において使用される光発色性ガラスの所望の特性を損なう場合がある。後に詳述する通り、少なくとも一部の実施形態においては、本開示の伝導性熱テンパリングシステムはそのような接触に関連する欠点を低減又は排除する。
【００３６】
液体浴又は流動液体中に浸漬する形態、並びに噴霧形態の液体接触強化は対流ガス強化よりも高度な冷却速度を達成するために使用されてきたが、冷却プロセスの間にシートを通過して過剰な熱変動をもたらすという欠点を有する。液体の浸漬又は浸漬様の噴霧又は流動においては、液体浴又は液流の内部で自発的に生じる対流により小領域に渡って大きい熱変動が生じる場合がある。より微細な噴霧の場合には、個々の噴霧液滴及びノズルの噴霧パターンの作用によりやはり多大な熱変動がもたらされる。過剰な熱変動は液体接触による熱強化の間にガラス破壊をもたらす傾向にあり、これは冷却速度を制限することにより緩和できるが、冷却速度の制限はやはり達成できる最終的強度を低下させる。更に、必要なシートの取り扱い（液体浴又は液流又は液体スプレー中に位置決め又は保持するため）もまた、シートとの物理的接触に起因する物理的応力及び過剰な熱変動をもたらし、やはり強化中の破壊を誘発する傾向があり、冷却速度とその結果の強度を制限する。最後に一部の液体冷却方法、例えばオイル浸漬及び種々の噴霧技術により高冷却速度のクエンチングはそのような冷却の間にガラス表面を変化させる場合があり、満足できる仕上がりを得るためには後にシート表面からガラス物質を除去しなければならない。
【００３７】
固体接触熱強化では高温のガラスの表面をより低温の固体表面と接触させる。液体接触強化の場合と同様、液体接触強化で観察されたものと同様な過剰な熱変動がクエンチングプロセス中に容易に生じ得る。クエンチング表面において、又はシートの厚みの均一性において、ガラスシートの表面仕上げに不完全性があれば、シートの一部の領域に渡って不完全接触が起こり、この不完全接触はプロセシング中にガラスを破壊する傾向を有する大きい熱変動をもたらす場合があり、シートが得られた場合でも望ましくない複屈折をもたらす場合もある。更に、高温のガラスシートを固体物に接触させることは、表面欠陥、例えばチップ、チェック、クラック、スクラッチ等の形成をもたらす場合がある。良好な物理的接触をガラスシート表面の全体に渡って達成することはまた、シートの寸法が増大するに従ってますます困難になる場合がある。固体表面との物理的接触はまた、クエンチングの間にシートに機械的応力を加える場合があり、プロセス中にシートを破壊する尤度が増大する。更に、接触の開始時における極めて大きい比率の温度変化はシートプロセシング中に破壊をもたらす場合があり、そのため、薄型ガラス基板、特に薄型光発色性ガラス基板の接触冷却は商業的に成功していない。
【００３８】
出願人の熱強化光発色性ガラス並びに関連する伝導冷却プロセス及び方法の概要
本開示は従来のプロセスに共通する種々の欠点を発生させることなく、例えば光発色性ガラスの表面を損傷させることなく、複屈折を誘導することなく、非均一な強化を行うことなく、及び／又は許容できない破壊等を起こすことなく、商業的規模で効果的、効率的、及び均一に、薄型光発色性ガラスシートを熱強化するため、上記した伝統的プロセスよりも優れたものとなっている。以前には得られなかった薄型熱テンパリング／強化光発色性ガラスシートを本明細書に開示した実施形態の１つ以上により製造できる。このことを、本明細書において論じるシステム及びプロセスは、光発色性ガラスの良好な物理的制御及び繊細な取り扱いを伴った精密な態様において極めて高い熱伝達率を得ることにより達成する。特定の実施形態において、本明細書において論じるプロセス及びシステムは、冷却開始時の高い相対温度において薄型光発色性ガラスシートをプロセシングすることを可能とするものとして出願人が発見した冷却／クエンチングのセクションにおける小型空隙、ガスベアリングを利用することにより、より高度な熱強化をもたらす。後述する通り、この小型空隙ガスベアリング冷却／クエンチングセクションは高気流系対流冷却を用いるよりも空隙を通過するヒートシンクへの伝導的熱伝達を介して極めて高い熱伝達率を達成する。この高い率の伝導的熱伝達は空隙内部のガスベアリング上に光発色性ガラスを支持することにより、液体又は固体物質に光発色性ガラスを接触させることなく達成される。後述する通り、出願人はまた、少なくとも一部の実施形態において、本明細書において論じるプロセス及びシステムは１つ以上の独特の性質を有する熱強化光発色性ガラス、特に熱強化薄型光発色性ガラスを形成することも発見した。
【００３９】
本開示による方法及び／又はシステムにより処理された光発色性ガラスシートの一部の実施形態は従来知られているものよりも高いレベルの永久的熱誘導応力を有する。理論に制約されることを望むものではないが、熱誘導応力の達成レベルはいくつかの理由の組み合わせにより得ることができると考えられる。本明細書に詳述するプロセスにおける熱伝達の高い均一性は、光発色性ガラスにおける物理的及び望ましくない熱的な応力を低減又は除去し、これにより光発色性ガラスシートは破壊されることなくより高い熱伝達率でテンパリングすることができる。更に、本方法はより低い光発色性ガラスシート粘度（クエンチング開始時のより高い初期温度）で実施することができ、しかもなお所望の光発色性ガラスの平坦さ及び形状を保持しており、これは冷却プロセスにおいてはるかに大きい温度変化をもたらし、これにより達成される熱強化のレベルが上昇する。
【００４０】
熱テンパリング光発色性ガラスシート
上記した通り、出願人は熱強化光発色性ガラスシート、特に薄型光発色性ガラスシートを形成するためのシステム及びプロセスを開発し、このセクションで論じる通り、本明細書において論じる通り形成された熱強化された薄型光発色性ガラスシートは、従来の熱又は他のテンパリング方法を介してはこれまで達成できなかった１つ以上の独特の特性及び／又は特性の組み合わせを有する。
【００４１】
熱テンパリング光発色性ガラスシートの構造及び寸法
図４及び図５を参照しながら、高い表面圧縮応力及び／又は高い中心張力を有する熱強化光発色性ガラスシートを例示の実施形態に従って示す。図４は熱強化光発色性ガラス物品又はシート５００の斜視図を示し、図５は１つ以上の実施形態による熱強化光発色性ガラスシート５００の概略部分断面図である。
【００４２】
図４に示す通り、強化光発色性ガラス物品５００（例えばシート、ビーム、プレート）は第１の主要面５１０、第２の主要面５２０（本明細書に開示するものは半透明であってよいシート５００の背面に伸びる破線）、及びその間に伸長する本体部５２２を包含する。第２の主要面５２０は第１の主要面５１０に対して本体部５２２の反対側となり、これにより、強化光発色性ガラスシート５００の厚みが第１の主要面５１０及び第２の主要面５２０の間の距離として定義され、厚みｔはまた深さの寸法である。強化光発色性ガラスシート５００の幅ｗは厚みｔに対して垂直な第１の主要面５１０又は第２の主要面５２０の一方の第１の寸法として定義される。強化光発色性ガラスシート５００の長さｌは厚みｔ及び幅ｗの両方に対して垂直な第１の主要面５１０又は第２の主要面５２０の一方の第２の寸法として定義される。
【００４３】
例示の実施形態において、光発色性ガラスシート５００の厚みｔは光発色性ガラスシート５００の長さｌより小さい。他の例示の実施形態において、光発色性ガラスシート５００の厚みｔは光発色性ガラスシート５００の幅ｗより小さい。更に別の例示の実施形態において、光発色性ガラスシート５００の厚みｔは光発色性ガラスシート５００の長さｌ及び幅ｗの両方より小さい。長さｌ及び／又は幅ｗは０．５メートルより大きいか、１．０メートルより大きいか、又は、２．０メートルより大きくてもよい。したがって、光発色性ガラスシート５００の大型のピースを本明細書に開示したシステム及びプロセスを用いて熱的にプロセシングすることができる。図５に示す通り、光発色性ガラスシート５００は、シート中央部分における永久的に熱誘導された中心引張応力（即ち張力）の領域５５０により均衡された、第１の主要面５１０及び第２の主要面５２０において、及び／又はその近傍に、永久的に熱誘導された圧縮応力の領域５３０及び５４０を更に有する。
【００４４】
本方法及びシステムは広範な種類の厚みの範囲を有する強化光発色性ガラスシートを形成するために使用してよい。種々の実施形態において、光発色性ガラスシート５００の厚みｔは０．１ｍｍから８．０ｍｍ、又は０．１０ｍｍから５．７ｍｍ若しくは６．０ｍｍの範囲であり、エンドポイントの値に加えて、０．２ｍｍ、０．２８ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．７ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ及び３．２ｍｍを含む。意図する実施形態は０．１ｍｍから２０ｍｍ、０．１ｍｍから１６ｍｍ、０．１ｍｍから１２ｍｍ、０．１ｍｍから８ｍｍ、０．１ｍｍから６ｍｍ、０．１ｍｍから４ｍｍ、０．１ｍｍから３ｍｍ、０．１ｍｍから２ｍｍ、０．１ｍｍから２ｍｍ未満、０．１ｍｍから１．５ｍｍ、０．１ｍｍから１ｍｍ、０．１ｍｍから０．７ｍｍ、０．１ｍｍから０．５ｍｍ及び０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲の厚みｔを有する熱強化光発色性ガラスシート５００を包含する。
【００４５】
一部の実施形態においては、厚み３ｍｍ以下の光発色性ガラスシートを使用する。一部の実施形態においては、光発色性ガラスの厚みは約（例えば±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。
【００４６】
一部の実施形態においては、熱強化光発色性ガラスシートは高いアスペクト比を有し、即ち、長さと幅の厚みに対する比が大きい。本明細書において論じる熱テンパリングプロセスは高い圧力又は大きい体積の空気に依存していないため、種々の光発色性ガラスシート特性、例えば表面粗さ及び平坦さは、本明細書において論じるガスベアリング及び高い熱伝達率のシステムを用いることによりテンパリングの後も維持することができる。同様に、本明細書において論じる熱テンパリングプロセスは高いアスペクト比の光発色性ガラスシート（即ち、長さの厚みに対する、又は幅の厚みに対する、又はその両方の比が大きい光発色性ガラスシート）を、所望又は必要な形状を維持しつつ熱強化することができる。特に、長さの厚みに対する、及び／又は幅の厚みに対する比（「アスペクト比」）が概ね少なくとも１０：１、少なくとも２０：１、１０００：１まで、及び１０００：１超のシートを強化できる。意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できる。
【００４７】
ある例示の実施形態によれば、強化光発色性ガラスシート５００の長さｌは幅ｗ以上、例えば幅ｗの二倍超、幅ｗの５倍超、及び／又は幅ｗの５０倍以下である。一部のそのような実施形態において、強化光発色性ガラスシート５００の幅ｗは厚みｔ以上であり、例えば厚みｔの二倍超、厚みｔの５倍超、及び／又は厚みｔの５０倍以下である。
【００４８】
一部の実施形態、例えば後に論じる図２７から図２８に関して開示した用途の場合において、例えば光発色性ガラスシート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。一部のそのような実施形態において、光発色性ガラスシート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４を参照すれば、光発色性ガラスはシート５００の形態であり、５ｃｍより薄い、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、又は意図する実施形態においては更に１ｍｍ以下、例えば０．８ｍｍ以下の厚みｔを有し、及び／又は厚み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である。
【００４９】
別の意図する実施形態において、光発色性ガラス物品は本明細書に開示するものとは別様に寸法決めされていてよい。意図する実施形態において、光発色性ガラス物品の長さｌ、幅ｗ及び／又は厚みｔは、例えばより複雑な幾何学特徴に対応して変動してよく（一般的に図２８参照）、その場合、本明細書に開示した寸法は、相互に関して長さｌ、幅ｗ及び厚みｔの上記寸法を有する相当する光発色性ガラス物品の態様に少なくとも適用される。
【００５０】
一部の実施形態においては、光発色性ガラスシート５００の第１の表面５１０又は第２の表面５２０の少なくとも１つは比較的大きい表面積を有する。種々の実施形態において、第１の表面５１０及び／又は第２の表面５２０は少なくとも１００ｍｍ２、例えば少なくとも９００ｍｍ２、少なくとも２５００ｍｍ２、少なくとも５０００ｍｍ２、少なくとも１００ｃｍ２、少なくとも９００ｃｍ２、少なくとも２５００ｃｍ２、少なくとも５０００ｃｍ２、及び／又は２５００ｍ２以下、例えば１００ｍ２以下、５０００ｃｍ２以下、２５００ｃｍ２以下、１０００ｃｍ２以下、５００ｃｍ２以下、１００ｃｍ２以下の面積を有する。即ち、光発色性ガラスシート５００は比較的広い表面積を有してよく、これは、本明細書に開示した方法及びシステムを除いては、特に本明細書において論じる光発色性ガラスシートの厚み、表面品質及び／又は歪みの均質性を有しつつ熱強化することは困難又は不可能となり得る。更に、本明細書に開示した方法及びシステムを除いては、イオン交換に依存するか光発色性ガラスの種類を変えることなく、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を達成することは困難又は不可能なり得る（一般的に図６参照）。
【００５１】
熱強化光発色性ガラスシート圧縮応力及び引張応力
上記した通り、本明細書において論じる熱強化光発色性ガラスシートは、例えば図５に示す領域５３０、５４０における意外にも高値の表面圧縮応力、例えば図５に示す領域５５０における意外にも高値の中心引張応力、及び／又は独特の応力プロファイルを有してよい（図６参照）。このことは、本明細書において論じる光発色性ガラスシート５００の小さい厚み及び／又は他の独特の物理特性（例えば極めて低い粗さ、高度な平坦さ、種々の光学的特性、仮想温度特性等）を考慮するときに、特に当てはまる。
【００５２】
本明細書に開示したプロセス及びシステムにより形成された光発色性ガラスの圧縮応力（例えば図５に示す領域５３０、５４０中）は光発色性ガラスの厚みｔの関数として変動できる。種々の実施形態において、光発色性ガラス、例えば、３ｍｍ以下の厚みを有する光発色性ガラスシート５００は少なくとも８０ＭＰａ、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３５０ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下の圧縮応力（例えば表面圧縮応力）を有する。意図する実施形態において、２ｍｍ以下の厚みを有する光発色性ガラスは少なくとも８０ＭＰａ、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも１７５ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、少なくとも３５０ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下の圧縮応力を有する。意図する実施形態において、１．５ｍｍ以下の厚みを有する光発色性ガラスは少なくとも８０ＭＰａ、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも１７５ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、少なくとも３５０ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下の圧縮応力を有する。意図する実施形態において、１ｍｍ以下の厚みを有する発色性ガラスは少なくとも８０ＭＰａ、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも１７５ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、少なくとも３００ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下の圧縮応力を有する。意図する実施形態において、０．５ｍｍ以下の厚みを有する光発色性ガラスは少なくとも５０ＭＰａ、少なくとも８０ＭＰａ、少なくとも１００ＭＰａ、少なくとも１５０ＭＰａ、少なくとも１７５ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下の圧縮応力を有する。
【００５３】
一部の実施形態においては、本明細書に開示したプロセス及びシステムにより形成された光発色性ガラスにおける（例えば図５の領域５５０における）熱的に誘導された中心張力は４０ＭＰａ超、５０ＭＰａ超、７５ＭＰａ超、１００ＭＰａ超であってよい。他の実施形態においては、熱的に誘導された中心張力は３００ＭＰａ未満、又は４００ＭＰａ未満であってよい。一部の実施形態においては、熱的に誘導された中心張力は約５０ＭＰａから約３００ＭＰａ、約６０ＭＰａから約２００ＭＰａ、約７０ＭＰａから約１５０ＭＰａ又は約８０ＭＰａから約１４０ＭＰａであってよい。一部の実施形態においては、熱強化光発色性ガラスシートは高度な薄さを有し、即ち、特に薄型である。極めて高い熱伝達率を本明細書に開示したシステム及び方法を介して適用できるため、顕著な熱的影響、例えば少なくとも１０ＭＰａ、更には少なくとも２０ＭＰａの中心張力を厚み０．３ｍｍ未満のＳＬＧのシートにおいて生じさせることができる。実際、極めて薄いシート、０．１ｍｍもの薄型シートも熱強化することができる。厚み及び他の変数の関数として考えられる達成される、又は達成可能な熱応力の特定のレベルを本明細書において更に詳述する。
【００５４】
図６を参照すれば、図４の強化光発色性ガラスシート５００の室温２５℃及び標準大気圧における概念的応力プロファイル５６０は正の引張応力下の強化光発色性ガラスシート５００の内側部分５５０及び負の引張応力（例えば正の圧縮応力）下の内側部分５５０の外側であってこれに隣接する強化光発色性ガラスシート５００の部分５３０、５４０を示す。出願人は少なくとも部分的には負の引張応力が強化光発色性ガラスシート５００を通過するクラックの開始及び／又は伝播を制限することによりこれを強化すると考える。
【００５５】
本発明の技術に独特であると考えられる点は、本明細書に開示した強化光発色性ガラスシート５００の比較的大きい表面積及び／又は薄い厚みが存在すれば、応力プロファイル５６０の引張応力は内側部分５５０の正の引張応力と内側部分５５０の外側であってこれに隣接する部分５３０、５４０の負の引張応力との間で急激に遷移する。この急激な遷移は引張応力の変化率（即ち傾き）として理解してよく、これは変化が起こる範囲の厚みの距離、例えば１ｍｍの距離、例えば５００μｍ、２５０μｍ、１００μｍの距離（これは物品の厚みのある割合であってよく、必ずしも物品の幾何学的形状の寸法でなくてもよい変化率を定量するために使用される距離である）で割った応力の大きさ（例えば１００ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３００ＭＰａ、４００ＭＰａ、正及び負の引張応力のピーク値＋σ、−σの差）で表してよい。一部のそのような実施形態において、引張応力の変化率は７０００ＭＰａ／１ｍｍ以下、例えば５０００ＭＰａ／１ｍｍ以下である。意図する実施形態において、正及び負の引張応力のピーク値の差は少なくとも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５０ＧＰａ以下である。意図する実施形態において、光発色性ガラスシート５００は少なくとも５０ＭＰａの大きさ、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のピーク値の負の引張応力を有する。本明細書で論じたシステム及び方法により発生した急傾斜の引張曲線遷移は、所定の厚みに関して光発色性ガラスシートの表面においてより桁の大きい負の引張応力を達成し、及び／又はより高度な負の引張応力にまでより薄型の光発色性ガラス物品を製造する、例えば本明細書に開示したダイス化のためのフラグメント化能力を達成する能力を示していると考えられる。従来の熱テンパリングのアプローチではこのような急傾斜の引張応力曲線は達成できないと考えられる。
【００５６】
ある例示の実施形態によれば、引張応力の高い変化率は応力プロファイル５６０の厚み方向の伸長に渡って維持される上記桁数以上の少なくとも１つであり、これは光発色性ガラスシート５００の厚みの少なくとも２％、例えば厚みの少なくとも５％、厚みの少なくとも１０％、厚みの少なくとも１５％、又は厚みの少なくとも２５％である。意図する実施形態において、強化は強化光発色性ガラスシート５００内部深くにまで伸展し、これにより引張応力の高い変化率を伴った厚み方向の伸長は、第１の表面の厚み方向２０％から８０％の深さに中心を置き、これが例えば更に化学的テンパリングを特徴付けている。
【００５７】
少なくとも一部の意図する実施形態において、強化光発色性ガラス物品は図６の破線５６２で概念的に示すイオン含有量の観点からその組成の変化を包含する。より詳細にはそのような実施形態における強化光発色性ガラス物品５００の組成は応力プロファイル５６０に影響する交換又は注入イオンを包含する。一部のそのような実施形態において、負の引張応力はやはり本明細書に開示した熱テンパリングの結果であるため、交換又は注入イオンは負の引張応力下では強化光発色性ガラス物品５００の部分５３０、５４０を完全に通過して伸びることはない。
【００５８】
したがって、イオン交換強化増強を伴った引張応力プロファイル５６０の曲線は、方向の不連続点又は急変部５６４を包含し、そこでは曲線の接線が不連続点又は急変部５６４の各側で相互に異なっている。急変部５６４は負の引張応力下では部分５３０、５４０内に位置し、これにより不連続点又は急変部５６４に隣接する各側で引張応力は負となる。不連続点又は急変部５６４は異なるイオン含有量の深さに相当してよいが、一部のこのような実施形態においては、負の引張応力下の部分５３０、５４０の別の部分はなお、正の引張応力下の部分５５０とイオン含有量の観点からみて同じ組成を有する。
【００５９】
一方、少なくとも一部の強化光発色性ガラス物品５００に関してはイオン交換又は注入の有無に関わらず、負の引張応力下にあり、内側部分５５０の外側に隣接している強化光発色性ガラスシート５００の部分５３０、５４０の少なくとも一部の組成は正の引張応力下にある内側部分５５０の少なくとも一部の組成と同じである。そのような実施形態において応力プロファイルの負の引張応力の少なくとも一部は強化光発色性ガラスシート５００の組成（例えばイオン組成）の変化とは無関係である。そのような構造は、より少ない化学テンパリングを伴わず、及び／又は伴って十分な強化をもたらすことにより少なくともある程度までは強化光発色性ガラスシート５００の組成を簡素化してよい。更に、このような構造は不連続点／組成変化により強化光発色性ガラスシート５００の内部の応力集中を低減する場合があり、これにより組成の不連続点における剥離及び／又はクラッキングの機会をおそらくは低減している。
【００６０】
熱テンパリング光発色性ガラスシートの破壊性能
十分なエネルギーが引張応力の領域５５０に保存されている場合、光発色性ガラスは十分損傷を受ければ安全ガラスのように破壊され、即ち「ダイス」となる。本明細書においては、光発色性ガラスシート面積２５ｃｍ２が４０個以上の小片にまで破壊された場合に光発色性ガラスシートがダイス化されたと考える。一部の実施形態においては、ダイス化は光発色性ガラスシートが「完全テンパリング」されたことを示す定性的尺度として使用される（即ち厚み２ｍｍ以上の光発色性ガラスに関し、光発色性ガラスシートは少なくとも６５ＭＰａの圧縮応力又は少なくとも６７ＭＰａの末端圧縮を有する場合）。種々の実施形態において、光発色性ガラスシート５００は引張応力の領域５５０において、２５ｃｍ２の光発色性ガラスシート５００が破壊されて４０個以上の小片になる程度の十分な引張応力を有している。
【００６１】
図７を参照すれば、シート５００のような光発色性ガラスシートに関して本明細書に開示した特性を有する光発色性ガラス物品６１０を、プリックパンチ又は他の機器を用いながら、及び／又は米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）Ｚ９７．１（衝撃試験）及びＡＳＴＭ１０４８基準に一般的に従って粉砕している。ある例示の実施形態によれば、光発色性ガラス物品６１０は破砕によりダイス化が起こっている程度にまで強化され、複数の小型の顆粒状チャンク６１６（例えばフラグメント、小片）を形成する。一部の実施形態においては、光発色性ガラス物品６１０は、ハンマー又はパンチを用いて衝撃を適用することにより光発色性ガラスから顆粒状小片へのクラッキングを開始するフラグメント化試験において光発色性ガラス物品６１０の５０ｍｍ×５０ｍｍの面積内に４０個以上の多くの顆粒状チャンク６１６が生じるために十分な熱誘導応力を有する。長さ約１ｃｍの金属ピン６１４を有する標準的な事務用画鋲６１２を参考のために示す。
【００６２】
種々の意図する実施形態によれば、強化光発色性ガラス物品６１０の薄い厚みにも関わらず、応力プロファイル（一般的に図６参照）は、破砕された場合に強化光発色性ガラス物品６１０が特に小型の顆粒状チャンク６１６、即ち、９０ｍｍ２未満、例えば５０ｍｍ２未満、例えば２０ｍｍ２未満、例えば１０ｍｍ２未満、例えば５ｍｍ２未満、及び／又は少なくとも１０μｍ２の第１及び第２の表面の何れかの上の面積を有するものにまで粉砕されるように、強化光発色性ガラス物品６１０の高フラグメント化能力を付与する。一部のそのような実施形態において、強化光発色性ガラス物品６１０のフラグメント化能力は、強化光発色性ガラス物品が破砕された場合に、顆粒状チャンク６１６の少なくとも２０％（例えば少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９５％）が上記した量の１つの第１又は第２の表面の少なくとも１つの面積を有することができる程度となる。
【００６３】
一部の実施形態における本発明の技術を用いて本明細書に開示した通り引張応力を用いて製造してよい光発色性ガラス物品６１０の特に薄型の幾何学的特徴に少なくとも一部起因して、強化光発色性ガラス物品６１０のフラグメント化能力は、破砕された場合に、強化光発色性ガラス物品６１０が特に小体積の顆粒状チャンク、即ち５０ｍｍ３未満、例えば４０ｍｍ３未満、例えば３０ｍｍ３未満、例えば２５ｍｍ３未満の体積、及び／又は少なくとも５０μｍ３の体積を有するものにまで粉砕される程度となる。
【００６４】
一部の実施形態における本発明の技術を用いて本明細書に開示した通り引張応力を用いて製造してよい光発色性ガラス物品６１０の特に広い面積に少なくとも一部起因して、強化光発色性ガラス物品６１０のフラグメント化能力は、破砕された場合に、強化光発色性ガラス物品６１０が体積少なくとも５０μｍ３の顆粒状チャンク６１６少なくとも１００個、例えば少なくとも体積５０μｍ３の顆粒状チャンク６１６少なくとも２００個、少なくとも４００個、少なくとも１０００個、少なくとも４０００個にまで粉砕される程度となる。
【００６５】
図８及び図９をここで参照すれば、二酸化ケイ素少なくとも７０重量％、及び／又は酸化ナトリウム少なくとも１０重量％、及び／又は酸化カルシウム少なくとも７重量％を含むガラスの、厚み１．１ｍｍの非光発色性ガラスシートを用いて実験を実施し、本明細書に開示した装置及びプロセスを用いて強化した。図８に示す通り、ガラスの平方センチメートル当たりの顆粒状チャンク６１６の数はそれぞれのガラス物品６１０の中央部における正の引張応力下の大きさに一般的に関連していることが分かった。同様に、図９に示す通り、それぞれのガラス物品６１０のフラグメント化能力ははまた、ホットゾーン（例えば図２１、図２２及び図２３参照）におけるガラスの温度、及びクエンチングの間のガラスシート表面とヒートシンク／ガスベアリングとの間の空隙の大きさ及び空隙中で使用されるガスの熱伝導率に基づいて、クエンチングの間にガラス表面に効果的に適用されたｃａｌ／ｃｍ２・ｓ・℃（ＳＩ単位ではＷ／ｍ２・°Ｋ）の単位における計算予測熱伝達係数（ｈ）に関連していることが判明した。当然ながら図８及び図９に示す結果は薄型光発色性ガラスシートに適用される薄型ガラスシート破壊性能挙動を説明している。
【００６６】
熱テンパリング光発色性ガラスシートの仮想温度
種々の実施形態において、本明細書に開示したシステム及び方法により形成された熱強化光発色性ガラスシート（例えば光発色性ガラスシート５００）は高い仮想温度を有する。種々の実施形態において、本明細書に開示した光発色性ガラス物質の高い仮想温度は光発色性ガラスシート５００の高水準のテンパリング、高い中心引張応力及び／又は高い圧縮表面応力に関連すると理解されるであろう。表面仮想温度は示差走査熱量測定、ブリルアン分光分析又はラマン分光分析を包含する、任意の適切な方法により測定してよい。
【００６７】
ある例示の実施形態によれば、光発色性ガラスシート５００は、例えば第１の表面５１０及び／又は第２の表面５２０において、又はその近傍に、特に高い仮想温度、例えば少なくとも５００℃、例えば少なくとも６００℃、又は更には少なくとも７００℃の仮想温度を有する部分を有する。ある例示の実施形態によれば、光発色性ガラスシート５００は例えば第１の表面５１０及び／又は第２の表面５２０において、又はその近傍に、同じ化学組成のアニーリングされた光発色性ガラスと比較して特に高い仮想温度、例えば少なくとも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、又は更には少なくとも１００℃高い仮想温度を有する部分を有する。高い仮想温度は強化システムにおけるホットゾーンから冷却ゾーンまでの急速な遷移に少なくとも部分的に起因して本明細書に開示した本発明の技術により達成され得る（例えば、図２１、図２２及び図２３参照）。出願人は高い仮想温度は光発色性ガラスの増強された損傷抵抗性に相当するか、これに関連すると考える。
【００６８】
表面仮想温度を測定する一部の方法においては、合理的な確度で仮想温度を計測するためには熱強化プロセスにより誘導される「テンパリング応力」を緩和するために光発色性ガラスを破壊することが必要である場合がある。ラマン分光分析により計測された特徴的な構造バンドはホウケイ酸光発色性ガラスにおける仮想温度及び適用した応力の両方に関して制御された態様においてシフトすることはよく知られている。このシフトはテンパリング応力が既知の場合に熱強化光発色性ガラスシートの仮想温度を非破壊計測するために使用できる。
【００６９】
一般的に図１０を参照しながら数種の非光発色性ガラス物品に関して仮想温度の測定を示す。シリカガラスのラマンスペクトルに対する応力作用はＤ．Ｒ．Ｔａｌｌａｎｔ、Ｔ．Ａ．Ｍｉｃｈａｌｓｋｅ及びＷ．Ｌ．Ｓｍｉｔｈの「Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｓｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｒａｍａｎ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃａ  ｇｌａｓｓ」（Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ、１０６  ３８０−３８３（１９８８））において報告されている。シリカ６５重量％以上の市販ガラスは実質的に同じ応答を有する。報告された応力応答は一軸応力に関するものであるが、テンパリングされたガラスにおいて観察されるもののような単一二軸の状態、即ちσｘｘ＝σｙｙの場合は、ピークは一軸応力により予測されるものの二倍シフトすると予測できる。ソーダ石灰ガラス及びガラス２における１０９０ｃｍ−１近傍のピークはシリカガラスで観察される１０５０ｃｍ−１ピークに相当する。シリカにおける１０５０ｃｍ−１ピーク並びにＳＬＧ及び他のケイ酸塩ガラスにおける相当するピークに対する応力の作用は、式ａ）ω（ｃｍ−１）＝１０５４．９３−０．００２３２・σにより、ＭＰａ単位における応力σの関数として表すことができる。
【００７０】
ＳＬＧ及び他のガラス、即ちガラス２に関する仮想温度の関数としてラマンバンド位置の検量線を作成した。ガラス試料をτ＝１０×η／Ｇ（式中ηは粘度でありＧは剪断弾性係数である）により計算される構造緩和時間よりも２倍から３倍長い種々の時間、熱処理した。熱処理後ガラスを水中でクエンチングし熱処理温度における仮想温度を凍結した。次に２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の範囲に渡り、４４２ｎｍレーザー、１０秒から３０秒の曝露時間、及び１００％出力を用いながら、倍率５０倍及び１μｍから２μｍのスポットサイズでマイクロラマンによりガラス表面を計測した。今回はコンピューターソフトウェアＲｅｎｉｓｈａｗ  ＷｉＲＥのヴァージョン４．１を用いながら１０００ｃｍ−１から１２００ｃｍ−１におけるピークの位置をフィットさせた。仮想温度Ｔｆ（℃）の関数として空気側でＳＬＧにおいて計測した１０９０ｃｍ−１のラマンピークの良好なフィットは式ｂ）ω（ｃｍ−１）＝１１１０．６６−０．０２８２・Ｔｆにより得られる。ガラス２に関しては、式ｃ）ω（ｃｍ−１）＝１１０２．００−０．０２３１・Ｔｆにより良好なフィットが得られる。
【００７１】
式ａ）、式ｂ）及び式ｃ）で確立された関係を用いながら、表面圧縮応力に起因する補正ファクターを用いながら計測されたラマンピークの位置の関数として光発色性ガラスの仮想温度を表すことが可能である。１００ＭＰａの圧縮応力σｃは仮想温度における摂氏約１５度から２０度の低下と等価にラマンバンドの位置をシフトさせる。以下の式はＳＬＧに適用される：
【００７２】
【数１】
2019507090.tif 000003
【００７３】
ガラス２に適用される式は以下の通りである：
【００７４】
【数２】
2019507090.tif 000004
【００７５】
これらの式において、ωは１０９０ｃｍ−１の近傍のピークに関する計測されたピーク波数であり、σｃは℃で表した仮想温度の応力補正後の測定値を与える任意の適切な手法により計測された表面圧縮応力である。測定された仮想温度に関連する増強された損傷抵抗性を示すために、４枚のガラスシート試料、即ち７０ＭＰａから１１０ＭＰａの表面圧縮応力（ＣＳ）となるように従来のテンパリング方法により作製した２枚の６ｍｍのソーダ石灰ガラス（ＳＬＧ）、及び概ね同じレベルのＣＳとなるように本明細書に開示した方法及びシステムで作製した２枚の１．１ｍｍのＳＬＧシートを作製した。各厚みの１つのシート更に２枚を対照として使用した。各被験シートの表面を標準的なビッカーズ押し込みに付した。種々のレベルの力をそれぞれ１５秒間適用し、２４時間待機した後、押し込みを各々調べた。表Ｉに示す通り、５０％クラッキング閾値（生じているクラックの平均数がクラック開始傾向にある圧子４点中２点となる負荷として定義）を各試料について測定した。
【００７６】
表Ｉは従来の対流ガステンパリング（６ｍｍシートに反映）によりプロセシングされたＳＬＧに関するビッカーズクラック開始閾値は、ゼロニュートン（Ｎ）と１ニュートンの間から始まり約１ニュートンから２ニュートン未満まで上昇するアニーリングされた、又は送達状態のＳＬＧシートに関わるものと本質的に同じであることを示している。これは従来のテンパリングにより得られたガラス遷移温度（ＳＬＧに関してＴｇ＝５５０℃、η＝１０１２−１３．３ポアズとして定義）と比較して約２５から３５℃の表面仮想温度（Ｔｆｓ即ちＴｆｓｕｒｆａｃｅ）の比較的穏やかな上昇に相関している。一方、本方法及びシステムを用いてテンパリングすることにより（１．１ｍｍシートに反映）、ビッカーズクラック開始閾値は１０Ｎ超まで向上し、従来のテンパリングにより付与されるビッカーズ損傷抵抗性よりも１０倍上昇した。実施したガラスにおいてＴｆｓ−Ｔｇは少なくとも５０℃、又は少なくとも７５℃、又は少なくとも９０℃、又は約７５℃から１００℃の範囲であった。より低い程度の熱強化を行った実施形態においてさえも、実施したガラスは例えば５Ｎのレベルにおいてなお上昇した抵抗性を与えることができる。特定の意図する実施形態において、ビッカーズクラック開始試験の１５秒後の５０％クラッキング閾値は５Ｎ以上、１０Ｎ以上、２０Ｎ以上、又は３０Ｎ以上である場合がある。
【００７７】
【表１】
2019507090.tif 000005
【００７８】
以下の無次元仮想温度パラメーターθを用いることにより、得られた仮想温度の観点から熱強化プロセスの相対的性能を比較することができる。表面仮想温度について、この場合のθｓは下記式の通りである：
【００７９】
【数３】
2019507090.tif 000006
【００８０】
式中、Ｔｆｓは表面仮想温度であり、Ｔａｎｎｅａｌ（粘度η＝１０１３．２ポアズ）におけるガラスの温度）はアニーリング点であり、Ｔｓｏｆｔ（粘度η＝１０７．６ポアズにおけるガラスの温度）はシートのガラスの軟化点である。図１０は異なる２種のガラスに熱強化中に適用した熱伝達率ｈの関数としての計測された表面仮想温度に関するθｓのプロットである。図１０に示す通り、異なる２種のガラスの結果は相互にかなり近似して重複している。このことは、パラメーターθが直接比較した異なるガラスの仮想温度を、ガラスを得るために必要な熱伝達率ｈとの関連において、比較する手段を与える。各ｈにおける結果の垂直範囲はクエンチング開始時の初期温度Ｔ０の値における変動に相当する。実施形態において、パラメーターθｓは約（例えば±１０％）０．２から約０．９、又は０．２１から０．０９、又は０．２２から０．０９、又は０．２３から０．０９、又は０．２４から０．０９、又は０．２５から０．０９、又は０．３０から０．０９、又は０．４０から０．０９、又は０．５から０．９、又は０．５１から０．９、又は０．５２から０．９、又は０．５３から０．９、又は０．５４から０．９、又は０．５４から０．９、又は０．５５から０．９、又は０．６から０．９、又は更には０．６５から０．９を含む。
【００８１】
熱テンパリング光発色性ガラスシートのテンパリング能力パラメーター
種々の実施形態において、本明細書に開示したシステム及び方法により形成された熱強化ガラスシート、及び特に熱強化光発色性ガラスシート（例えば光発色性ガラスシート５００）は高度なテンパリング能力及び／又は熱伝達値を有する。ガラスの「比熱応力」は以下の通り示される：
【００８２】
【数４】
2019507090.tif 000007
【００８３】
式中、αはガラスの（低温直線）ＣＴＥであり、Ｅはガラス物質の弾性の弾性係数であり、μはガラス物質のポアソン比である。この値は温度勾配に付された場合に所与のガラス組成物、例えば所与の光発色性ガラス組成物の内部に生じる応力のレベルを示すために使用される。これはまた熱「テンパリング能力」の推定量としても使用してよい。しかしながら、より高い熱伝達率（例えば約８００Ｗ／ｍ２Ｋ以上）においては、ガラスの高い温度又は「液相」ＣＴＥがテンパリング性能に影響し始める。したがってそのような条件下では粘度曲線を通過する変動ＣＴＥ値に渡る積分の近似に基づいたテンパリング能力パラメーターΨが有用であることが分かっている：
【００８４】
【数５】
2019507090.tif 000008
【００８５】
式中、αＳＣＴＥは１／℃（℃−１）で表示した低温直線ＣＴＥ（ガラスに関する０℃から３００℃の平均線膨張係数に等しい）であり、αＬＣＴＥは１／℃（℃−１）で表示した高温直線ＣＴＥ（ガラス遷移点と軟化点との間のどこかで起こることが分かっている、高温定常値に等しい）であり、ＥはＧＰａ（ＭＰａではない）で表示したガラスの弾性係数（（無次元）パラメーターΨの値を一般的には０と１の範囲にあることを可能にする）であり、Ｔｓｔｒａｉｎは℃で表示したガラスの歪点温度（粘度η＝１０１４．７ポアズにおけるガラスの温度）であり、Ｔｓｏｆｔは℃で表示したガラスの軟化点（粘度η＝１０７．６ポアズにおけるガラスの温度）である。
【００８６】
熱強化プロセス及びその結果生じるの表面圧縮応力を種々の特性を有するガラスに対してモデル化することによりテンパリングパラメーターΨを測定した。ガラスを、同じ開始粘度１０８．２ポアズ及び種々の熱伝達係数においてモデル化した。種々のガラスの特性を表ＩＩに示し、同時に１０８．２ポアズにおける各ガラスに関する温度及び各々に対するテンパリング能力パラメーターΨの計算値も示した。
【００８７】
【表２】
2019507090.tif 000009
【００８８】
表ＩＩの結果は、Ψがガラスの熱強化性能に比例することを示している。この相関は更に図１１に示す通りであり、これは高い熱伝達率（熱伝達係数２０９３Ｗ／ｍ２Ｋ（０．０５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃））及び僅か１ｍｍのガラスシート厚みに関する実施形態の例を示している。図に示されている通り、７種の異なるガラスの最終的圧力応力における変動は提案されたテンパリング能力パラメーターΨにおける変動と良好な相関を示している。当然ながら図１１に示される相関は光発色性ガラスに適用される。
【００８９】
熱テンパリング光発色性ガラスシートの熱伝達係数並びに表面圧縮応力及び中心引張応力との関係
別の態様においては、任意のガラスに関して、任意の所定の値の熱伝達係数ｈ（ｃａｌ／ｃｍ２−ｓ−℃で表す）において、表面圧縮応力の曲線（σＣＳ、ＭＰａ単位）と厚み（ｔ、ｍｍ単位）は双曲線により（０ｍｍから６ｍｍの範囲に渡って）フィットできることが分かっており、ここでＰ１及びＰ２はｈの関数であり、下記を満たす：
【００９０】
【数６】
2019507090.tif 000010
【００９１】
あるいは代入されているΨについて表すと、圧縮応力σＣＳ（Ｇｌａｓｓ，ｈ，ｔ）の曲線は以下により示される：
【００９２】
【数７】
2019507090.tif 000011
【００９３】
式中、上記（６）又は（７）の何れかにおける定数Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ熱伝達値ｈの連続関数であり、以下により示される：
【００９４】
【数８】
2019507090.tif 000012
【００９５】
及び、
【００９６】
【数９】
2019507090.tif 000013
【００９７】
定数Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ図１２及び１３においてｈの関数としてグラフ化されている。したがって、ある所定のｈに対するＰ１の値、及び同じｈに対する、相当するＰ２を上記式（６）及び（７）に用いて、厚みｔの関数として、そのｈにおいて得ることができる表面圧縮応力（ＣＳ）に相当するようにある曲線が特定される。
【００９８】
一部の実施形態においては、同様の式を用いて、特に厚み６ｍｍ以下の熱強化光発色性ガラスシートの中心張力（ＣＴ）、及び熱伝達係数、例えば８００Ｗ／ｍ２Ｋ以上を、単に同じ伝導の下に予測される圧縮応力を２で割ることにより予想してよい。即ち、予測される中心張力は下記により与えられる：
【００９９】
【数１０】
2019507090.tif 000014
【０１００】
式中、でＰ１ＣＴ及びＰ２ＣＴは以下に示す通りである：
【０１０１】
【数１１】
2019507090.tif 000015
【０１０２】
及び、
【０１０３】
【数１２】
2019507090.tif 000016
【０１０４】
一部の実施形態においては、ｈ及びｈＣＴは熱強化のある所定の物理的な状況に対して同じ値を有してよい。しかしながら、一部の実施形態においては、それらは変動してよく、別個の変数を与えること、及びそれらの間で変動を可能とすることにより、２：１ＣＳ／ＣＴの典型的な比が維持されない場合を、記述的性能曲線内において、キャプチャーすることができる。
【０１０５】
現在開示し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ＩＩＩに示す熱伝達率の値（ｈ及びｈＣＴ）の全てにおいて、熱強化ＳＬＧシートを製造している。
【０１０６】
【表３】
2019507090.tif 000017
【０１０７】
一部の実施形態においては、熱伝達値率（ｈ及びｈＣＴ）は約０．０２４ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃から約０．１５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃、約０．０２６ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃から約０．１０ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃、又は約０．０２６ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃から約０．０７５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃であってよい。
【０１０８】
図１４はガラスシートの表面圧縮のＭＰａにおける新たに解放された性能スペースを、厚みｔ（ｍｍ単位）の関数として、グラフＣ（ｈ，ｔ）・Ψ（ＳＬＧ）により、上記式６から式９に従って選択されたｈの値について、表ＩＩのＳＬＧに関するΨの値に相当するΨ（ＳＬＧ）を用いて示している。追跡標識のＧＣは０．０２ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は８４０Ｗ／ｍ２Ｋ）から０．０３ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃又は１２５０Ｗ／ｍ２Ｋのガス対流テンパリングにより得ることができるＳＬＧシートの薄さに対して最大応力の推定範囲を示しており、熱伝達係数のこれらのレベルは加熱ガラス粘度１０８．２ポアズ又は約７０４℃、即ち対流ガスプロセスの能力より高い温度におけるそのようなプロセスにおいて用いることができると仮定している。
【０１０９】
ガス対流テンパリングプロセスに基づいた最も高い報告されているシートＣＳ値の例を凡例中の三角形のマーカー標識のガスにより示す。値６０１は市販の装置の広告上の製品性能を示し、値６０２はガラスプロセシングカンファレンスにおける口頭発表に基づいている。追跡標識ＬＣは０．０６２５ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約２６００Ｗ／ｍ２Ｋ）の熱伝達率ｈにより与えられる、液体接触テンパリングにより達成できると推定されるＳＬＧシートの厚みに対する最大応力の曲線を示しており、ここでも１０８．２ポアズの初期加熱ガラス粘度又は約７０４℃でプロセシングすると仮定している。液体接触テンパリングプロセスに基づいた最も高い報告されているシートＣＳ値の例を凡例中の円マーカー標識の液体により示す。２ｍｍの厚みにおける２つの値のうち高いものは、ホウケイ酸塩光発色性ガラスシートのテンパリングの報告に基づいており、達成された応力はスケーリングされた直接比較のために（ΨＳＬＧ）／（Ψｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ）により図中にスケーリングしてある。
【０１１０】
追跡標識７０４は、熱伝達率０．２０ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約８３７０Ｗ／ｍ２Ｋ）及びクエンチング直前の初期温度７０４℃において、本明細書に開示した方法及びシステムの実施形態１つ以上により得ることができる応力を示している。このようにして得ることができる光発色性ガラスシート上の応力のレベルは、現状の技術水準のガス対流テンパリングに対して液体テンパリングが示す液体テンパリング強度レベルと同等程度の、進歩の範囲を示している。しかしながら、追跡標識７０４は上限ではなく、実施形態は、むしろより高温（光発色性ガラスのより低い粘度）における小空隙のガスベアリング熱強化において達成可能な形状及び平坦さの良好な制御により、この値を超えて有効であることが示されている。追跡標識７３０は、光発色性ガラスの軟化点に極めて近いかそれより高温である７３０℃のＳＬＧシートの開始温度において、熱伝達率０．２０ｃａｌ／ｓ・ｃｍ２・℃（又は約８３７０Ｗ／ｍ２Ｋ）で達成できた追加的強化性能の一部を示している。圧縮応力における、及び結果的に光発色性ガラスシートの強度における顕著な進歩は、即ち、特にタイトなガスベアリングにおける良好な取り扱い及びシートの平坦さ及び形状の管理により可能となった、高い熱伝達率及び高い初期温度の使用の組み合わせにより達成され、かつ進歩は２ｍｍ以下の厚みにおいて特に驚くべきものであった。当然ながら、図１４における追跡７０４及び追跡７３０により図示されているものと同様の表面圧縮値が光発色性ガラスシートに関しても可能である。
【０１１１】
図１５は２ｍｍ以下において上記説明した図１４の追跡を示しているが、本開示の実施形態１つ以上により製造されたテンパリングガラスシートの選択された例に対してプロットされた、厚みの関数としての圧縮応力を用いており、本開示により可能となった熱強化レベルと薄さの究極の組み合わせを示している。当然ながら、図１５における追跡７０４及び追跡７３０により図示されたものと同様の表面圧縮値が光発色性ガラスシートについても可能である。
【０１１２】
低い表面粗さ及び高度な平坦さを有する熱テンパリング光発色性ガラスシート
種々の実施形態において、本明細書に開示した熱強化光発色性ガラスシート、例えばシート５００は高い熱応力と低い成型時の表面粗さの両方を有する。本明細書に開示したプロセス及び方法は成型時の表面の表面粗さを増大させることなく光発色性ガラスのシートを熱強化することができる。例えば受け入れたフロート光発色性ガラスの空気側表面及び受け入れた溶融形成光発色性ガラスの表面を、プロセシングの前後に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により特性化した。Ｒａ表面粗さは、受け入れた１．１ｍｍのフロート光発色性ガラスについては１ｎｍ未満（０．６ｎｍから０．７ｎｍ）であり、Ｒａ表面粗さは本プロセスによる熱強化により増大しなかった。同様に、１．１ｍｍの溶融形成光発色性ガラスのシートに関する０．３ｎｍ未満（０．２から０．３）のＲａ表面粗さは、本開示による熱強化により維持されていた。したがって、熱強化光発色性ガラスシートは、少なくとも第１の表面の少なくとも１０×１０μｍの面積に渡って、０．２ｎｍから１．５ｎｍの範囲のＲａ粗さ、０．２ｎｍから０．７ｎｍ、０．２ｎｍから０．４ｎｍ、又は更には０．２ｎｍから０．３ｎｍの表面粗さを有している。表面粗さは例示の実施形態においては１０×１０μｍの面積に渡って、又は、一部の実施形態においては、１５×１５μｍの面積に渡って計測してよい。フロートガラスの場合、実施形態においては、１．１ｍｍの基板の場合は２０ｍｍ長のピーク間につき０．１５マイクロメートル未満、及び０．７ｍｍの基板の場合は２０ｍｍ長のピーク間につき０．２０マイクロメートル未満の表面粗さが本明細書に開示した熱強化光発色性ガラスシートについて可能となる。他の実施形態においては、１．１ｍｍの基板の場合は２０ｍｍ長のピーク間につき０．０５マイクロメートル未満、及び０．７ｍｍの基板の場合は２０ｍｍ長のピーク間につき０．０７５マイクロメートル未満の表面粗さが本明細書に開示した熱強化光発色性ガラスシートについて典型的なものとなる。
【０１１３】
一部の意図する実施形態において、本明細書に開示した熱強化光発色性ガラスシートは高い熱応力及び低い成型時の表面粗さの両方及び／又はコーティング表面を有する。本明細書に開示したプロセス及び方法は光発色性ガラスシートの平滑な成型時又は送達時の表面の表面粗さを増大させることなく、また同様に感光性のＬｏｗ−Ｅ、抗反射性又は他のコーティングを損傷することなく、光発色性ガラスのシートを熱強化することができる。受け入れたフロート光発色性ガラスの空気側表面及び受け入れた溶融成形光発色性ガラスの表面をプロセシングの前後で原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により特性化した。Ｒａ表面粗さは、受け入れた１．１ｍｍのソーダ石灰フロート光発色性ガラスの空気側で１ｎｍ未満（例えば０．６ｎｍから０．７ｎｍ）であり、本開示による熱強化により増大しなかった。Ｒａ表面粗さは、受け入れた溶融成形光発色性ガラスの１．１ｍｍシート上で０．３ｎｍ未満（例えば０．２ｎｍから０．３ｎｍ）であり、同様に本開示による熱強化により増大しなかった。したがって、意図する実施形態において、本開示による熱強化光発色性ガラスシートは、少なくとも０．２ｎｍ及び／又は１．５ｎｍ以下のＲａ粗さ、例えば０．７ｎｍ以下、例えば０．４ｎｍ以下、更には例えば０．３ｎｍ以下の範囲の少なくとも第１の表面における表面粗さを有するか、強化の前に適用してよい種類のコーティングを被覆されている熱強化シートを有するか、又はこのような低い粗さの値とコーティングの組み合わせを有し、出発物質として相当する光発色性ガラスシートを共に使用する本発明のプロセスから得られる。出願人の理解によれば、このような表面品質及び／又は表面コーティングの温存は、以前は対流ガステンパリング又はおそらくは低熱伝達液体テンパリングプロセスの使用を必要としていたが、これは本発明のプロセス及び方法を用いて得ることができる全体的範囲と相対比較して限定的な熱強化作用をもたらす。
【０１１４】
別の実施形態において、本明細書に記載した熱強化光発色性ガラスシートは高度な平坦さを有する。種々の実施形態において、本明細書で論じる強化システムは輸送及び加熱の間に光発色性ガラス物質を支持するために、制御されたガスベアリングを利用しており、一部の実施形態においては、光発色性ガラスシートの平坦さの制御及び／又は向上を支援するために使用することができ、これは、特に薄型及び／又は高度に強化された光発色性ガラスシートの場合に以前に得ることができた平坦さよりも高度な平坦さをもたらす。例えば、少なくとも０．６ｍｍのシートを、強化後の平坦さが向上するように強化することができる。本明細書において実施する熱強化光発色性ガラスシートの平坦さは、その第１又は第２の表面の一つに沿った任意の５０ｍｍ長に伸びる１００μｍ以下の総インジケーターランアウト（ＴＩＲ）、第１又は第２の表面の一つの上の５０ｍｍ長以内の３００μｍ以下のＴＩＲ、第１又は第２の表面の一つの上の５０ｍｍ長以内の２００μｍ以下のＴＩＲ、１００μｍ以下のＴＩＲ、又は７０μｍ以下のＴＩＲを含むことができる。例示の実施形態において、平坦さは光発色性ガラスシートの任意の５０ｍｍ以下のプロファイルに沿って計測する。意図する実施形態において、本明細書に開示した厚みを有するシートは第１又は第２の表面の一つの上の２０ｍｍ長以内で、２００μｍＴＩＲ以下の平坦さ、例えば１００μｍＴＩＲ以下の平坦さ、７０μｍＴＩＲ以下の平坦さ、５０μｍＴＩＲ以下の平坦さを有する。
【０１１５】
意図する実施形態によれば、本明細書で論じる強化光発色性ガラス物品（例えば図４に示す光発色性ガラスシート５００）高度な寸法一貫性を有し、これにより、本体部５２２の１ｃｍの長さ方向の伸長に沿ったその厚みｔは５０μｍより大きくは変化せず、例えば１０μｍ以下、５μｍ以下、２μｍ以下である。このような寸法一貫性は、現実上の問題点、例えば冷却プレートの配置及び／又は寸法を歪ませる場合がある表面の不規則性に起因して、本明細書に開示した所定の厚み、面積及び／又は負の引張応力の大きさについて、固体クエンチングによっては達成できない場合がある。
【０１１６】
意図する実施形態によれば、本明細書で論じる強化光発色性ガラス物品は少なくとも１つの主要面（例えば図４における強化光発色性ガラスシート５００の第１の表面５１０及び第２の表面５２０）を有し、これは、それに沿って１ｃｍの長さ方向のプロファイルが直線５０μｍ以内、例えば２０μｍ以内、１０μｍ以内、５μｍ以内、２μｍ以内に留まるように、及び／又はそれに沿って１ｃｍの幅方向のプロファイルが直線５０μｍ以内、例えば２０μｍ以内、１０μｍ以内、５μｍ以内、２μｍ以内に留まるように、平坦である。このような高度な平坦さは、現実上の問題点、例えば液体の対流及び関連する力に起因するこれらのプロセスで強化された光発色性ガラスの反り又は屈曲のため、液体クエンチングによっては、本明細書に開示した所定の厚み、面積及び／又は負の引張応力の大きさに関しては、達成できない場合がある。
【０１１７】
本発明の開示に従って形成された光発色性ガラスシートは、例えば眼鏡、例えばセンサー等の産業用途、及び玩具等のノベルティアイテムにおいて、多数の用途を有する。より強力でより薄層の積層体を形成することにより、重量と経費の節約及び燃料効率の上昇をもたらすことができる。望ましくは、熱強化薄型シートを成形済みのより厚い光発色性ガラスにコールドベンドして積層することにより、薄型シートのホット形成を必要としない、簡易で信頼性の高い製造プロセスとしてよい。
【０１１８】
熱テンパリング光発色性ガラスシートのＡｌｐｈａ
以下に示す表ＩＶは本開示の方法（表中では「方法の原典」Ｉとして示す）により得たＳＬＧに関する結果、及び、テンパリングプロセス内において得られる熱交換の係数の概略的な計測である性能指数Ａｌｐｈａを示している。Ａｌｐｈａは以下の通り現される：
【０１１９】
【数１３】
2019507090.tif 000018
【０１２０】
式中、ＣＳは物理的圧縮応力（ＭＰａ）であり、ｔはミリメートル単位の厚みであり、ＣＴＥは℃−１の熱膨張係数であり、Ｅはガラスの弾性（ＭＰａ）であり、℃／ｍｍにおける単位をもたらす。
【０１２１】
【表４】
2019507090.tif 000019
【０１２２】
試料１及び試料３は開示したプロセスから得られた反復性のある値であり、プロセスにおけるガスとして試料１は空気、試料３はヘリウムを使用している。試料２は今日まで信頼性をもって反復されていない、本発明のプロセス内で空気を使用して得られた「チャンピオン」値を示す。本開示のプロセスによりプロセシングされたガラス試料（試料１から試料３）は全て１１７℃／ｍｍにおいてＡｌｐｈａより高値となった。出願人はＡｌｐｈａと厚みの傾きは、ガラス厚みが小さくなるほど小さくなる固有の傾向を有する可能性があると考える。本明細書に開示したガラスは一部の実施形態において２０ｔ＋７７より大きいＡｌｐｈａを有し、式中、ｔはｍｍ単位におけるガラスの厚みである。当然ながら表ＩＶに示す結果は光発色性ガラスに関して得ることができる。
【０１２３】
熱強化のシステム及びプロセス
種々の実施形態において、光発色性ガラスシートを強化するためのプロセスはクールゾーン又はクエンチングゾーン内にまで光発色性ガラスシート５００のような光発色性ガラスシートの少なくとも一部分を支持又はガイドすることを含み、そこでシートは急速に冷却されて本明細書で論じる特性の１つ以上を有する強化光発色性ガラスシートを形成する。種々の実施形態において、光発色性ガラスシートは光発色性ガラスシートの表面と１つ以上のヒートシンクとの間の空隙に送達されたガスの流れ又は圧力により少なくとも部分的に支持される。一般的に、光発色性ガラスシートの温度はシートがクールゾーン内に移動すると光発色性ガラスの遷移温度より高温になり、種々の実施形態において、光発色性ガラスシートは対流よりはむしろ熱伝導により冷却ゾーン内で冷却される。光発色性ガラスシートの温度が光発色性ガラスの遷移温度より高温になれば、ハロゲン化銀の結晶は光発色性ガラス内部で析出する。伝導は隣接する分子の間の相互作用を介してエネルギーを送る熱伝達のプロセスであり、対流は、例えば加熱された流体が熱源から離れるように移動し、より低温の流体により置き換えられる場合のような、流体（例えば空気、ヘリウム等）の運動を介してエネルギーが伝わる熱伝達のプロセスである。即ち、本システムはガラスシートの冷却の間の熱伝達の主要様式が対流である従来の対流系のガラス強化／テンパリングシステムとは顕著に異なる。
【０１２４】
一部の実施形態においては、光発色性ガラスシートを強化するための全体的プロセスは、ホットゾーンで光発色性ガラスシートを加熱し、次に冷却ゾーンで光発色性ガラスシートを冷却することを含む。光発色性ガラスシートは、光発色性ガラスの粘度がη＝１０１２から１０１３．３ポアズの値を有する温度である遷移温度を有する。光発色性ガラスは光発色性ガラスシートが遷移温度より高温となるのに十分な程度まで加熱され、次に冷却ゾーン内に移動する。場合により、光発色性ガラスは遷移ゾーンを通過してホットゾーンからクールゾーンに遷移することができる。光発色性ガラスシートはハロゲン化銀の結晶が光発色性ガラスシート内部で析出するために十分な時間、遷移温度より高温に維持される。実施形態においては、ホットゾーンは所望の温度の２℃内に光発色性ガラスシートの温度を制御し、これにより所定の範囲内の直径及び密度のハロゲン化銀の結晶の析出を確実なものとする。冷却ゾーンにおいては、光発色性ガラスシートの表面がヒートシンクに隣接して位置付けられ、ヒートシンクは光発色性ガラスシートの各側に一つずつであり、各々が光発色性ガラス表面の一方とヒートシンクの対向する表面との間に空隙を伴っている。ガスはヒートシンク内の複数の開孔部を通過して空隙に送達され、一部の実施形態においては、この送達されたガスは、光発色性ガラス表面がヒートシンクに接触しないように、ヒートシンク間に光発色性ガラスを支持する空気ベアリングを形成する。冷却ゾーン内部では、光発色性ガラスシートは対流よりはむしろ伝導により冷却され、本明細書で論じる通り増大した強度を与える、シートの熱誘導表面圧縮及び熱誘導中心張力を固定化又は発生させるために十分に冷却される。種々の実施形態において、主に、伝導を介した冷却は、光発色性ガラスシートがヒートシンクの対向する表面の近傍にくるが接触はしないように、冷却ゾーン内部に極めて小さい空隙サイズを有することにより達成される。
【０１２５】
記載したプロセスを可能にする器具は遷移温度より高温まで光発色性ガラスシートを加熱するための加熱ゾーン、及び加熱された光発色性ガラスシートを冷却して強化光発色性ガラスシートとするための冷却ゾーンを包含できる。当該器具は加熱ゾーンと冷却ゾーンとの間に任意の遷移ゾーンを包含できる。当該冷却ゾーンは、内部に加熱された光発色性ガラスシートが受容される空隙を画定する、一対の対向する表面を有するヒートシンクを包含する場合がある。冷却ゾーンは空隙内部に光発色性ガラスシートを支持する作用を有する、その空隙の対向側面に配置された一対のガスベアリングを含むことができる。空隙は加熱された光発色性ガラスシートを対流よりはむしろ伝導により冷却するように設計することができる。一部の実施形態においては、ガスベアリングは空隙にガスを送達するための複数の開孔部を包含でき、ガスベアリング表面は対流よりはむしろ伝導により加熱された光発色性ガラスシートから熱を取り去ることができるヒートシンクとして機能する。
【０１２６】
本明細書に開示した強化プロセス及び機材（一般的に図２１から図２５参照）は本発明の形態の熱テンパリングにより光発色性ガラス物品（一般的に図４から図７、及び図２７から図２８参照）の強化を可能とする。当該プロセスは厚み／深さの曲線に対して急な引張応力をもたらし（一般的に図６参照）、光発色性ガラス物品の表面近傍では特に急な傾きとなり、これにより、イオン交換は異なるガラスへの光発色性ガラスの積層による強化を必要とせずに、それぞれの物品の表面近傍の所定の厚みに対して特に高レベルの負の引張応力にまで光発色性ガラス物品を強化することができる。しかしながら一部の実施形態においては、本明細書に開示した熱テンパリングプロセスはイオン交換により強化したり、又はガラスとガラスの積層に適用したりしてもよい。本明細書に開示した熱テンパリングプロセスは、接触クエンチング機材の配置に制約、従来の対流システムの冷却速度の制約、及び／又は液体クエンチングによるテンパリングに伴う反りによる損傷等に起因して、従来の熱テンパリング方法を介した強化には大型すぎると考えられる広い面積の物品（例えばシート）において特に高度な強化を可能にする。本明細書に開示したプロセスの独特の点として、強化プロセスの間の薄型の光発色性ガラス物品の破壊又は破砕及び関連する固体又は液体クエンチングの接触力に対する感受性に起因して、及び／又は従来の対流テンパリングの冷却速度の制約に起因して、従来のテンパリング方法を介した強化には薄すぎると考えられる特に薄型のシートの高レベルの強化を可能にする。しかしながら、別の意図する実施形態においては、本明細書に開示した光発色性ガラス物品は本明細書に開示した独特の強化プロセスと組み合わせる等、少なくとも一部に固体又は液体クエンチングを用いて製造してよい。
【０１２７】
本開示による方法の１つの実施形態を図１６のフローチャート中に図示する。方法又はプロセス１００は光発色性ガラスシートの遷移温度より高温において行われる光発色性ガラスシートを準備する工程１４０を包含する。方法又はプロセス１００はまた（ガスの流れ及び圧力を介して）ガスにより少なくとも部分的には光発色性ガラスシートを支持する工程１６０を包含する。工程１６０は、光発色性ガラスシートをガスで支持している間、１）ヒートシンクへのガスを介した対流よりはむしろ伝導により、及び２）周囲温度において光発色性ガラスシートにおける熱誘導された表面圧縮応力及び熱誘導された中心引張応力を生じさせるか固定するのに十分な程度、シートを冷却することを包含する。
【０１２８】
図１７のフローチャートにおける方法１００′として示した図１６の実施形態の変形例によれば、当該方法は、光発色性ガラスシートが光発色性ガラスの遷移温度より高温となるのに十分な程度、光発色性ガラスシートを加熱する工程１１０を包含できる。冷却工程１６０の一部として、あるいはその準備段階として、方法１００′は、各々が開孔部を有する第１及び第２のヒートシンク表面（一般的に図２１から２５参照）を有するヒートシンク（単一のピース又は別々のピースとして）を準備することを工程１２０中に更に包含する。当該方法は、工程１３０Ａにおいて第１のヒートシンク表面に対面する第１のシート表面を第１の空隙に渡るように位置付けることと、工程１３０Ｂにおいて第２のヒートシンク表面に対面する第２のシート表面を第２の空隙に渡るように位置付けることと、を更に包含する。ヒートシンク表面は開孔部を包含できるか、及び／又は多孔性であることができる。方法１００′は、工程１６０において、光発色性ガラスシートを強化するために十分な程度（例えば熱誘導された表面圧縮応力及び熱誘導された中心引張応力をシート中で発生又は固定するために十分な程度）それぞれのヒートシンク表面へのガスを介した対流よりはむしろ伝導により光発色性ガラスシートを冷却することを更に包含することができる。工程１６０はまた、開孔部又は多孔性ヒートシンクを介して第１及び第２の空隙にガスを送達することを包含することができ、一部のそのような実施形態においては、ガスはヒートシンクに隣接して光発色性ガラスシートを支持する空気ベアリングを形成するように送達される。一部の実施形態においては、ガスは、ヒートシンクの開孔部を介してのみ、又は多孔性ヒートシンクの孔部を介してのみ、又は多孔性ヒートシンクの孔部及び開孔部を介して送達される。
【０１２９】
本開示のこれら及びその他の関連する方法は、対流ではなく冷却の優勢な様式として伝導を使用することによるガス対流冷却の現在優勢な手法とは反するものである。固体からガスへの（ガラスから空気への）熱交換の代わりに、本明細書に記載した方法は、熱強化を行う冷却の開始と終了の両方のために少量のガスによる（例えばガラス表面とヒートシンクとの間の物理的接触を伴わない）小型の空隙を通過して媒介される固体から固体への（ガラスからヒートシンクへの）熱交換を使用する。ガス（例えば空気ベアリングガス）が小空隙内に流れるためある程度の対流は存在するが、ガスを介して空隙を直接通過してヒートシンク内に入る伝導が冷却の基本的な様式である。出願人は伝導的熱伝達の優勢さは対流優勢の冷却プロセスと相対比較して熱伝達率を上昇させることを測定している。
【０１３０】
固体から固体への伝導（空隙を通過する場合も）は対流よりも急速な熱の流れが生じるため、より薄型の光発色性ガラスシートのために必要な冷却速度の上昇はガスの速度及び体積とは関係ない。種々の実施形態によれば、対流システム中のガスの流れ及び空隙の大きさにより典型的には生じる制約がなく、ガスの流れ及び空隙の大きさは、他の目的のため、例えば空隙におけるガスクッションの硬さを制御するため、シートを支持するため、シートを平坦化若しくは別様に形状付与するため、熱伝導を至適化するため、熱強化の間にシートの平坦さ及び／又は形状を維持するため、及び／又は高速冷却の場合にシート取り扱いの容易さを均衡化するために選択、制御又は至適化することができる。例えば一部の実施形態においては、冷却が対流を介さないためにヘリウムがガスベアリングを支持する極めて低いガス流速に起因して、本開示のシステムにおける経済的に実行可能な空気代替品となり、そのような実施形態においては、ヘリウムは空気の約５倍の熱伝導率を与える。今日入手可能なものの数倍と予測される価格のヘリウムであっても本開示のシステムの低い流速では経済的に実行可能な代替品となる。
【０１３１】
更に、本開示のシステムは（対流システムと相対比較して）冷却の間の光発色性ガラスシート上を流動するガスの体積を減少させるため、本明細書で論じるシステム及び方法は、従来の対流系テンパリングシステムにおいて必要とされる高速、大体積の気流により典型的には起こる光発色性ガラスの熱い薄型シートの変形の潜在的危険性を低減する。これにより、変形を伴わないか、最低限の変形で、より軟質で高温の光発色性ガラスシートを取り扱うことができるようになり、強化の達成可能な程度を更に向上させることもできる。高いガス流速を排除することはまた、シートをクエンチングチャンバーに輸送する場合（高度なガス流に逆らって移動）及び高速で流動するより低温のガスがシート加熱のために使用される炉の隣接部分に侵入して冷却することを防止する場合にしばしば遭遇する問題点も緩和する。
【０１３２】
更に、ガスを介した伝導の使用は、従来の液体接触又は固体接触のクエンチングによるテンパリングに伴っていた接触損傷、反り、形状化等を緩和する場合がある。中間的伝導性物質としてのガスの使用は固体と固体の接触を回避することによりプロセシングされた物品の表面品質を温存する。また、ガスを介して高い伝導率を媒介することは液体接触も回避する。ある種の液体クエンチングは望ましくないねじれ、テンパリングにおける空間的ばらつき、及び光発色性ガラス表面の汚染等を生じる場合がある。これらの実施形態は本質的に非接触（ガスを除く）であるが極めて高速の冷却を可能とする。他の実施形態においては、上記にて論じた通り、固体接触又は液体接触を包含してよい。
【０１３３】
熱テンパリングシステム／プロセスの電力消費
高い空気流速を回避することの別の利点は、固体−ガス−固体伝導を主要な光発色性ガラス冷却機序として使用することにより達成される電力とエネルギーの節約にある。図１８及び図１９の点Ａ及び点Ｂは、比較的高度な流れにおける圧縮空気供給による光発色性ガラスシートの平方メートル当たりの空気ベアリングのピーク電力使用の上限推定値を示す。圧縮空気の実際の下限ピーク電力使用は示された値の１／１６もの低値であると考えられる。点Ａ及び点Ｂはヒートシンクの能動的冷却を包含しないが、これは一部の実施形態においては、特に機械が連続、半連続又は高頻度の運転である場合に包含できる。
【０１３４】
図１８及び図１９を再び参照すれば、点Ａ′及び 点Ｂ′はヒートシンク表面の能動的冷却を要因とした場合の点Ａ及び点Ｂにおける空気ベアリングの作動に関する保守的に推定したピーク電力レベルを示しており、ここでは光発色性ガラスシートの温度の３００℃低下と同等の熱負荷を、点Ａ′については２．１秒の制限時間以内、点Ｂ′については１秒以内に、７．５から１の熱対機械（又は電気）効率比を有する能動的冷却システムにより達成すると仮定している。これらの点は本明細書に記載する器具において実際にテンパリングした光発色性ガラスシートに概ね相当している。
【０１３５】
図１８及び図１９の領域Ｒ内の４点は（少なくともある程度まで）本開示の方法及びシステムにより得ることができる進歩の意義を図示しているが、電力需要が表示された量であることから図においては完全な利点はかなり控えめに述べられていることに留意すべきである。例えば、曲線Ｎで表されているエアブロアーのピーク電力は効率的にオンオフされず、典型的には、空気を必要としない場合でもなお回転している（ただし負荷は低下）大型ファンをゲート気流が遮断することを要する。本開示により容易に達成可能な例としての点Ａ′及び 点Ｂ′で示す冷却水プラントのような流体冷却システムのピーク電力需要は、一般的にはるかにより効率的に適合させることができ、有効ピーク電力は有意に低くできるはずであり、完全連続運転を試みた場合にのみＡ′及びＢ′に近づくと考えられる。即ち、総エネルギー需要の差は図で示されるピーク電力需要に関する差よりも大きくなる傾向にある。一部の実施形態においては、本明細書に記載したプロセスは厚み２ｍｍ以下の光発色性ガラスシートを熱強化するためには１２０ＫＷ／ｍ２未満、１００ＫＷ／ｍ２未満、又は８０ＫＷ／ｍ２未満のピーク電力を有する。
【０１３６】
熱テンパリングの間の薄型光発色性ガラスシートからの熱伝達
一般的に本開示のシステム及びプロセスにおける薄型光発色性ガラスシートからの熱伝達は伝導成分、対流成分及び放射成分を包含する。上記した通り、及び本明細書に詳細に説明した通り、本開示の熱テンパリングシステムは、薄型光発色性ガラスシートのクエンチングのための主要な機序として伝導的熱伝達を利用することにより薄型光発色性ガラスのテンパリングを行う。
【０１３７】
以下は、基本となる理論の出願人による理解である。ガラステンパリングの技術分野の当業者であれば当然考え至るところであるが、薄型光発色性ガラスシート（例えば２ミリメートル以下）のための十分高い冷却速度が空気のようなガスを介した伝導で実際に達成可能であるのか、及び仮にそうであるとした場合、その速度は現実の空隙のサイズで達成できるのかと問うには、伝導効果は一般的には無視されるほど通常は極めて小さいため、対流と放射のみの分析が優先される。
【０１３８】
本明細書に記載したシステムを用いたプロセスにおいて実施される条件での熱伝導の量は、以下により測定できる。第１に、本開示における伝導による熱強化の文脈において、空隙内部のガスの熱伝導率を熱傾きに沿った伝導の方向で評価しなければならない。高温又は冷却すべきシートの表面又はその近傍の空気は、例えばヒートシンク表面又はその近傍の、室温又はその近傍の空気のような、より低温における空気よりも有意に高い熱伝導率を有する（（乾燥）室温空気（２５℃）の名目熱伝導率は約０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋである）。全空隙に渡る空気は冷却開始時の２つの対面する表面の平均の温度であると仮定する近似を用いる。冷却開始時、光発色性ガラスシートは例えば６７０℃の温度であってよく、一方ヒートシンク表面は例えば３０℃で開始してよい。したがって、空隙中の空気の平均温度は３５０℃となり、その場合、乾燥空気は約０．０４７Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、室温におけるその熱伝導率よりも７５％超の高値であり、後に論じる通り本開示のシステム内のサイズの空隙を通って大量の熱エネルギーを伝導するために十分高値であり、シートは合理的に高度な表面及び厚みの均一性となるように仕上げられると推定される。
【０１３９】
説明のため、Ｑｃｏｎｄ、即ち（空隙距離ｇの方向に対して垂直な各方向における）面積Ａｇを有する距離ｇの空隙を通過する熱伝達の率の伝導成分は、以下の通り表すことができる：
【０１４０】
【数１４】
2019507090.tif 000020
【０１４１】
式中、ｋは熱伝導の方向（又は逆方向）において評価された空隙における物質（ガス）の熱伝導率であり、ＴＳは光発色性ガラス表面の温度であり、ＴＨＳはヒートシンク表面（又は他の実施形態においては熱源表面）の温度である。上記した通り、ｋを厳密に評価するためには、ガスの熱伝導率は温度とともに変化するため、伝導熱流の方向に沿って（又はその逆方向に）ガスの熱伝導率を積分することが必要になるが、良好な近似として、ｋは２つの表面の温度ＴＳ及びＴＨＳの平均においては空隙内のガスに関するｋの値としてとらえてよい。
【０１４２】
熱伝達係数の単位（ケルビン度数当たりの平方メートル当たりの熱流出力の単位）で式（１４）を変形すると以下の通りとなる：
【０１４３】
【数１５】
2019507090.tif 000021
【０１４４】
したがって、空隙を通過する伝導に関わる有効熱伝達係数は空隙中の媒体（この場合は空気）の熱伝導率（単位はＷ／ｍ・Ｋ）を空隙の長さ（メートル）で割ったものであり、温度差の度数当たりの平方メートル当たりのワット値を与える。表Ｖは各々１０μｍ毎の段階において１０μｍから２００μｍの空隙サイズの空気及びヘリウムを充填した空隙について、伝導のみによる熱伝達係数（ｋ／ｇ）を示す。
【０１４５】
【表５】
2019507090.tif 000022
【０１４６】
図２０（従来技術）は約３５年前からの産業標準曲線（２ｍｍの破線の参照線を付加）を示し、特定の仮想の条件下のｍｍ単位の厚みの関数としてのガラスシートを完全にテンパリングするために必要な熱伝達係数を示している。表Ｖと図２０を比較すると分かる通り、約４０μｍの空気充填空隙は伝導による厚み２ｍｍの光発色性ガラスの完全テンパリングを可能にする。４０マイクロメートルより僅かに短いむしろ小型の空隙ではあるが、コンベヤー用途の平面多孔性空気ベアリングは一般的に２０マイクロメートルもの小型空隙における使用でも信頼性がある可能性がある。即ちヒートシンク表面において孔部により供給される空気空隙に関しては、３７マイクロメートルが達成可能となる。ガスとしてヘリウム（又は同様の熱伝導率を有する水素）を用いた場合、約２００μｍの空隙を用いて厚み２ｍｍの光発色性ガラスを完全にテンパリングすることができる。ヘリウム又は水素をガスとして使用することにより同じ熱伝達係数で約５倍大きい空隙サイズが可能となる。言い換えれば、空隙中のガスとしてヘリウム又は水素を使用することで同じ空隙サイズでクエンチングに使用できる熱伝達係数が約５倍大きくなる。したがって、空気を用いた場合であっても、スペーシングは実現困難ではなく、高い伝導性のガスを使用する場合、２ミリメートルより小さいシート厚みであっても、空隙のスペーシングは比較的容易に達成される。
【０１４７】
対流よりはむしろ伝導によるガスを介した冷却に加えて、別の実施形態は対流よりはむしろ伝導によるガスを介した加熱（又は加熱及び／又は冷却）を包含する。加熱又は冷却の何れかに対して伝導及び対流の相対的寄与を考慮すると、空隙（１つ又は複数）を通過する熱伝達の率の対流Ｑｃｏｎｖ成分は以下の通り表すことができる：
【０１４８】
【数１６】
2019507090.tif 000023
【０１４９】
式中、
2019507090.tif 000024
【０１５０】
はガスの質量流量であり、Ｃｐはガスの比熱容量であり、Ｔｉは空隙内部に流れ込むときのガスの入り口温度であり、及び、ｅは空隙内を流れるガス、シート表面及びヒートシンク／熱源（空隙の「壁」）の表面の間の熱交換の有効性である。ｅの値は０（表面とガスの熱交換ゼロを示す）から１（ガスが完全に表面の温度に達していることを示す）まで変動する。ｅの値は例えばｅ−ＮＴＵ法を用いて熱伝達の当業者により計算可能である。
【０１５１】
しかしながら典型的には、シート表面及びヒートシンク／熱源の表面の間の空隙が小さい場合、ｅの値は１に極めて等しくなり、ガスは空隙を離れる前に、平均して各側の２つの表面の温度の平均と等しくなるよう、ほぼ完全に加熱することを意味している。ｅ＝１（対流熱伝達の率を僅かに過剰評価）と仮定し、ガスがヒートシンク／熱源の表面を通過して空隙に供給されれば、空隙内のガスの初期温度はヒートシンク／熱源の表面の温度と同じであると仮定できる（Ｔｉ＝ＴＨＳ）。その場合、対流による熱伝達率は以下の通り簡素化してよい：
【０１５２】
【数１７】
2019507090.tif 000025
【０１５３】
光発色性ガラス及び類似の物質の熱強化又は熱処理のために典型的に有用である温度においては、処理中のシートからの放射熱伝達は比較的小さい。主に伝導によりシート（例えば図２１に示すシート２００）を冷却（又は加熱が高すぎない場合に熱源からの放射の量を想定した場合は加熱）することは、空隙（例えば図２１に示す空隙２０４ａ、２０４ｂ）の領域において、即ち以下のみを必要とする：
【０１５４】
【数１８】
2019507090.tif 000026
【０１５５】
（１８）を式（１４）及び式（１７）と組み合わせると以下の条件が得られる：
【０１５６】
【数１９】
2019507090.tif 000027
【０１５７】
これは、これが成り立つ場合、シートが、問題となっている空隙の領域において、主に伝導により冷却（又は加熱）されていることを本質的に確認するものとなる。したがって、ガスの質量流量
2019507090.tif 000028
【０１５８】
は空隙領域の平方メートル当たり２ｋＡｇ／ｇＣｐ又は２ｋ／ｇＣｐ未満でなければならない。ある実施形態においては、
2019507090.tif 000029
【０１５９】
であり、式中Ｂは対流冷却の伝導冷却に対する比である。本明細書においては、Ｂは１未満で０より大きい正の定数であり、特に２／３以下、更には４／５又は９／１０以下の値を有する。一般的に、光発色性ガラスシート（例えばヒートシンク表面に対して相対的な図２１に示すシート２００）の位置（例えば図２１に示すヒートシンク表面２０１ｂ、２０２ｂ）又は熱交換表面自体の位置を制御するためのガス流の使用の必要性と合致して、
2019507090.tif 000030
【０１６０】
は可能な限り低値に維持されなければならない。対流冷却の伝導冷却に対する比は１未満から１×１０−８の任意の値であることができる。一部の実施形態においては、Ｂは０．９未満、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．１、５×１０−２、１×１０−２、５×１０−３、１×１０−３、５×１０−４、１×１０−４、５×１０−５、１×１０−５、５×１０−６、１×１０−６、５×１０−７、１×１０−７、５×１０−８、又は１×１０−８である。一部の実施形態においては、
2019507090.tif 000031
【０１６１】
はヒートシンク表面に対して相対的にシート位置を支持及び制御するためにガス流を使用する必要性と合致して最小限とされる。他の実施形態においては、ｍはシートに対して相対的に熱交換表面自体の位置を制御するように選択しなければならない。
【０１６２】
種々の実施形態において、本開示の伝導系の冷却システム内部のガスの質量流量
2019507090.tif 000032
【０１６３】
は従来の対流系テンパリングシステムと比較して実質的により低い。この実質的により低いガス流速により伝導システムは本明細書で論じる通り実質的に低減された電力使用で作動することができる。更に、少なくとも一部の実施形態においては、低減されたガス流速は又、従来の対流冷却システムと比較して実質的により静かな冷却システムをもたらす。
そのような実施形態において、騒音の低下は聴音不良の可能性を低減すること、更には作業員の聴音保護の使用の必要性を低減又は排除することにより、作業員の安全性を増強する場合がある。
【０１６４】
理解される通り、対向するヒートシンク表面の間の空気ベアリング上に光発色性ガラス物質のシートが支持されている実施形態においては、伝導的熱伝達は光発色性ガラスシートの両側から両方のヒートシンク表面に向かって起こる。即ち、そのような実施形態においては、光発色性ガラスシートは第１及び第２のシート表面を有し、光発色性ガラスシートの冷却は、第１のシート表面（例えば光発色性ガラスシートの下部表面）を第１のヒートシンク表面（例えば下部のヒートシンクの表面）に隣接するように位置させることにより、第１の空隙が第１のシート表面及び第１のヒートシンク表面の間に位置するようにすることと、第２のシート表面（例えば光発色性ガラスシートの上部表面）を第２のヒートシンク表面（例えば上部のヒートシンクの表面）に隣接するように位置させることにより、第２の空隙が第２のシート表面及び第２のヒートシンク表面の間に位置するようにすることと、により実施される。そのような実施形態においては、熱伝導は、第１のシート表面から第１ヒートシンク表面へ、及び、第２のシート表面から第２ヒートシンク表面へ起こることが可能である。そのような実施形態においては、第１空隙は第１空隙に渡る長さｇ１及び第１空隙の面積Ａｇ１を有し、第２空隙は第２空隙に渡る長さｇ２及び第２空隙の面積Ａｇ２を有する。そのような実施形態においては、第１空隙への第１のガスの第１の流れが提供され、第２空隙への第２のガスの第２の流れが提供される。理解される通り、上記論点と同様、第１のガスは熱容量Ｃｐ１及び熱伝導率ｋ１を有し、第１の流れは質量流量
2019507090.tif 000033
【０１６５】
において提供される。そのような実施形態においては、
2019507090.tif 000034
【０１６６】
はゼロより大きく（２ｋ１Ａｇ１）／（ｇ１Ｃｐ１）未満である。更に、第２のガスは熱容量Ｃｐ２及び熱伝導率ｋ２を有し、第２の流れは質量流量
2019507090.tif 000035
【０１６７】
において提供される。そのような実施形態においては、
2019507090.tif 000036
【０１６８】
はゼロより大きく（２ｋ２Ａｇ２）／（ｇ２Ｃｐ２）未満である。そのような実施形態においては、第１及び第２の流れは光発色性ガラスシートがヒートシンク表面に接触することなく支持されるように光発色性ガラスシートに接触する。この態様において、シートは、シートの表面圧縮応力及び中心張力が生じる態様において、対流よりはむしろ伝導により冷却される。
【０１６９】
高伝導冷却ゾーンを包含する光発色性ガラス強化システム
図２１を参照すれば、高伝導ガラス冷却／クエンチングステーション及び対流よりはむしろ伝導により冷却されたガラスシートの概略断面が示されている。高温ガラスシート２００はその第１の（主要）面２００ａ及び第２の（主要）面２００ｂを有し、これらは各々、空隙２０４ａ及び空隙２０４ｂのそれぞれに渡って、第１のヒートシンク２０１ａ及び第２のヒートシンク２０２ａのそれぞれの第１の表面２０１ｂ及び第２の表面２０２ｂそれぞれに対面している。ガス２３０は矢印で示す通り第１の表面２０１ｂ及び第２の表面２０２ｂを通過して送られ、これにより空隙２０４ａ、２０４ｂに供給し、発色性ガラスシートがヒートシンク２０１ａ、２０２ａの間の中心に置かれるか、別様に位置付けられた状態に維持されるように支援する。空気又は他のガスは矢印２４０により示される通り、ヒートシンク２０１ａ、２０２ａの端部を通過しながら離れることができる。本明細書で論じる通り、空隙２０４ａ、２０４ｂ及びガスの大きさ並びにガス２３０の流速を選択することにより、光発色性ガラスシート２００は対流ではなくむしろ伝導により、より冷却されることになる。特定の実施形態においては、光発色性ガラスシート２００はヒートシンク２０１ａ及び２０２ａにより冷却され、これにより、光発色性ガラスシート２００のような加熱された物品から離れる熱エネルギーの２０％超、具体的には５０％超、より具体的には８０％超が空隙２０４ａ及び２０４ｂのような空隙を通過し、ヒートシンク２０１ａ及び２０２ａにより受容される。
【０１７０】
一部の実施形態においては、空隙２０４ａ、２０４ｂは加熱された光発色性ガラスシートが対流によるよりはむしろ伝導により冷却されるように、十分な空隙に渡る厚み又は距離を有するように設計される。理解される通り、空隙２０４ａ、２０４ｂの大きさは一般的に主要な光発色性ガラス表面と対向するヒートシンク表面との間の距離である。
【０１７１】
一部の実施形態においては、空隙２０４ａ及び２０４ｂは約（例えば±１％）１００μｍ以上（例えば約１００μｍから約２００μｍ、約１００μｍから約１９０μｍ、約１００μｍから約１８０μｍ、約１００μｍから約１７０μｍ、約１００μｍから約１６０μｍ、約１００μｍから約１５０μｍ、約１１０μｍから約２００μｍ、約１２０μｍから約２００μｍ、約１３０μｍから約２００μｍ、又は約１４０μｍから約２００μｍの範囲）の厚みを有してよい。他の実施形態においては、空隙２０４ａ及び２０４ｂは約（例えば±１％）１００μｍ以下（例えば約１０μｍから約１００μｍ、約２０μｍから約１００μｍ、約３０μｍから約１００μｍ、約４０μｍから約１００μｍ、約１０μｍから約９０μｍ、約１０μｍから約８０μｍ、約１０μｍから約７０μｍ、約１０μｍから約６０μｍ、又は約１０μｍから約５０μｍの範囲）の厚みを有してよい。
【０１７２】
ヒートシンク２０１ａ、２０２ａは固体又は多孔性の設計構成であってよい。適する物質にはアルミニウム、ブロンズ、炭素又はグラファイト、ステンレス鋼等が挙げられるがこれらに限定されない。ヒートシンクの寸法は光発色性ガラスシートの大きさに対応するために十分であるように、及びヒートシンクの温度を大きく変化させることなく効率的及び効果的に熱を伝達できるように、設計してよい。ヒートシンク２０１ａ及び／又はヒートシンク２０２ａが多孔性である場合、それらはガスを流動するための追加的な開孔部又は孔部をなお包含してよく、又は流れをもたらすために多孔性構造を使用してよく、その両方であってもよい。一部の実施形態においては、ヒートシンクは、図２３から図２５及び後述部分で更に詳述する、ヒートシンクの温度を制御するために流体の流れを可能とする通路を更に含む。
【０１７３】
従来技術の高いガス流速を排除することで、空隙にガスを提供するためのヒートシンク表面内に図２１に示す通り極めて小型の開孔部又は孔部２０６の使用が可能となり得る
。一部の実施形態においては、開孔部は最も小さい方向に計測した場合（例えば環状開孔部の場合は直径）、２ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．２５ｍｍ未満、又は、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下、５０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下又は１０μｍ以下であってよい。一部の実施形態においては、開孔部は約（例えば±１％）１０μｍから約１ｍｍ、約２０μｍから約１ｍｍ、約５０μｍから約１ｍｍである。
【０１７４】
隣接する開孔部２０６の間のスペーシングは開口部の端から端まで計測して約（例えば±１％）１０μｍから約３ｍｍ、約２０μｍから約２ｍｍ、又は約５０μｍから約１ｍｍであることができる。小型の開孔部又は孔部は個々の流量制限器として機能してよく、高性能のガスベアリング型の力学特性、例えば高レベルの剛性及びシートを位置付けて空隙の大きさを制御するためのシートの支持の一貫性を与え、これにより応力の複屈折を回避又は低減するための熱強化作用の高い均質性をもたらす。更に、極めて小型の孔部又は開孔部を使用してよいため、空隙を渡るシート表面に対面するヒートシンクの表面における固体材料の相対量を最大限にでき、これにより伝導性の熱流を増大することができる。
【０１７５】
種々の実施形態によれば、空隙２０４ａ、２０４ｂにガスを提供し、望ましくは、ヒートシンク表面２０１ｂ、２０２ｂに対して法線方向に近い方向で並ぶ開孔部２０６を用いるための唯一のパスとしてこのような開孔部２０６を使用することにより、確実に、空気ベアリング型の力学特性が至適化され、より大きい開孔部からの、又はシート２００に隣接するヒートシンク表面２０１ｂ、２０２ｂを通過する以外の熱源からのガス流による、又は、他の過剰な横方向の流れによる相殺がなくなる。他の実施形態においては、ガスは、例えば開孔部２０６又は孔部に加えて、他の熱源を介して空隙２０４ａ、２０４ｂに提供されてよい。したがって、本開示の態様は、例えば従来の対流テンパリングプロセスと相対比較して、低いガス流及び固体−ガス−固体の伝導の使用により、電力及びエネルギーの節約を可能にする。
【０１７６】
図２２から図２５は、本開示による光発色性ガラス強化システム３００のある例示の実施形態を示す。図２２はシステム３００の断面概略図を示し、ここで、光発色性ガラスシートはガスを介したガスベアリングから光発色性ガラスシート内への熱の伝導を介して加熱され、及び／又は、ガスを介した光発色性ガラスシートから伝導ヒートシンク内への熱の伝導を介して冷却されることができる。当該器具はホットゾーン３１０、コールドゾーン３３０及び遷移ガスベアリング３２０を包含する。遷移ガスベアリング３２０は光発色性ガラスとベアリングとの間に接触が生じないか、実質的に生じないように光発色性ガラス物品（例えば光発色性ガラスシート４００ａ）をホットゾーン３１０からコールドゾーン３３０に向けて移動又は指向させる。ホットゾーン３１０はホットゾーンプレナム３１８から各々送られるガスベアリング３１２を有し、ベアリング３１２はベアリング３１２を通過して孔部内に挿入されたカートリッジヒーター３１４を有し、これは所望の開始プロセス温度にまでホットゾーンガスベアリング３１２を加熱する働きを有する。光発色性ガラスシート（ホットゾーン）４００ａはホットゾーンガスベアリング３１２の間に、それを所望の冷却前温度（例えば遷移温度より上）とするまで十分長い時間に渡り保持される。
【０１７７】
一部の実施形態においては、ホットゾーン内でシートを加熱することは薄層のガスバリアを通るヒートシンクからの熱の伝導を介して主に行ってよい。ホットゾーン内で使用する伝導加熱プロセスは本明細書に記載した冷却プロセスと同様であるがその逆であることができる（例えば熱を光発色性ガラスシート内部に導入する）。光発色性ガラスシートの大型の小片をシステム３００内で熱的にプロセシングできる。例えば、０．５メートル超、１．０メートル超又は２．０メートル超の幅又は長さを有する光発色性ガラスシートの小片を本明細書に開示したシステム３００を用いて加熱及び／又は冷却することができるが、これらに限定されない。
【０１７８】
一部の実施形態においては、光発色性ガラスシート４００ａは比較的緩徐に加熱してよく、光発色性ガラスシート４００ａ内部へのホットガスベアリング３１２からの熱放射はこの目的のためには十分であることから、ホットゾーンガスベアリング３１２の外側表面と光発色性ガラスシート４００ａの表面との間の空隙３１６は０．０５″（１．２７ｍｍ）から０．１２５″（３．１７５ｍｍ）以上の大きさで比較的大きくてよい。他の実施形態においては、ホットゾーンの空隙の大きさは側面当たり１５０マイクロメートル、側面当たり２００マイクロメートル、側面当たり３００マイクロメートル、側面当たり４００マイクロメートル、又は側面当たり５００マイクロメートルもの小ささであってよい。より小さい空隙はベアリングにより良好な「剛性」、即ち光発色性ガラスを集中させることにより光発色性ガラスがまだ軟質である間に平坦化する能力を保有せしめるという理由から、一部の実施形態においては、好都合である場合がある。一部の実施形態においては、プロセスは例えばガスベアリング３１２により供給される圧力を介して初期加熱工程において光発色性ガラスシートを再形成、即ちこれらを平坦化してよい。より小さい空隙は又、０．７ｍｍ超、１．１ｍｍ超又は２．０ｍｍ超の厚みを有する光発色性ガラスシート４００ａを光発色性ガラスシート４００ａの変形を伴うことなく３分以下、２分以下又は１分以下、５００℃、５５０℃又は６００℃より高温まで加熱するためにも好都合である場合がある。このような短い加熱時間（フラッシュ加熱）はなお所望の光発色性特性をもたらし、光発色性ガラスシートの生産の間の低減されたエネルギー消費、低減された生産時間等に関して好都合である。一部の実施形態においては、上部及び下部のホットゾーンベアリングは、連続的に空隙の幅を変えるため、又は、空隙が大きい場合は光発色性ガラスをホットゾーン内まで運び、その後空隙を圧縮又は低減して光発色性ガラスがまだ軟質である間に平坦化するために、アクチュエーター上にあってもよい。
【０１７９】
プロセス温度は光発色性ガラスの組成、光発色性ガラスの厚み、光発色性ガラス特性（ＣＴＥ等）及び所望のレベルの強化を包含する多くの要因に依存している。一般的に、開始プロセス温度は光発色性ガラス遷移温度とリトルトン軟化点との間の任意の値であってもよく、又は、一部の実施形態においては更に高温であってよい。例えば、システム３００は光発色性ガラスシート４００ａを約（例えば±１％）６４０℃から約７３０℃の間、又は約６９０℃から約７３０℃の間の温度まで加熱する。一部の実施形態においては、システム３００は光発色性ガラスシート４００ａを約（例えば±１％）６２０℃から約８００℃、約６４０℃から約７７０℃、約６６０℃から約７５０℃、約６８０℃から約７５０℃、約６９０℃から約７４０℃、又は約６９０℃から約７３０℃の温度まで加熱する。他の実施形態においては、システム３００は光発色性ガラスシート４００ａを約４５０℃から約８５０℃の温度まで加熱する。
【０１８０】
光発色性ガラスシート４００ａはその所望の開始プロセス温度（例えば４５０℃、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃、８００℃又は８５０℃より高温であって光発色性ガラス軟化温度より低温）まで加熱され、次に任意の適切な手段を用いてホットゾーン３１０からコールドゾーン３３０まで移動される。光発色性ガラスは短い時間、例えば３分以下、２分以下、又は１分以下、その所望の開始プロセス温度まで加熱することができる。一部の実施形態においては、光発色性ガラスシート４００ａをホットゾーン３１０からコールドゾーン３３０まで移動することは例えば、（１）光発色性ガラスシートに作用している重力が強制的にコールドゾーンまで移動させるように全組立物を傾けること、（２）ホットゾーン３１０の最も左側の出口からのガス流を遮断することにより（本実施形態においてはこれらの側は囲い込まれている）、ガスベアリング全てから発生しているガスの全てを強制的にコールドゾーンの最も右側の出口から出し、かつ光発色性ガラスシート４００ａ上に流体の力が及ぶようにし、かつそれがコールドゾーン３３０へ移動させるようにすること、又は（３）（１）と（２）の組み合わせにより、達成してよい。
【０１８１】
遷移ガスベアリング３２０は遷移ベアリングプレナム３２８によりガスと共に供給してよい。遷移ガスベアリング３２０の表面後方の固体物質の厚みは薄く、低熱質量及び／又は低熱伝導率のものであってよく、これによりホットゾーン３１０からコールドゾーン３３０までの低減された熱伝導をもたらす。遷移ガスベアリング３２０は２つのゾーン３１０及び３３０の間のサーマルブレイク又は遷移として働いてよく、ホットゾーンのより大きい空隙３１６からコールドゾーン３３０の小さい空隙３３６に至る遷移として働いてよい。更に、遷移ガスベアリング３２０の低い熱質量及び／又は低い熱伝導率は熱伝達の量を制限し、したがって遷移ガスベアリング３２０を通過する際に光発色性ガラスシート４００ａにより冷却が経験される。
【０１８２】
一旦光発色性ガラスシート（コールドゾーン）４００ｂがコールドゾーン３３０内に、次いでチャネル３３０ａ内に移動すると、停止ゲート３４１として示す機械的停止又は任意の他の遮蔽機序により右側の出口から出ることを停止する。中央部が光発色性ガラス遷移を通過するために十分な程度まで光発色性ガラスシート４００ｂが冷却した後（例えば１ｍｍの厚みの光発色性ガラスの場合、約４９０℃未満まで、この例においては表面温度約３４０℃、中央部と表面との温度差約１５０℃に相当）、停止ゲート３４１は移動してコールドゾーンチャネル３３０ａの遮蔽を解除してよく、次に光発色性ガラスシート４００ｂをシステム３００から除去してよい。所望により、光発色性ガラスシート４００ｂは、除去前にほぼ室温となるまでコールドゾーン３３０内に残存させてよい。
【０１８３】
上記した通り、ホットゾーン３１０内において光発色性ガラスシート４００を光発色性ガラスシートの光発色性ガラス遷移温度より高温にまで加熱する。図２２に示す実施形態において、コールドゾーン３３０は開口部３３０ｂを通過して加熱された光発色性ガラスシート４００ｂを受領し、光発色性ガラスシート４００ｂを運搬し、かつコールドゾーン中の光発色性ガラスシート４００ｂを冷却するためのチャネル３３０ａを包含する。１つ以上の実施形態において、チャネル３３０ａは、ガスベアリング、ローラーホイール、コンベヤーベルト又はコールドゾーンを通過して光発色性ガラスシートを物理的に輸送する他の手段を包含してよい運搬システムを包含する。図２２に示す通り、コールドゾーン３３０はホットゾーンプレナム３１８及び遷移プレナム３２８から離れているプレナム３３８内に供給されている、ガスベアリング３３２を包含する。
【０１８４】
図２２に示す通り、コールドゾーン３３０はチャネル３３０ａに隣接して配置された１つ以上のヒートシンク３３１を包含する。２つのヒートシンクを使用する場合、そのヒートシンクはチャネル空隙３３０ａを挟んで相互に対面する、チャネル３３０ａの対向側面上に配置してよい。一部の実施形態においては、ヒートシンクはガスベアリング３３２の部分を形成する複数の開孔部３３１ａを包含し、コールドゾーン３３０のコールドガスベアリング３３２の表面は２つのヒートシンク表面として機能する。チャネル３３０ａ内の低い空気流速及びチャネル空隙３３０ａの小さいサイズに起因して、光発色性ガラスシート４００ｂはヒートシンク表面に光発色性ガラスシート４００ｂが接触することなく、主に光発色性ガラスシートから空隙を通過して固体ヒートシンク３３１内部に至る熱の伝導によりコールドゾーン３３０内で冷却される。
【０１８５】
一部の実施形態においては、ヒートシンク及び／又はその表面をセグメント化してよい。上記した通り、一部の実施形態においては、ヒートシンクは多孔性であってよく、そのような実施形態においては、ガスベアリング３３２のためのガスが送達される際に通過する開孔部は多孔性ヒートシンクの孔部である。複数の開孔部３３２ｂ、ガス源及びチャネル空隙３３０ａは流体連絡していてよい。一部の実施形態においては、ガスは開孔部３３１ａを通過して流動し、チャネル空隙３３０ａにおいてガスのクッション、層又はベアリングを形成する。一部の実施形態のガスクッションは光発色性ガラスシート４００ｂがヒートシンク３３１の表面に接触することを防止する。ガスはまた、光発色性ガラスシート４００ｂが対流よりはむしろ伝導により冷却される際に通過するガスとして機能する。
【０１８６】
冷却は空隙を通過する固体から固体への熱伝導により本質的に生じるため、対流優勢の冷却には存在しない問題点を論じる必要がある可能性がある。例えば、大型の薄型シートのテンパリングの場合、シートは、（１）場合により対流系クエンチングにおいて典型的に使用されるより高い速度においてコールドゾーン内に急速に導入してよく、及び／又は
（２）プロセスを疑似連続様式で運転し、その場合、複数のシートを次から次へと連続ストリーム中で間の空間がほぼ無い状態で加熱及び冷却し、そこではヒートシンクを能動的に冷却して熱平衡に達することにより大型のシートの先端と後縁が同様の熱履歴を有するようにする。
【０１８７】
一部の実施形態においては、開孔部３３１ａを通過するガス流がヒートシンクを冷却する。一部の実施形態においては、開孔部を通過するガス流は光発色性ガラスから空隙を通過してヒートシンクに至る熱伝導を促進すると同時に又、ヒートシンク３３１を冷却する。一部の例においては、別のガス又は流体を用いてヒートシンク３３１を冷却してよい。例えばヒートシンク３３１はヒートシンク３３１を冷却するために自体を通過させて冷却流体を流すための通路３３４を包含してよく、これは図２３に関してより詳細に説明されている。通路３３４は囲われることができる。
【０１８８】
２つのヒートシンクを用いる場合（即ち、第１のヒートシンク及び第２のヒートシンク）、１つ以上のガス源を使用することによりチャネル空隙３３０ａにガスを提供してよい。
ガス源は相互に同じガス又は異なるガスを包含してよい。したがってチャネル空隙３３０ａは、１種のガス、異なるガス源又は同じガス源からのガスの混合物を包含してよい。例示のガスは空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム又は他の希ガス、水素及びこれらの種々の組み合わせを包含する。ガスは、光発色性ガラスシート４００ｂを伝導的に冷却し始める直前にそのガスがチャネル３３０ａに入るときのその熱伝導率により説明できる。一部の例においては、ガスは約（例えば±１％）０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、約０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、又は約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有してよい。
【０１８９】
本明細書に記載したプロセス及びシステムは高い熱伝達率を可能にし、これは上記において論じた通り、超薄型光発色性ガラスシートであっても内部に強化可能な程度の温度差をもたらす。ガスとして空気を使用し、光発色性ガラスシートとヒートシンクとの間の空隙を用いた場合、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０、１０００及び１２００ｋＷ／ｍ２以上もの高い熱伝達率が伝導のみを介して可能となる。ヘリウム又は水素を用いると、５０００ｋＷ／ｍ２以上の熱伝達率が達成できる。
【０１９０】
１つ以上の実施形態のヒートシンク３３１は固定されてよく、又は可動とすることによりチャネル空隙３３０ａの厚みを変更してもよい。光発色性ガラスシート４００ｂの厚みはチャネル空隙３３０ａの厚みの約０．４倍から約０．６倍の厚みの範囲であってよく、これはヒートシンク３３１の対向する表面（例えば図２２の配置におけるヒートシンク３３１の上部及び下部の表面）の間の距離として定義される。一部の例においては、チャネル空隙は、加熱された光発色性ガラスシートが対流によるよりはむしろ伝導により冷却されるように十分な厚みを有するように設計される。
【０１９１】
一部の実施形態においては、チャネル空隙は光発色性ガラスシート４００ｂがチャネル３３０ａを通過して運搬されるかその内部に位置している場合に、光発色性ガラスシート４００ｂの主要面とヒートシンク表面の間の距離（例えば上記で論じた空隙の大きさ）が約（例えば±１％）１００μｍ以上（例えば約１００μｍから約２００μｍ、約１００μｍから約１９０μｍ、約１００μｍから約１８０μｍ、約１００μｍから約１７０μｍ、約１００μｍから約１６０μｍ、約１００μｍから約１５０μｍ、約１１０μｍから約２００μｍ、約１２０μｍから約２００μｍ、約１３０μｍから約２００μｍ、又は約１４０μｍから約２００μｍの範囲）となるような厚みを有してよい。一部の実施形態においては、チャネル空隙は、光発色性ガラスシート４００ｂがチャネルを通過して運搬される場合に、光発色性ガラスシートとヒートシンク表面（当該空隙又は空隙３３６）との間の距離が約（例えば±１％）１００μｍ以下（例えば約１０μｍから約１００μｍ、約２０μｍから約１００μｍ、約３０μｍから約１００μｍ、約４０μｍから約１００μｍ、約１０μｍから約９０μｍ、約１０μｍから約８０μｍ、約１０μｍから約７０μｍ、約１０μｍから約６０μｍ、又は約１０μｍから約５０μｍの範囲）となるような厚みを有してよい。チャネル空隙３３０ａの総厚みは光発色性ガラスシート４００ｂの厚みに依存しているが、一般的にヒートシンク表面と光発色性ガラスシートとの間の距離の２倍に光発色性ガラスシートの厚みを加えたものとして特徴付けることができる。一部の実施形態においては、光発色性ガラスシートとヒートシンクとの間の距離又は空隙３３６は等しくなくてよい。そのような実施形態においては、チャネル空隙３３０ａの総厚みは光発色性ガラスシートと各ヒートシンク表面との間の距離と光発色性ガラスシートの厚みとの合計として特徴付けてよい。
【０１９２】
一部の例においては、チャネル空隙の総厚みは約（例えば±１％）２５００μｍ未満（例えば約１２０μｍから約２５００μｍ、約１５０μｍから約２５００μｍ、約２００μｍから約２５００μｍ、約３００μｍから約２５００μｍ、約４００μｍから約２５００μｍ、約５００μｍから約２５００μｍ、約６００μｍから約２５００μｍ、約７００μｍから約２５００μｍ、約８００μｍから約２５００μｍ、約９００μｍから約２５００μｍ、約１０００μｍから約２５００μｍ、約１２０μｍから約２２５０μｍ、約１２０μｍから約２０００μｍ、約１２０μｍから約１８００μｍ、約１２０μｍから約１６００μｍ、約１２０μｍから約１５００μｍ、約１２０μｍから約１４００μｍ、約１２０μｍから約１３００μｍ、約１２０μｍから約１２００μｍ、又は約１２０μｍから約１０００μｍの範囲）であってよい。一部の例においては、チャネル空隙の総厚みは約２５００μｍ以上（例えば約２５００μｍから約１０，０００μｍ、約２５００μｍから約９，０００μｍ、約２５００μｍから約８，０００μｍ、約２５００μｍから約７，０００μｍ、約２５００μｍから約６，０００μｍ、約２５００μｍから約５，０００μｍ、約２５００μｍから約４，０００μｍ、約２７５０μｍから約１０，０００μｍ、約３０００μｍから約１０，０００μｍ、約３５００μｍから約１０，０００μｍ、約４０００μｍから約１０，０００μｍ、約４５００μｍから約１０，０００μｍ、又は約５０００μｍから約１０，０００μｍの範囲）であってよい。
【０１９３】
ヒートシンク３３１中の開孔部３３１ａはヒートシンク表面に対して垂直に位置付けてよく、又は、ヒートシンク表面に対して垂直方向から２０度以下、例えば約（例えば±１％）１５度以下、約１０度以下、又は約５度以下）の角度に位置付けてよい。
【０１９４】
一部の実施形態においては、ヒートシンク（コールドベアリング３３２）表面の後方の物質は、金属（例えばステンレス鋼、銅、アルミニウム）、セラミックス、炭素等を包含する、高い熱伝達率を有する任意の適切な物質であることができる。この物質は図２２に示す通り、ヒートシンクが比較的多くの熱エネルギーを容易に受容できるように、遷移ベアリング３２０の表面後方の物質と比較して厚みが大きい。例示の実施形態においては、ヒートシンク３３１の物質はステンレス鋼である。
【０１９５】
図２３は、右から左へ逆転しているが図２２に示すものと同様の器具の破断斜視断面図であり、システム３００のコールドゾーン３３０の隣に更に負荷／非負荷ゾーン３４０を含み、それは負荷／非負荷ガスベアリング３４２をそこに位置付けられている光発色性ガラスシート４００ｃと共に含んでいる。更に、図２３の器具はホットゾーン３１０、遷移ベアリング３２０、及びコールドゾーン３３０中にタイトなチャネル空隙（図中に示さず）を用いている。
【０１９６】
図２３中の差し込み図はコールドゾーンガスベアリング３３２ａの別の実施形態を示しており、ここでは、ガスベアリング３２２ａはガスベアリング供給孔部３３３の間のクーラントチャネル３３４により能動的に冷却され、その供給孔部はガスベアリング３２２ａの表面の開孔部に供給する。冷却チャネル３３４はヒートシンクセグメント３３３ｂの間に決定され、後者は一緒に組み立てられてヒートシンク３３１及び光発色性ガラスシート４００ｂに対面するその表面を形成する。
【０１９７】
冷却チャネル３３４はガスベアリング３３２の固体物質中、ヒートシンク３３１の表面に極めて近くに位置付けてよく、固体ベアリング物質の領域はヒートシンク／ガスベアリング表面とクーラントチャネル３３４の表面に最も近い端部との間にあり、クーラントチャネル３３４の表面に最も近い端部と同じ幅を有する。したがって、一部の実施形態においては、クーラントチャネル３３４と光発色性ガラス４００ｂに対面する表面との間のヒートシンク３３１／ガスベアリング３３２ａの固体物質中に低減した断面の領域は無い。この場合、高いガス流速が、ガス流の退避のためにガスノズルのアレイの中央にかなりの空間を設けることを余儀なくするため、典型的な対流ガス冷却機材とは異なる。能動的冷却を用いる場合、ヒートシンク３３１／ガスベアリング３３２ａは光発色性ガラスの表面に最も近い固体物質と相対比較して、ガスノズルの設計の固体物質中に低減された断面の領域を有する。この低減された断面の領域は、シートから戻る大量の加熱ガスのための大容量のパスを与えるためには、能動的冷却流体と処理中の光発色性ガラスシートの間に一般的には位置付けられる。
【０１９８】
図２４は図２３の差し込み図のものと同様のコールドゾーンガスベアリング３３２ｂの更に別の実施形態を示す。この実施形態においては、クーラントチャネル３３４はガスベアリング供給孔部３３３を含有するガスベアリング供給部材３３５と、ガスベアリング３３２の表面に対面する光発色性ガラスシート４００ｂをもたらすガスベアリング対面部材３３７ａとの間に形成される。図２５は図２４の実施形態と同様の構造を有するが、ベアリングプレート部材３３７ｂと光発色性ガラスシート４００ｂとの間に多孔性部材３３９が光発色性ガラスシート４００ｂに対面する表面を形成するように、多孔性部材３３９を有する更に別の代替のコールドゾーンガスベアリング３３２ｃを示す。
【０１９９】
種々の実施形態において、図１６から図２６に関連して本明細書に記載した光発色性ガラス強化プロセス及びシステムは本明細書で論じる光発色性ガラス物品の実施形態の何れかの性質、特徴、寸法、物理的特性等の任意の組み合わせを有する光発色性ガラス物品（例えば光発色性ガラスシート５００）を形成するために使用又は操作してよい点を理解すべきである。
【０２００】
本明細書に記載した熱強化プロセスを行った光発色性ガラスシートをイオン交換に付すことにより更にプロセシングしてその強度を更に増強することができる。本明細書に記載した熱強化された光発色性ガラスの表面をイオン交換することは、一部のそのような意図する実施形態においては、上記した圧縮応力を少なくとも２０ＭＰａ、例えば少なくとも５０ＭＰａ、例えば少なくとも７０ＭＰａ、例えば少なくとも８０ＭＰａ、例えば少なくとも１００ＭＰａ、例えば少なくとも１５０ＭＰａ、例えば少なくとも２００ＭＰａ、例えば少なくとも３００ＭＰａ、例えば少なくとも４００ＭＰａ、例えば少なくとも５００ＭＰａ、例えば少なくとも６００ＭＰａ、及び／又は１ＧＰａ以下、増大させる場合がある。光発色性ガラスシートを熱コンディショニング及び／又は加熱するためのシステム及びプロセス
薄型光発色性ガラスシートを熱強化することに加えて、本明細書に記載したプロセス及びシステムは追加的な熱コンディショニングプロセスのためにも同様に使用できる。本明細書においては冷却を特に論じるが、当該システム及びプロセスは伝導による方法を介して光発色性ガラスシートに熱を伝達するために使用できる。したがって、本開示のプロセスの別の実施形態は対流よりはむしろ伝導によるガスを介した加熱を包含する。そのようなプロセス及び方法７００を図２６のフローチャートにおいて図示する。
【０２０１】
方法７００は２つの主要な工程を包含する。第１工程である工程７１０では少なくとも１つの表面を有する光発色性ガラスシートのような物品を準備する。第２工程である工程７２０では物品の表面の一部分から物品の全表面まで、加熱又は冷却する。工程７２０はサブ部分７２０ａにおいて示される熱源又はヒートシンク源から、又はそこに向けて、ガスを介した対流よりはむしろ伝導により実施され、サブ部分７２０ｂにおける物品又は物品の表面の一部の熱コンディショニング及び／又は光発色性プロセシング（例えば光発色性ガラス内部のハロゲン化銀の結晶の析出）を完了するために十分な程度実施され、工程７２０の冷却／加熱の伝導はサブ部分７２０ｂにおける一部の領域の高い熱伝達率、少なくとも４５０ｋＷ／ｍ２において実施される。
【０２０２】
例えば、物品は対流よりはむしろ伝導により、物品の表面の一部分から物品の全表面（ある面積を有する部分）まで冷却又は加熱することにより、熱コンディショニング及び／又は光発色性プロセシング、即ち、加熱又は冷却されることができ、伝導は物品又は物品の表面の一部分の熱コンディショニング及び／又は光発色性プロセシングを完了するために十分な程度、ヒートシンク又は熱源に向けて、又はそこから、固体と固体の接触を介することなくガスにより媒介され、かつ加熱又は冷却の少なくとも一部の時間の間、平方メートル当たり少なくとも４５０、５５０、６５０、７５０、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１５００、２０００、３０００、４０００又は更には５０００ｋＷ以上の率で伝導を実施する。
【０２０３】
テンパリングに加え、本明細書で論じるシステム及び方法により提供される熱出力伝達の高い率は光発色性ガラスのテンパリング、端部強化の間の加熱及び冷却を含めて熱プロセシング又は全ての種類のコンディショニングを可能とする。更に、熱は伝導により主に抽出されるか送達されるため、表面の平滑さと品質を温存しつつ処理された物品における熱履歴及び熱分布に対して厳密な制御が行われる。したがって、本開示の更に別の態様においては、熱は伝導により主に抽出されるか送達されるため、処理された物品における熱履歴及び熱分布に対して厳密な制御が行われ、なお表面の平滑さと品質が温存される。したがって、空隙を変化させることにより、ヒートシンク／熱源物質を変化させることにより、ヒートシンク／熱源温度を変化させることにより、ガス混合物を変化させることにより、厚みの方向において、及びシート面が横たわる方向においての何れも、応力プロファイル及び／又は強化プロセス及び／又は光発色性プロセシングからのハロゲン化銀結晶の密度を意図的に変化させるために本開示のシステム及び方法を使用することが可能となり、かつこれらは全て、シートが移動する場合のそのパスに沿った、又はシートのパスを横切る位置により、又は潜在的には位置のみではなく時間においても（変数の殆どに対して）、変動させてよい。
【０２０４】
強化光発色性ガラスシートを組み込んだ装置、製品及び構造物
本明細書で論じる強化光発色性ガラス物品及びシートは広範な範囲の物品、装置、製品、構造物等に広範に使用できる。
【０２０５】
図２７を参照すれば、構造物１０１０、例えばビル、家屋、車両等は、窓、壁の一部（例えば表面）、間仕切り等の形態の光発色性ガラス物品１０１２を包含する。意図する実施形態において、光発色性ガラス物品１０１２は、光発色性ガラス物品１０１２が本明細書に開示したその内側への正の引張応力により均衡されたその表面上又はその近傍に、負の引張応力を有するように、強化してよい。更に、光発色性ガラス物品１０１２は、比較的高含量の二酸化ケイ素、例えば少なくとも７０重量％、例えば少なくとも７５重量％の二酸化ケイ素を有することにより、屋外環境に存在する可能性がある化学物質及び／又は腐食に対して抵抗性の組成物を有してよい。ある例示の実施形態によれば、光発色性ガラス物品１０１２は、その厚みに対して直交する主要面（一般的に図４に示すシート５００参照）を有し、その主要面は他の用途（例えばレンズ、電池組成物等）で用いられる光発色性ガラス物品と相対比較して広い面積（例えば少なくとも５ｃｍ２、少なくとも９ｃｍ２、少なくとも１５ｃｍ２、少なくとも５０ｃｍ２、少なくとも２５０ｃｍ２）を有する。意図する実施形態において、光発色性ガラス物品１０１２を通過する全光透過性は、光発色性ガラス物品１０１２が本明細書に開示した厚み、例えば５ｃｍ未満、３ｃｍ未満、２ｃｍ未満、１．７５ｃｍ未満、１．５ｃｍ未満、１ｃｍ未満、５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１．７５ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．８ｍｍ未満、０．６ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．４ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、及び／又は少なくとも１０マイクロメートル、例えば少なくとも５０マイクロメートルの厚みを有する場合、約３００ｎｍから約８００ｎｍの波長で少なくとも約５０％（例えば少なくとも６５％、少なくとも７５％）である。
【０２０６】
光発色性ガラス物品１０１２の薄い厚みは、本明細書に開示した本発明のプロセスにより与えられる光発色性ガラス物品１０１２の高度な強度のため、建築物、自動車、又は他の従来物品の関連用途において、光発色性ガラス物品１０１２の機能を損なわない。薄型の光発色性ガラス物品１０１２は、光発色性ガラス物品１０１２が従来のそのような物品よりも軽量であり、相当する全体構造の重量を低減することから、そのような建築用、自動車用、又は他の用途において特に有用である場合がある。自動車用には、結果はより大きい燃料効率である場合がある。ビル用途には、結果はより堅牢であるか、資源集中型ではない構造である場合がある。別の意図する実施形態において、本明細書に開示した光発色性ガラス物品は、より少ない程度、より大きい厚み、低い光透過性の領域を有してよく、及び／又は例えば図２７から図２８に関して開示したような異なる用途で使用してよい。
【０２０７】
図２８を参照すれば、本明細書に開示したプロセスに従って製造され、及び／又は本明細書に開示した応力プロファイル、構造及び／又は物理的特性の任意の組み合わせを有する光発色性ガラス物品１３１０は、湾曲した及び／又は可変の断面寸法Ｄを有する。そのような物品は寸法Ｄの平均として、又は寸法Ｄの最大値として本明細書に開示した厚みを有してよい。ガラス物品１３１０を曲がったシートとして示すが、他の形状、例えばより複雑な形状を本明細書に開示したプロセスにより強化してよい。意図する実施形態において、光発色性ガラス物品１３１０は自動車用の窓（例えばサンルーフ）として、レンズとして、コンテナとして、又は他の用途のために使用してよい。
【０２０８】
種々の実施形態において、本明細書に開示したプロセスに従って製造された、及び／又は本明細書に開示した応力プロファイル、構造及び／又は物理的特性の任意の組み合わせを有する光発色性ガラス物質は、光発色性ガラス−重合体−中間層−ガラス積層物、例えば多くの自動車用ガラスのサイドライトにおいて使用されているような少なくとも１つのシートを形成するために有用である。より強力でより薄い積層物が製造でき、その結果重量と費用が節約でき、燃料効率が上昇する。望ましくは、熱強化薄型シートをコールドベンド（一般的に図２８参照）し、成形済みのより厚い光発色性ガラスに積層してよく、これにより薄型シートのホット形成／形状化の何れも要することなく簡単で信頼性のある製造プロセスが得られる。
【０２０９】
熱強化光発色性ガラスシート用の光発色性ガラス
論じたシステム及び方法は広範な種類の光発色性ガラス物質を熱コンディショニング、強化、テンパリング、及び／又は光発色プロセシングするために使用してよい。
【０２１０】
本明細書に記載したプロセス及びシステムは一般的にほとんどいかなる光発色性ガラス組成物と共に使用してよく、一部の実施形態は光発色性積層物と共に使用できる。種々の実施形態において、当該プロセスは高いＣＴＥを有する光発色性ガラス組成物と共に使用できる。実施形態においては、本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラスは、アルカリアルミノシリケート、例えばほうアルミノけい酸、例えばＣｏｒｎｉｎｇ社のＰｈｏｔｏｇｒａｙ（登録商標）ガラス、Ｐｈｏｔｏｂｒｏｗｎ（登録商標）ガラス、「Ｐｈｏｔｏｇｒａｙ」Ｅｘｔｒａガラス及び「Ｐｈｏｔｏｂｒｏｗｎ」Ｅｘｔｒａガラス等を包含する。一部の実施形態においては、本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラスは４０×１０−７／℃超、５０×１０−７／℃超、６０×１０−７／℃超、７０×１０−７／℃超、８０×１０−７／℃超、又は９０×１０−７／℃超のＣＴＥを有する。
【０２１１】
一部の用途及び実施形態において、本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラス（例えば光発色性ガラスシート５００）は化学的耐容性のために設計された組成物を有してよい。一部のそのような実施形態において、この組成物は少なくとも２０重量％二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも５重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７重量％の酸化アルミニウム、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ホウ素を含む。このような組成物の従来の物品は高深度まで化学的にテンパリングすることが困難である場合があり、及び／又は、例えば従来のプロセスの脆弱さと力に起因して薄い厚みに対して負の表面引張応力の十分な大きさまでは、従来のプロセスにより熱的にテンパリングすることが、不可能ではないにしても困難である場合がある。しかしながら、意図する実施形態において、本明細書に開示した本発明のプロセスはそのような組成物を用いて強化光発色性ガラス物品又はシート、例えば光発色性ガラスシート５００をもたらし、その場合、負の引張応力は第１及び第２の表面（例えば光発色性ガラスシート５００の表面５１０、５２０）の少なくとも１つから強化光発色性ガラスシートの厚みの少なくとも１０％、例えば厚みの少なくとも１２％、厚みの１５％、厚みの１８％、厚みの２０％の距離まで、対応する強化光発色性ガラスシート内部に伸長する。
【０２１２】
一部の実施形態においては、本明細書で論じた通り強化した光発色性ガラスシート及び物品は光発色性ガラスシートの熱強化及び／又は光発色プロセシングの前に光発色性ガラス上に置かれるコーティング１つ以上を有する。本明細書で論じたプロセスはコーティング１つ以上を有する強化光発色性ガラスシートを製造するために使用でき、かつ一部のそのような実施形態においては、コーティングは、熱強化及び／又は光発色プロセシングの前に光発色性ガラス上に置かれ、熱強化及び／又は光発色プロセシングにより影響されない。本開示の光発色性ガラスシート上で好都合に温存される特定のコーティングはＬｏｗ−Ｅコーティング、反射コーティング、抗反射コーティング、抗指紋コーティング、カットオフフィルター、熱分解コーティング等を包含する。
【０２１３】
ある例示の実施形態によれば、本明細書で論じる光発色性ガラスシート又は物品は、ほうアルミノけい酸光発色性ガラスである。一部の実施形態においては本明細書で論じる光発色性ガラスシート又は物品、例えば図２７及び２８に示す物品１０１２及び１３１０は、一般的にほうアルミノけい酸ガラスであるが、しかしなお、本明細書に開示した応力プロファイル及び構造を有する。そのような組成物は光発色性ガラスの緩和の程度を低減し、光発色性ガラスへのトランジスタのカップリングを促進する場合がある。一部の実施形態においては、本明細書で論じる光発色性ガラスシート／物品は可撓性光発色性ガラスシートである。他の実施形態においては、本明細書で論じる光発色性ガラスシート／物品は２つ以上の光発色性ガラスシートの積層物を含む。
【０２１４】
一部の意図する実施形態において、本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラス（例えば光発色性ガラスシート５００）はアモルファス基板を包含してよい。本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラス（例えば光発色性ガラスシート５００）は、アルカリ含有ホウケイ酸光発色性ガラスを包含してよい。１つ以上の実施形態において、本明細書において論じたプロセス及びシステムを介して強化した光発色性ガラス（例えば光発色性ガラスシート５００）は、イオン交換されていない部分において、モルパーセント（モル％）で、ＳｉＯ２約（例えば±１％）２０モル％から約６５モル％の範囲、Ａｌ２Ｏ３約５モル％から約２５モル％の範囲、Ｂ２Ｏ３約０１０モル％から約２５モル％の範囲、Ｒ２Ｏ約０モル％から約２０モル％の範囲、ＲＯ約０モル％から約１５モル％の範囲、Ａｇ約０．１モル％から約０．５モル％の範囲、ハロゲン化物約０．１モル％から約０．５モル％の範囲、及び／又はＣｕＯ約０．００１モル％から０．０５モル％の範囲を包含する組成を有する光発色性ガラスを包含してよい。一部の意図する実施形態において、当該組成物はＺｒＯ２約０モル％から約１０モル％の範囲、及びＴｉＯ２約０モル％から約５モル％の範囲の何れか一方又は両方を包含してよい。一部の意図する実施形態において、当該組成物はＮｉＯ約０モル％から約０．５モル％の範囲、及び／又はＣｏ３Ｏ４約０モル％から約０．１モル％の範囲を包含してよい。
【０２１５】
一部の意図する実施形態において、本明細書で論じる強化光発色性ガラスシート又は物品の強化ために使用される組成物は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ及びＳｎＯ２を包含する群から選択される、少なくとも１つの清澄剤０モル％から２モル％を用いてバッチ化してよい。１つ以上の実施形態による光発色性ガラス組成物は、約０モル％から約２モル％、約０モル％から約１モル％、約０．１モル％から約２モル％、約０．１モル％から約１モル％、又は約１モル％から約２モル％の範囲のＳｎＯ２を更に包含してよい。強化光発色性ガラスシート５００のための本明細書に開示した光発色性ガラス組成物は、一部の実施形態においてＰｂ、Ａｓ２Ｏ３及び／又はＳｂ２Ｏ３を実質的に含まない。
【０２１６】
意図する実施形態において、本明細書で論じる強化光発色性ガラスシート又は物品は、イオン交換プロセスにより更に強化されるアルカリほうアルミノけい酸光発色性ガラス組成物を包含してよい。１つの例示の光発色性ガラス組成物はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３を含み、ここで（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３）≧２５モル％、及び／又はＢ２Ｏ３≧１０モル％である。ある実施形態においては、光発色性ガラス組成物は少なくとも５モル％のＲ２Ｏを含む。別の実施形態においては、本明細書で論じる強化光発色性ガラスシート又は物品は１つ以上のアルカリ土類酸化物を有する光発色性ガラス組成物を包含してよい。適する光発色性ガラス組成物は、一部の実施形態においては更にＫ２Ｏ、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも１つを含む。特定の実施形態においては、本明細書で論じる強化光発色性ガラスシート又は物品において使用される光発色性ガラス組成物は光発色性構成成分としての銀及び塩化物及び臭化物の内容物、及び、０．２７重量％から０．３８重量％のＮｉＯ、０．０３５重量％から０．０６０重量％のＣｏ３Ｏ４をＮｉＯ：Ｃｏ３Ｏ４重量比で少なくとも６：１で含有するＲ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２基材組成物を含むことができる。
【０２１７】
本明細書で論じる強化光発色性ガラスシート又は物品に適する、別の例示の光発色性ガラス組成物は光発色性構成成分を除外して、２０重量％から６５重量％のＳｉＯ２、５重量％から２５重量％のＡｌ２Ｏ３、１４重量％から２３重量％のＢ２Ｏ３、０重量％から２．５重量％のＬｉ２Ｏ、０重量％から９重量％のＮａ２Ｏ、０重量％から１７重量％のＫ２Ｏ、８重量％から２０重量％のＲ２Ｏ、０重量％から６重量％のＺｒＯ２、及び０重量％から３重量％のＴｉＯ２を含む。光発色性構成成分は、０．１５重量％から０．３重量％、０．１重量％から０．２５重量％のＣｌ、０．１重量％から０．２重量％のＢｒ及び０．００４重量％から０．０２重量％のＣｕＯを包含する。特に意図される実施形態において、希土類元素を含まない強化光発色性ガラスシート又は物品に適するほうアルミノけい酸光発色性ガラス組成物は、酸化物に基づく重量パーセント（重量％）で、４８≦ＳｉＯ２≦５８、１５≦Ｂ２Ｏ３≦２１、５≦Ａｌ２Ｏ３≦９、２．５≦ＺｒＯ２≦６．５、２≦Ｌｉ２Ｏ≦４、０≦Ｎａ２Ｏ≦３、３≦Ｋ２Ｏ≦１０、０≦ＭｇＯ≦２、０≦ＣａＯ≦２、０≦ＳｒＯ≦２、０≦ＢａＯ≦２、０≦ＴｉＯ２≦２．５、２≦Ｎｂ２Ｏ５≦４．５、並びにガラスマトリックスに対する重量パーセント（重量％）で０．１００≦Ａｇ≦０．２５０、０．２００≦Ｃｌ≦０．５００、０．０１００≦Ｂｒ≦０．３００、及び０．００５０≦ＣｕＯ≦０．０１１０を含む複数の光発色剤を含む。
【０２１８】
フロート形成可能な強化光発色性ガラスシート又は物品は平滑な表面及び一貫した厚みを特徴とし、典型的にはスズよりなる溶融金属床の上に溶融光発色性ガラスをフロートさせることにより作製されてよい。例示のプロセスにおいて、溶融スズ床の表面上に供給される溶融光発色性ガラスはフロート光発色性ガラスリボンを形成する。光発色性ガラスリボンがスズ浴に沿って流動するに従い、温度は徐々に低下し、最終的には光発色性ガラスリボンは固化して固体の光発色性ガラス物品となり、これをスズからローラー上に引き上げることができる。光発色性ガラス物品を浴外に出して更に冷却してアニーリングすることにより内部応力を低減することができる。
【０２１９】
ダウンドロープロセスは比較的無処理の表面を有し、一貫した厚みを有する光発色性ガラス物品を製造する。光発色性ガラス物品の平均の曲げ強さは表面欠陥の量と大きさにより制御されるため、最小限の接触を有する無処理表面はより高い初期強度を有する。次に、この高い強度の光発色性ガラス物品を更に強化（例えば化学的に）すると、得られる強度はラップ及びポリッシュの済んだ表面を有する光発色性ガラス物品の強度よりも高値となり得る。ダウンドローされた光発色性ガラス物品を約２ｍｍ未満の厚みにまでドローしてよい。更に、ダウンドローされた光発色性ガラス物品は、費用の掛かる研削及び研磨を行うことなくその最終用途において使用できる極めて平坦で平滑な表面を有する。
【０２２０】
フュージョンドロープロセスは、例えば、溶融した光発色性ガラス原料を受容するためのチャネルを有するドローイングタンクを用いる。チャネルはチャネルの両側上にチャネルの長さに沿って上部で開口している堰を有する。チャネルが溶融物質で充填されると、溶融光発色性ガラスが堰を超えて流れ出る。重量により、溶融光発色性ガラスは２枚の流動光発色性ガラスフィルムとしてドローイングタンクの外側表面を流れ降りる。ドローイングタンクのこれらの外側表面は下方内側に向けて伸長することによりそれらはドローイングタンクの下の端部で合流する。２つの流動光発色性ガラスフィルムはこの端部で合流し、融合して単一の流動光発色性ガラス物品を形成する。フュージョンドロー法は、チャネル上を流動する２枚の光発色性ガラスフィルムが融合するために、結果として生じる光発色性ガラス物品の外側表面の何れも器具のいかなる部分とも接触しない点において好都合である。即ち、フュージョンドローされた光発色性ガラス物品の表面特性はそのような接触の影響を受けない。
【０２２１】
スロットドロープロセスはフュージョンドロー法とは異なる。スロットドロープロセスにおいては、溶融原料である光発色性ガラスをドローイングタンクに供給する。ドローイングタンクの底部はオープンスロットを有し、これはスロットの長さに渡って伸びるノズルを有する。溶融光発色性ガラスはスロット／ノズルを通過して流動し、連続した光発色性ガラス物品として下方にドローされ、アニーリング領域に至る。
【０２２２】
一部の実施形態においては、光発色性ガラス物品は参照により内容全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第８，７１３，９７２号、米国特許第９，００３，８３５号、米国特許公開第２０１５／００２７１６９号、及び米国特許公開第２００５／００９９６１８号の各明細書に記載の薄層圧延プロセスを用いて形成してよい。より詳細には、光発色性ガラス物品は、溶融光発色性ガラスの垂直の流れを供給すること、表面温度が約５００℃以上又は約６００℃以上に維持されている一対の成形ロールを用いて溶融光発色性ガラスの供給流を成形することにより成形された厚みを有する形成した光発色性ガラスリボンを成形すること、表面温度が約４００℃以下に維持された一対のサイジングロールを用いて光発色性ガラスの成形されたリボンをサイジングすることにより成形された厚み未満の所望の厚み及び所望の厚み一貫性を有するサイジングされた光発色性ガラスリボンを製造することにより成形してよい。光発色性ガラスリボンを成形するために使用される器具は、溶融光発色性ガラスの供給流を供給するための光発色性ガラス供給装置、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、成形ロールが相互に近接してスペーシングされ、光発色性ガラス供給装置の垂直下方に位置するガラス成形空隙を有する成形ロール間に光発色性ガラス成形空隙を画定し、これにより溶融光発色性ガラスの供給流が受領され成形ロール間で溶融光発色性ガラスの供給流が薄層化されることにより、成形された厚みを有する成形された光発色性ガラスリボンを成形する、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、サイジングロールが相互に近接してスペーシングされ、成形ロールの垂直下方に位置するガラスサイジング空隙を有するサイジングロール間にガラスサイジング空隙を画定し、これにより成形された光発色性ガラスリボンが受領され成形された光発色性ガラスリボンが薄層化されることにより、所望の厚み及び所望の厚み一貫性を有するサイジングされた光発色性ガラスリボンを製造する、サイジングロールを包含してよい。
【０２２３】
一部の例においては、薄層圧延プロセスは、光発色性ガラスの粘度がフュージョンドロー法又はスロットドロー法の使用を可能としない場合に利用してよい。例えば、光発色性ガラスが１００ｋＰ未満の液相粘度を示す場合に、薄層ロール処理を利用することにより光発色性ガラス物品を形成することができる。表面欠陥の作用を除去又は低減するために、光発色性ガラス物品を酸研磨又は別様の処理に付してよい。
【実施例】
【０２２４】
器具のセットアップ−上記詳述した通り、器具は３つのゾーン、即ちホットゾーン、遷移ゾーン、及びクール又はクエンチゾーンを含む。ホットゾーン内及びクエンチゾーンの上部及び下部の熱ベアリング（ヒートシンク）の間の空隙を所望のスペーシングとなるようにセットする。ホットゾーン、遷移ゾーン及びクエンチゾーンにおけるガス流速は、光発色性ガラス物質、シート又は空気ベアリングの部分のセンタリングが確保されるようにセットする。光発色性ガラス物品が後にクエンチングされるときの開始温度である所望のＴ０にまでホットゾーンを予備加熱する。均一な加熱を確実に行うために、バッチ炉又は連続炉のような個別の予備加熱器具中で光発色性ガラス物品を予備加熱する。一般的に光発色性ガラスシートを５分より長く予備加熱したのちにホットゾーン内にロードする。予備加熱段階の後、光発色性ガラス物品をホットゾーン内にロードして平衡に達させるが、その平衡は光発色性ガラスがＴ０で均一になることである。Ｔ０は所望の強化／テンパリングのレベルにより決定できるが、一般的に軟化点とガラス遷移温度の間の範囲に維持される。平衡までの時間は光発色性ガラスの厚みに少なくとも依存している。例えば約１．１ｍｍ以下の光発色性ガラスシートの場合、平衡は約１０秒内に起こる。３ｍｍの光発色性ガラスシートの場合は、平衡は約１０秒から３０秒内に起こる。約６ｍｍまでのより厚いシートの場合は、平衡時間は６０秒の大きさとなる場合がある。光発色性ガラスがＴ０で平衡化した後、これは空気ベアリング上の遷移ゾーンを通過してクール又はクエンチゾーン内まで急速に移送される。光発色性ガラス物品はクエンチゾーンにおいてガラス遷移温度Ｔｇより低い温度まで急速にクエンチングされる。取り出し時の光発色性ガラスの所望のクエンチング度及び／又は所望の温度に応じて、１秒、１０秒から数分以上までの任意の時間、クエンチゾーン中に光発色性ガラスシートを維持することができる。取り出した後、光発色性ガラスは場合により取り扱い前に放冷する。
【０２２５】
ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、ＣＯＲＮＩＮＧ社のＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラス、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ−３３ガラス等に関する以下の例を表ＶＩに総括する。当然ながら、光発色性ガラスに関して同様の結果が達成される。
【０２２６】
実施例１−厚さ５．７ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレート（例えば少なくとも７０重量％の二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７％重量％の酸化カルシウムを含むガラス）を４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで６０秒間６９０℃のＴ０に保持する。Ｔ０に平衡化した後、９１μｍの空隙（ここでは空隙はガラスシート表面と最も近いヒートシンクとの間の距離である）を有するヘリウムを充填したクエンチゾーンに急速に移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の表面圧縮は−３１２ＭＰａであり、中心張力は１２７ＭＰａであり、平坦さは８３μｍである。
【０２２７】
実施例２−厚み５．７ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで６０秒間６９０℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に９１μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の表面圧縮は−３１７ＭＰａであり、中心張力は１３３ＭＰａであり、平坦さは約８９．７マイクロメートルである。
【０２２８】
実施例３−厚み１．１ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間７００℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に５６μｍの空隙を有するヘリウムを充填したクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の表面仮想温度の計測値は６６１℃であり、表面圧縮は−１７６ＭＰａであり、中心張力は８９ＭＰａであり、平坦さは１９０μｍであり、ビッカーズクラッキング閾値は１０Ｎから２０Ｎである。
【０２２９】
実施例４−厚み０．５５ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間７２０℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に２５μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持することにより有効熱伝達率は０．１８４ｃａｌ／（ｃｍ２−ｓ−℃）となる。得られた物品の表面圧縮は−１７６ＭＰａであり、中心張力は６３ＭＰａである。また、得られた強化物品の平坦さは約１６８マイクロメートル（初期温度７１０℃の試料）、及び１２５マイクロメートル（初期温度７２０℃の試料）である。
【０２３０】
実施例５−厚み１．５ｍｍのＣＯＲＮＩＮＧ社の「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラスプレートを５５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで３０秒間７９０℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に２２６μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。ガラス物品は平坦さの計測値がプロセシング前１１３μｍ、プロセシング後５８μという改良点を有する。
【０２３１】
実施例６−０．７ｍｍの厚みを有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間７３０℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に３１μｍの空隙を有するヘリウムを充填したクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持することにより有効熱伝達率は０．１４９ｃａｌ／（ｃｍ２−ｓ−℃）となる。得られた物品の表面圧縮は−２０６ＭＰａであり、中心張力は１００ＭＰａであり、平坦さは８２μｍである。粉砕後、ガラスシートを観察したところ「ダイス」（厚み２ｍｍ以上のシートのダイス化に関する標準的技術を使用、即ち、５×５平方ｃｍのガラスシートが４０以上の小片に粉砕される）となっており、シートが完全にテンパリングされたことを示唆している。
【０２３２】
実施例７−３．３ｍｍの厚みを有するＢｏｒｏｆｌｏａｔ−３３ガラスプレートを５５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで３０秒間８００℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に１１９μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の平坦さは１２０μｍである。その部分の破砕後、観察したところ「ダイス」（厚み２ｍｍ以上のシートのダイス化に関する標準的技術を使用、即ち、５×５平方ｃｍのガラスシートが４０以上の小片に粉砕される）となっており、シートが完全にテンパリングされたことを示している。
【０２３３】
実施例８−３．２ｍｍの厚みを有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで３０秒間６９０℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に８４μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の表面圧縮は−２１８ＭＰａであり、中心張力は１０５ＭＰａであり、平坦さは８４μｍである。
【０２３４】
実施例９−０．３ｍｍの厚みを有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間６３０℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に１５９μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品はグレーフィールド偏光分析で観察可能な膜応力を有し、ガラスが熱応力を取り込んだことを示唆している。
【０２３５】
実施例１０−０．１ｍｍの厚みを有するＣＯＲＮＩＮＧ社の「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラスプレートを５５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間８２０℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に１４１μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持することにより有効熱伝達率は０．０３３ｃａｌ／（ｃｍ２−ｓ−℃）となる。破砕後、得られた物品の挙動は残存応力を有するガラスと一致している。
【０２３６】
実施例１１−厚み１．１ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスプレートを４５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間７００℃のＴ０に維持する。平衡化した後、これを急速に６５μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持することにより有効熱伝達率は０．０７ｃａｌ／（ｃｍ２−ｓ−℃）となる。得られた物品の表面仮想温度の計測値は６５７℃であり、表面圧縮は−２０１ＭＰａであり、中心張力は９８ＭＰａであり、平坦さは１５８μｍであり、ビッカーズクラッキング閾値は１０Ｎから２０Ｎである。
【０２３７】
実施例１２−１．１ｍｍの厚みを有するＣＯＲＮＩＮＧ社の「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラスプレートを５５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間８１０℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に８６μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持することにより有効熱伝達率は０．０５８ｃａｌ／（ｃｍ２−ｓ−℃）。得られた物品の表面仮想温度の計測値は７１１℃であり、表面圧縮は−２０１ＭＰａであり、中心張力は６７ＭＰａであり、ビッカーズクラッキング閾値は２０Ｎから３０Ｎである。
【０２３８】
実施例１３−１．１ｍｍの厚みを有するＣＯＲＮＩＮＧ社の「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラスプレートを５５０℃で１０分間予備加熱した後、ホットゾーンに移送し、そこで１０秒間８００℃のＴ０に保持する。平衡化した後、これを急速に９１μｍの空隙を有するクエンチゾーンに移送し、そこで１０秒間保持する。得られた物品の表面仮想温度の計測値は７４７℃であり、表面圧縮は−１３８ＭＰａであり、中心張力は５３ＭＰａであり、平坦さは６６μｍであり、ビッカーズクラッキング閾値は２０Ｎから３０Ｎである。
【０２３９】
【表６】
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【０２４０】
追加実施例１−少なくとも７０重量％の二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７重量％の酸化カルシウムを含むガラスの５．７ｍｍ厚みのシートをヘリウムガス及び約９０マイクロメートルの空隙２０４ａ、２０４ｂ（図２１）を用いて操作に付した。光発色性ガラスを約６９０℃の初期温度まで加熱し、急速に冷却した。得られた強化物品は負の引張応力約３００ＭＰａをその表面上で、正の引張応力約１２１ＭＰａを中央部で有していた。また、得られた強化物品の平坦さは約１０６．９マイクロメートルであった。
【０２４１】
追加実施例２−本明細書に開示した本発明の技術を用いた１つの実験において、少なくとも７０重量％の二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７重量％の酸化カルシウムを含むガラスの１．１ｍｍ厚みのシートを、ヘリウムガス及び約１６０マイクロメートルの空隙２０４ａ、２０４ｂ（図２１）を用いて操作に付した。光発色性ガラスを約６８０℃の初期温度まで加熱し、次いで急激に冷却した。得られた強化物品は負の引張応力約１１２ＭＰａをその表面上で、正の引張応力約５４ＭＰａを中央部で有していた。強化の前は、光発色性ガラスのシートの平坦さは約９６マイクロメートルであったが、得られた強化物品の平坦さは約６０マイクロメートルであった。したがって、当該強化プロセスは当該強化光発色性ガラス物品も平坦化した。
【０２４２】
追加実施例３−少なくとも７０重量％の二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７重量％の酸化カルシウムを含むガラスの２ｍｍ厚みのシートを、加熱用には空気、クエンチング用にはヘリウムガス、及び約３００マイクロメートルの（クエンチング）空隙２０４ａ、２０４ｂ（図２１）を用いて操作に付した。光発色性ガラスを約６５０℃の初期温度まで加熱し、約２分間約６５０℃に保持し、次に急速に冷却した。得られた強化物品は概ね放物線の応力プロファイルを有し、負の引張応力約９３ＭＰａをその表面上で、正の引張応力約５８ＭＰａを中央部で有していた。得られた光発色性シートはシミュレーションされた太陽光スペクトルに５分未満の時間曝露したところ暗色化して約４０％の透過性となった。
【０２４３】
追加実施例４−少なくとも７０重量％の二酸化ケイ素、及び／又は少なくとも１０重量％の酸化ナトリウム、及び／又は少なくとも７重量％の酸化カルシウムを含むガラスの２ｍｍ厚みのシートを、加熱用には空気、クエンチング用にはヘリウムガス、及び約３００マイクロメートルの（クエンチング）空隙２０４ａ、２０４ｂ（図２１）を用いて操作に付した。光発色性ガラスを約６７０℃の初期温度まで加熱し、約２分間約６７０℃に保持し、次に急速に冷却した。得られた強化物品は概ね放物線の応力プロファイルを有し、負の引張応力約７５ＭＰａをその表面上で、正の引張応力約４５ＭＰａを中央部で有していた。得られた光発色性シートはシミュレーションされた太陽光スペクトルに５分未満の時間曝露したところ暗色化して約４０％の透過性となった。
【０２４４】
他の態様及び利点は本明細書全体及び添付の請求項を検討することにより明確となるであろう。
【０２４５】
種々の例示の実施形態において示した光発色性ガラスの構造及び配置は説明にすぎない。幾つかの実施例のみ本開示において詳細に説明したが、本明細書に記載した要件の新しい教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの改変（例えば種々の要素の大きさ、寸法、構造、形状及び比率、パラメーター値、実装配置、材料の使用、色、方向における改変）が可能である。一体として形成されたものとして示された一部の要素は要素の複数の部分から構築されてよく、要素の位置は逆転又は別様に変更してよく、個々の要素の性質及び数又は位置は改変又は変更してよい。何れのプロセス、理論アルゴリズム、又は方法工程の順序又は配列は代替実施形態に従って変更又は再配列してよい。その他の置き換え、改変、変更及び省略もまた、本発明の技術の範囲から逸脱することなく、種々の例示の実施形態の設計、操作条件及び配置において行ってよい。
【０２４６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０２４７】
実施形態１
発色性物質を含有するガラス物質から形成された物品を前記ガラス物質のガラス遷移温度より高温まで加熱して、前記ガラス物質中に光発色性結晶を形成する工程であって、前記物品は前記加熱中に移動ガスで支持される工程と、
前記加熱された物品を前記ガラス遷移温度より低温まで冷却することにより前記物品内に表面圧縮応力及び中心引張応力を生じさせる工程であって、前記冷却された物品は可逆的光発色性ガラス物質である工程と、
を含み、
前記物品は前記加熱された物品とヒートシンクの間の空隙を通過する伝導により前記加熱された物品から前記ヒートシンクに熱エネルギーを伝達することにより冷却され、これにより前記加熱された物品を離れる前記熱エネルギーの２０％より多くが前記空隙を通過して前記ヒートシンクにより受容される、
光発光性ガラスを作製するためのプロセス。
【０２４８】
実施形態２
冷却中に移動ガスにより前記物品を支持する工程を更に含み、前記加熱された物品を離れる前記熱エネルギーの半分より多くが前記空隙を通過して前記ヒートシンクにより受容される、実施形態１に記載のプロセス。
【０２４９】
実施形態３
前記空隙が前記加熱された物品の外表面と前記ヒートシンクの表面の間の２００μｍ未満の平均の長さを有する、実施形態１又は２の何れかに記載のプロセス。
【０２５０】
実施形態４
冷却の間の前記物品からの熱伝達率が前記物品の前記外表面の面積に対して４５０ｋＷ／ｍ２より大きい、実施形態１から３の何れかに記載のプロセス。
【０２５１】
実施形態５
前記加熱工程の間、３分以下の時間内で、前記物品が６００℃より高く、かつ前記ガラス物質の軟化点よりも低い温度まで加熱される、実施形態１から４の何れかに記載のプロセス。
【０２５２】
実施形態６
前記物品がある長さ、ある幅及びある厚みを有するガラスシートであり、前記厚みは０．１ｍｍより大きくかつ６ｍｍより小さく、前記幅及び前記長さの少なくとも１つが１メートルより大きい、実施形態１から５の何れかに記載のプロセス。
【０２５３】
実施形態７
前記ガスの空隙がある空隙面積を有し、前記ガス空隙内へのガスの全質量流量が空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さく、ｋは熱伝導の方向に評価した前記ガス空隙内部のガスの熱伝導率であり、ｇは前記加熱された物品と前記ヒートシンクの表面の間の距離であり、Ｃｐは前記ガス空隙内部の前記ガスの比熱容量である、実施形態１から６の何れかに記載のプロセス。
【０２５４】
実施形態８
前記光発色性結晶が銀、ハロゲン化物及び銅を含有する、実施形態１に記載のプロセス。
【０２５５】
実施形態９
ガラス物質から形成された物品を準備する工程であって、前記ガラス物質が光発色性物質を含有する工程と、
前記物質を前記ガラス物質のガラス遷移温度より高温まで加熱して、前記ガラス物質中に光発色性結晶を形成する工程であって、前記物品は前記加熱の間は移動ガスにより支持される工程、及び
前記加熱された物品を前記ガラス遷移温度より低温まで冷却することにより前記物品内に表面圧縮応力及び中心引張応力を生じさせる工程であって、前記冷却された物品は可逆的光発色性ガラス物質である工程と、
を含み、
前記物品はガスベアリングと前記物品の間の空隙を通過する伝導により前記ガスベアリングから前記物品に熱エネルギーを伝達することにより加熱され、これにより前記ガスベアリングを離れる前記熱エネルギーの２０％より多くが前記空隙を通過して前記物品により受容される、
光発光性ガラスを作製するためのプロセス。
【０２５６】
実施形態１０
加熱の間に移動ガスで前記物品を支持することを更に含み、前記ガスベアリングを離れる前記熱エネルギーの半分より多くが前記空隙を通過して前記物品により受容される、実施形態９に記載のプロセス。
【０２５７】
実施形態１１
前記空隙が前記ガスベアリングの外表面と前記物品の間の２００μｍ未満の平均の長さを有する、実施形態９又は１０の何れかに記載のプロセス。
【０２５８】
実施形態１２
前記ガスベアリングからの熱伝達率が前記物品の前記外表面の面積に対して４５０ｋＷ／ｍ２より大きい、実施形態９から１１の何れかに記載のプロセス。
【０２５９】
実施形態１３
前記物品の前記加熱工程の間、２分未満の時間内で、前記物品が６００℃より高く、かつ前記ガラス物質の軟化点よりも低い温度まで加熱される、実施形態９から１２の何れかに記載のプロセス。
【０２６０】
実施形態１４
前記物品がある長さ、ある幅及びある厚みを有するガラスシートであり、ここで前記厚みは０．１ｍｍより大きくかつ２ｍｍより小さく、前記長さ及び前記幅の少なくとも１つが１メートルより大きい、実施形態９から１３の何れかに記載のプロセス。
【０２６１】
実施形態１５
前記ガス空隙がある空隙面積を有し、前記ガス空隙内へのガスの全質量流量が空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さく、ｋは熱伝導の方向に評価した前記ガス空隙内部のガスの熱伝導率であり、ｇは前記ガスベアリングの外表面と前記物品の表面の間の距離であり、Ｃｐは前記ガス空隙内部の前記ガスの比熱容量である、実施形態９から１４の何れかに記載のプロセス。
【０２６２】
実施形態１６
光発色性ガラスシートを作製するためのシステムであって、
前記光発色性ガラスシートに熱を送達する加熱エレメントを包含する加熱ステーションであって、前記光発色性ガラスシートは第１の主要面、第２の主要面、並びに第１の主要面及び第２の主要面の間の厚みを含む、加熱ステーションと、
間にチャネルを画定する対向する第１のヒートシンク表面及び第２のヒートシンク表面を含む冷却ステーションであって、冷却の間に前記光発色性ガラスシートを前記チャネル内部に位置付けるようにする、冷却ステーションと、
前記チャネルに加圧ガスを送達するガスベアリングであって、前記光発色性ガラスシートが前記第１のヒートシンク表面及び前記第２のヒートシンク表面に接触することなく前記チャネル内部に支持され、前記ガスベアリングが空隙面積を画定するようにする、ガスベアリングと、
を含み、
前記ガスベアリングにより送達される前記ガスは、空隙面積の平方メートル当たりゼロより大きくかつ２ｋ／ｇＣｐより小さい前記チャネル内への全質量流量を有し、ｋは熱伝導の方向に評価した前記チャネル内部のガスの熱伝導率であり、ｇは前記ガラスシートと前記ヒートシンク表面の間の距離であり、Ｃｐは前記チャネル内部の前記ガスの比熱容量である、システム。
【０２６３】
実施形態１７
前記冷却ステーション内に加熱された光発色性ガラスシートを更に含み、前記ガラスシートは２ｍｍより小さい厚みを有し、前記第１の主要面は前記第１のヒートシンク表面に面し、前記第２の主要面は前記第２のヒートシンク表面に面し、前記第１の主要面と前記第１のヒートシンク表面の間の平均の距離は２００μｍ未満であり、更に前記第２の主要面と前記第２のヒートシンク表面の間の平均の距離は２００μｍ未満である、実施形態１６に記載のシステム。
【０２６４】
実施形態１８
前記冷却ステーション内において、前記ガラスシートからの熱エネルギーが前記ガラスシートから前記ヒートシンクへの伝導により前記ヒートシンクまで伝達され、前記ガラスシートから離れる前記熱エネルギーの半分より多くが前記ヒートシンクにより受容されるように前記チャネルがサイジングされた、実施形態１６又は１７の何れかに記載のシステム。
【０２６５】
実施形態１９
前記ガスベアリングが前記第１のヒートシンク表面及び前記第２のヒートシンク表面に開口部を含み、前記ガスベアリングの前記加圧ガスが前記開口部を通して送達される、実施形態１６から１８の何れかに記載のシステム。
【０２６６】
実施形態２０
前記第１のヒートシンク表面及び前記第２のヒートシンク表面の対向する部分の間の垂直距離が前記ガラスシートの厚みの１．０１倍と５倍の間である、実施形態１６から１９の何れかに記載のシステム。
【０２６７】
実施形態２１
前記冷却ステーション内において、前記ガラスシートからの熱エネルギーが前記ガラスシートから前記ヒートシンクへの伝導により前記ヒートシンクまで伝達され、前記ガラスシートから離れる前記熱エネルギーの２０％より多くが前記ヒートシンクにより受容されるように前記チャネルがサイジングされた、実施形態１６から２０の何れかに記載のシステム。
【０２６８】
実施形態２２
冷却の間の前記ガラスシートからの熱伝達率が前記ガラスシートの表面積に対して４５０ｋＷ／ｍ２より大きい、実施形態１６から２１の何れかに記載のシステム。
【０２６９】
実施形態２３
第１の主要面と、
前記第１の主要面に対向する第２の主要面と、
前記第１の主要面及び前記第２の主要面の間に位置する内部領域と、
前記第１の主要面及び前記第２の主要面の間の２ｍｍ未満の平均厚みと、
少なくとも５０重量％の二酸化ケイ素、０．０５重量％の銀、０．０５重量％のハロゲン化物及び０．００５重量％の酸化銅と、
を含み、
１０オングストロームから９９９オングストロームの間の平均直径を有するハロゲン化銀結晶が前記内部領域に存在し、
前記第１の主要面及び前記第２の主要面は圧縮応力下にあり、前記内部領域は引張応力下にあり、
前記圧縮応力は８０ＭＰａより大きく、
前記第１の主要面の表面粗さは計測長２０ｍｍあたりピーク間で０．２０マイクロメートル未満である、
光発色性のガラス又はガラスセラミック物品。
【符号の説明】
【０２７０】
１００  プロセス
１００′、７００  方法
１１０、１２０、１３０Ａ、１３０Ｂ、１４０、１６０、７１０、７２０  工程
２００  シート
２００ａ、２００ｂ  面
２０１ａ、２０２ａ、３３１  ヒートシンク
２０１ｂ、２０２ｂ  ヒートシンク表面
２０４ａ、２０４ｂ、３１６、３３６  空隙
２０６、３３１ａ、３３２ｂ  開孔部
２３０  ガス
２４０  矢印
３００  システム
３１０  ホットゾーン
３１２、３２２ａ、３３２、３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ、３４２  ガスベアリング
３１４  カートリッジヒーター
３１８  ホットゾーンプレナム
３２０  遷移ガスベアリング
３２８  遷移ベアリングプレナム
３３０  コールドゾーン
３３０ａ  チャネル（空隙）
３３０ｂ  開口部
３３３  供給孔部
３３３ｂ  ヒートシンクセグメント
３３４  通路、クーラントチャネル、冷却チャネル
３３５  ガスベアリング供給部材
３３７ａ  ガスベアリング対面部材
３３７ｂ  ベアリングプレート部材
３３８  プレナム
３３９  多孔性部材
３４０  ゾーン
３４１  停止ゲート
４００、４００ｃ  光発色性ガラスシート
４００ａ  光発色性ガラスシート（ホットゾーン）
４００ｂ  光発色性ガラスシート（コールドゾーン）
５００  光発色性ガラスシート又は物品
５１０  第１の主要面
５２０  第２の主要面
５２２  本体部
５３０、５４０  領域
５５０  内側部分
５６０  概念的応力プロファイル
５６２  破線
５６４  急変部
６０１  値
６０２  値
６１０  光発色性ガラス物品
６１２  事務用画鋲
６１４  金属ピン
６１６  顆粒状チャンク
７０４、７３０  追跡標識
７２０ａ、７２０ｂ  サブ部分
１０１０  構造物
１０１２、１３１０  光発色性ガラス物品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019507090.tif 000049
【図１３】
2019507090.tif 000050
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019507090.tif 000053
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2019507090.tif 000059
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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