(57)【要約】ガラス品は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物から形成されているコア層と、コア層の第１および第２の主表面に融合されており、かつクラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物から形成されている第１および第２のクラッド層とを含む。開口は、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥは、コアＣＴＥよりも小さい。本ガラス品の曲げ強度は、少なくとも約７５ＭＰａとすることができる。改変リングオンリング試験でガラス品が耐え得るピーク負荷は、改変リングオンリング試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さいものとできる。
2019511397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層ガラス品中に開口を形成するための方法であって、
以下の式
【数１】
2019511397.tif 000012
［上式で、Ｄηは、穿孔ツールの先端径であり、αは、該穿孔ツールの先端の内角であり、ρは、該穿孔ツール上の研磨材の平均グリットサイズである］によって決定されるときのＡＤＧパラメータが１２％以下である穿孔ツールを用いて、該積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成することであって、該積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたコア層を含み、該コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さい、パイロット穴を形成すること；および
成形ツールを用いて、該積層ガラス品を貫いて形成された該パイロット穴を拡張して、前記開口を形成すること
を含む方法。
【請求項２】
前記穿孔ツールが、約１５°未満の内角、および／または約０．５ｍｍ未満の先端径を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記穿孔ツールが、該穿孔ツールの外面に配置されている４００グリットまたはそれより微細な研磨粒子を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記積層ガラス品を貫く前記パイロット穴を形成することが、前記穿孔ツールを穿孔ツール軸の周りに少なくとも約５０，０００ｒｐｍの回転スピードで回転させることを含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記パイロット穴を拡張することが、前記積層ガラス品内で前記成形ツールを移動させることを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記開口の形成後に前記積層ガラス品をイオン交換プロセスに供することをさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ガラス品であって、
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物から形成されているコア層；
該コア層の第１の主表面に融合されている第１のクラッド層、および該コア層の第２の主表面に融合されている第２のクラッド層であって、そのそれぞれが、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物から形成されている、第１のクラッド層と第２のクラッド層；ならびに
該コア層、該第１のクラッド層、および該第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている開口；
を含み、
該第１のクラッド層と該第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さく；かつ
該ガラス品の曲げ強度が、少なくとも約７５ＭＰａである、
ガラス品。
【請求項８】
積層ガラス品であって、
第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されているコア層であって、該コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さい、コア層；および
該積層ガラス品の全体の厚さを貫いて延びている開口；
を含み、
改変リングオンリング試験で該積層ガラス品が耐え得るピーク負荷が、該改変リングオンリング試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さく、該参照ガラス品は、該積層ガラス品と実質的に同一であるが、それを貫いて延びている開口を持たない、
積層ガラス品。
【請求項９】
前記開口のエッジが、約０．０５μｍから約０．５μｍのＲａ表面粗さを有する、請求項７または８に記載のガラス品。
【請求項１０】
前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの間の差が、少なくとも約２０×１０−７℃−１である、かつ／または前記第１のクラッド層もしくは前記第２のクラッド層のうちの少なくとも１つが、該第１のクラッド層もしくは該第２のクラッド層のうちの該少なくとも１つの圧縮応力に比べて増加した圧縮応力を有するイオン交換された領域を含む、請求項７から９のいずれかに記載のガラス品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本明細書は、２０１６年３月２４日出願の「Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｇｌａｓｓ  Ａｒｔｉｃｌｅ  ｗｉｔｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｆｏｒｍｅｄ  Ｔｈｅｒｅｉｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」と題された米国仮特許出願第６２／３１２，７６７号に対する優先権を主張するものであり、その全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
この開示は、ガラス品に関し、さらに具体的には、複数のガラス層を含む積層ガラス品とそれを形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス品は、多岐にわたる製品に使用することができ、そのようなものとして、例えば、乗用車の艶出し、建築用パネル、器具、およびカバーガラス（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ・コンピュータや、モニターなどのタッチスクリーン・デバイス用）が挙げられる。使用中、ガラス品の表面内に比較的大きなきずが入ることがある。例えば、スマートフォンをアスファルトなどの粗い面の上に落とした際に、その粗面の鋭利な造形に接触することに起因する局所的なぎざぎざによって、カバーガラスの表面に約３００μｍもの深さのきずが生じ得ることが観察されてきた。そのため、深いきずに起因する破断に対する耐性が向上したガラス品を提供して、機械的信頼性および落下性能の向上を可能にすることが望ましいと思われる。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に開示されるのは、中に開口が形成された積層ガラス品およびそれを形成するための方法である。
【０００５】
本明細書に開示されるのは、積層ガラス品中に開口を形成する方法である。本積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されているガラスコア層を含む。コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも小さい。本方法は、以下の式
【０００６】
【数１】
2019511397.tif 000003
【０００７】
［上式で、Ｄηは、穿孔ツールの先端径であり、αは、穿孔ツールの先端の内角であり、ρは、穿孔ツール上の研磨材の平均グリットサイズである］によって決定されるときのＡＤＧパラメータが１２％以下である穿孔ツールを用いて、積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成すること；および成形ツールを用いて、ガラス品を貫いて形成されたパイロット穴を拡張して、開口を形成することを含む。
【０００８】
本明細書に開示されるのは、積層ガラス品中に開口を形成する方法である。本積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたガラスコア層を含む。コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも小さい。本方法は、以下の式
【０００９】
【数２】
2019511397.tif 000004
【００１０】
［上式で、Ｄηは、穿孔ツールの先端径であり、αは、穿孔ツールの先端の内角であり、ρは、穿孔ツール上の研磨材の平均グリットサイズである］によって決定されるときのＡＤＧパラメータが１２％以下である穿孔ツールを用いて、積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成すること；および成形ツールの外面に研磨粒子が配置された成形ツールを用いて、ガラス品を貫いて形成されたパイロット穴を拡張して、開口を形成することを含む。
【００１１】
本明細書に開示されるのは、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物から形成されているコア層を含むガラス品である。第１のクラッド層は、コア層の第１の主表面に融合されており、第２のクラッド層は、コア層の第２の主表面に融合されている。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物から形成されている。開口は、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも小さい。本ガラス品の曲げ強度は、少なくとも約７５ＭＰａである。
【００１２】
本明細書に開示されるのは、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたガラスコア層を含む、積層ガラス品である。コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも小さい。開口は、本ガラス品の全体の厚みを貫いて延びている。改変リングオンリング試験で本ガラス品が耐え得るピーク負荷は、改変リングオンリング試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さい。参照ガラス品は、本ガラス品と実質的に同一であるが、それを貫いて延びている開口を持たない。
【００１３】
本明細書に開示されるのは、積層ガラス品中に開口を形成するための方法である。本積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたガラスコア層を含む。コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含む。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも低い。本方法は、本積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成すること、およびガラス品を貫いて形成されたパイロット穴を拡張して、開口を形成することを含む。
【００１４】
上述の一般記載および以下の詳細な記載のどちらも例示的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載される主題の性質および特徴を理解するための概観および枠組みを提供することを意図するものであることが理解されよう。付随する図面は、さらに進んだ理解を提供するために含まれ、この明細書に組み込まれてその一部を構成する。図面は、１つまたは複数の実施形態（複数可）を例証し、記載と併せて、様々な実施形態の原理および運用を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ガラス品の例示的な一実施形態の断面概略図である。
【図２】ガラス品を形成するために使用できる溢流分注器の例示的な一実施形態の断面概略図である。
【図３】中に開口が形成された図１のガラス品の透視図である。
【図４】中に開口が形成される前の図１のガラス品と、ガラス品中に開口を形成するために配された機械的切断ツールの例示的な一実施形態の、断面概略図である。
【図５】ガラス品の外面を接触させてガラス品を貫いて進めた後の、図４の機械的切断ツールの断面概略図である。
【図６】機械的切断ツールを最終的な深さまでさらに進めた後の、図３〜図４の機械的切断ツールの断面概略図である。
【図７】ガラス品内で機械的切断ツールを移動させた後の、図３〜図５の機械的切断ツールの断面概略図である。
【図８】図１のガラス品の入口表面から撮影されたパイロット穴の写真である。
【図９】ガラス品の出口表面から撮影された、図８のパイロット穴の写真である。
【図１０】改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例および比較例のガラス品についての破損におけるピーク負荷を図示するワイブルプロットである。
【図１１】改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例および比較例のガラス品の曲げ強度を図示するワイブルプロットである。
【図１２】図１のガラス品中にパイロット穴を形成するために配された穿孔ツールの断面概略図である。
【図１３Ａ】ガラス品を貫いて進んでパイロット穴を形成した、図１２の穿孔ツールの断面概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのパイロット穴の真上に配された成形ツールの横断面概略図である。
【図１３Ｃ】ガラス品およびパイロット穴を貫いて進んで開口を形成した、図１３Ｂの成形ツールの断面概略図である。
【図１４】図１のガラス品の入口表面から撮影された、穿孔ツールによって作製されたパイロット穴の写真である。
【図１５】ガラス品の出口表面から撮影された、図１４のパイロット穴の写真である。
【図１６】開口を何も含有しない積層ガラス品に設けられた、リングオンリング試験を説明する図である。
【図１７】１．６ｍｍの開口を含有する積層ガラス品に設けられた、リングオンリング試験を説明する図である。
【図１８】５ｍｍの開口を含有する積層ガラス品に設けられた、リングオンリング試験を説明する図である。
【図１９】図１９の改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例のガラス品についての破損におけるピーク負荷を図示するワイブルプロットである。
【図２０】図１８の改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例のガラス品についての破損におけるピーク負荷を図示するワイブルプロットである。
【図２１Ａ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成された、ガラス品のＡ側の写真である。
【図２１Ｂ】図２１Ａのガラス品のＢ側の写真である。
【図２１Ｃ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成されたガラス品についての、平均チップ数を図示するグラフである。
【図２２Ａ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとその後に８００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成された、ガラス品のＡ側の写真である。
【図２２Ｂ】図２１Ａのガラス品のＢ側の写真である。
【図２２Ｃ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとその後に８００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成された、ガラス品についての平均チップ数を図示するグラフである。
【図２３Ａ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとその後に１０００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成された、ガラス品のＡ側の写真である。
【図２３Ｂ】図２３Ａのガラス品のＢ側の写真である。
【図２３Ｃ】穿孔ツールとその後に４００グリット仕上げを有する成形ツールとその後に１０００グリット仕上げを有する成形ツールとを用いて中に開口が形成された、ガラス品についての平均チップ数を図示するグラフである。
【図２４】穿孔ツールとその後に（１）４００グリット仕上げを有する成形ツール、（２）４００グリット仕上げの成形ツールとその後に１０００グリット仕上げを有する成形ツール、および（３）４００グリット仕上げを有する成形ツールとその後に１０００グリット仕上げを有する成形ツールを用いて中に開口が形成されたガラス品が受けた平均チップ数を、チップサイズに対して図示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
付随する図面に説明されている例示的な実施形態を以下、詳細に参照するものとする。可能な限り常に、図面を通じて同じ参照番号を使用して、同じまたは同様の部分を参照するものとする。図面の構成要素は、必ずしも寸法通りではないが、その代わりに、例示的な実施形態の原理を説明することに重きが置かれている。
【００１７】
本明細書に使用される際に、用語「平均熱膨張係数」または「平均ＣＴＥ」とは、０℃と３００℃の間の所与の材料または層の線熱膨張の平均係数を指す。本明細書に使用される際に、用語「熱膨張係数」または「ＣＴＥ」とは、特段に指示のない限り、平均熱膨張係数を指す。ＣＴＥは、例えば、ＡＳＴＭ  Ｅ２２８「押し棒式膨張計による固体材料の線熱膨張の標準試験方法」またはＩＳＯ７９９１：１９８７「ガラス−平均線熱膨張係数の決定」に記載されている手順を用いて決定することができる。
【００１８】
本明細書に使用される際に、用語「曲げ強度」とは、ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０３「大気温度での先端セラミックスの単温等価曲げ強度の標準試験方法」に記載された試験方法と同様の改変リングオンリング試験方法（改変ＲＯＲ試験）を用いて決定された、ガラス品の曲げ強度を指す。改変ＲＯＲ試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０３に記載されるものとは少し異なる試験設備および試験条件を用いて実施される。具体的には、１インチ径の支持リングと１／２インチ径の負荷リングとを用いて、５０ｍｍ×５０ｍｍの試料を試験する。リングの曲率半径は、１／１６インチである。負荷を１．２ｍｍ／分の速度で加える。試験は、室温、５０％の相対湿度で実施する。改変ＲＯＲ試験に用いる一般条件は、参照によりその全体を本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１３／００４５３７５号（例えば、段落００２７）に概説されている。図１７および図１８を簡潔に参照すると、改変ＲＯＲ試験が図式的に描かれており、そこでは、中に形成された開口の真上でリングが中心に据えられている。特段に指示のない限り、本明細書に記載されているデータを生成するために試験された試料は、試験の前には摩損していなかったことに留意されたい。
【００１９】
本明細書に使用される際に、用語「ピーク負荷」とは、改変ＲＯＲ試験でガラス品が耐え得るピーク負荷、またはガラス品の破損が起こる時点の負荷を指す。
【００２０】
本明細書に使用される際に、用語「ＡＤＧパラメータ」とは、穿孔ツールの平均グリットサイズの研磨粒子を有する、穿孔ツールの内角と先端径との製品での比を指し、以降、本明細書にさらに詳細に記載される通りである。ＡＤＧパラメータは、高いコア引張応力を持つガラス品に対し、ある特定のツールが穿孔ツールとしての使用に適切となるか否かを、決定する際に有用であり、以降、本明細書にさらに詳細に記載される通りである。
【００２１】
本明細書に記載される様々な実施形態で、ガラス品は、ガラス品内の所与の深さで圧縮応力または引張応力を有する。圧縮応力および／または引張応力の値は、任意の適した手法を用いて決定することができ、そのようなものとしては、例えば、複屈折ベースの測定法、屈折近視野（ＲＮＦ）法、または光弾性測定法（例えば、偏光計を用いる）が挙げられる。応力の測定の例示的な基準としては、例えば、ＡＳＴＭ  Ｃ１４２２／Ｃ１４２２Ｍ−１０「化学強化平板ガラスの標準仕様」およびＡＳＴＭ  Ｆ２１８「ガラスの応力を分析するための標準方法」が挙げられる。
【００２２】
様々な実施形態で、積層ガラス品は、第１のクラッド層と第２のクラッド層との間に配置されたコア層を含む。コア層および／またはクラッド層は、ガラス材、セラミック材、ガラス−セラミック材、またはそれらの組合せを含むガラス層である。実施形態によっては、コア層および／またはクラッド層は、透明なガラス層である。例えば、本ガラス品は、約４００ｎｍから約７００ｎｍの波長範囲で少なくとも約８０％の可視光を透過させる。コア層は、コアＣＴＥを有するコアガラス組成物から形成される。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物から形成される。第１のクラッド層のクラッドガラス組成物と第２のクラッド層のクラッドガラス組成物とは、互いに同じとすることも異なるものとすることもできる。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥはコアＣＴＥよりも小さい。コア引張応力は、例えば、約５８ＭＰａ未満であってもよい。例えば、最大コア引張応力は、５７ＭＰａであってもよい。実施形態によっては、コア引張応力は、約５５ＭＰａ未満である。開口は、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている。実施形態によっては、本ガラス品の曲げ強度は、少なくとも約７５ＭＰａである。さらに、あるいはまた、改変ＲＯＲ試験でガラス品が耐え得るピーク負荷は、改変ＲＯＲ試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さい。そのような実施形態では、参照ガラス品がそれを貫いて延びている開口を持たないことを除けば、参照ガラス品は本ガラス品と実質的に同一である。
【００２３】
図１は、積層ガラス品１００の例示的な一実施形態の断面図である。実施形態によっては、ガラス品１００は、複数のガラス層を含む積層シートを含む。この積層シートは、図１に示されるような実質的な平面とすることも、非平面とすることもできる。ガラス品１００は、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６との間に配置されたコア層１０２を含む。実施形態によっては、第１のクラッド層１０４および第２のクラッド層１０６は、図１に示されるように外部層である。例えば、第１のクラッド層１０４の外面１０８は、ガラス品１００の外面としての役割を担う、かつ／または第２のクラッド層１０６の外面１１０は、上記ガラス品の外面としての役割を担う。他の実施形態では、第１のクラッド層および／または第２のクラッド層は、コア層と外部層との間に配置された中間層である。
【００２４】
コア層１０２は、第１の主表面と、第１の主表面の反対側の第２の主表面とを含む。実施形態によっては、第１のクラッド層１０４は、コア層１０２の第１の主表面に融合されている。さらに、あるいはまた、第２のクラッド層１０６は、コア層１０２の第２の主表面に融合されている。そのような実施形態では、第１のクラッド層１０４とコア層１０２との間の境界面１１２および／または第２のクラッド層１０６とコア層１０２との間の境界面１１４は、例えば、それぞれのクラッド層をコア層に接着するように添加または構成されている、接着剤、被覆層、または任意の非ガラス材などの、いかなる結合材も含まない。それゆえ、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６は、コア層１０２に直接的に融合されているか、またはコア層１０２に直に隣接する。実施形態によっては、ガラス品１００は、コア層１０２と第１のクラッド層１０４との間におよび／またはコア層１０２と第２のクラッド層１０６との間に配置されている、１つまたは複数の中間層を含む。例えば、この中間層は、コア層１０２とクラッド層との境界面に形成されている中間ガラス層および／または散乱層を含む。散乱層は、散乱層に隣接して各層の構成成分を含む混和領域を（例えば、２枚の直に隣接するガラス層間に混和領域を）含む可能性がある。実施形態によっては、ガラス品１００は、隣接するガラス層間の境界面がガラス−ガラス境界面である、ガラス−ガラス積層（例えば、ｉｎ  ｓｉｔｕで融合されている多層ガラス−ガラス積層）を含む。
【００２５】
実施形態によっては、コア層１０２は、コアガラス組成物を含み、第１のおよび／または第２のクラッド層１０４および１０６は、そのコアガラス組成物とは異なるクラッドガラス組成物を含む。それらのコアガラス組成物およびクラッドガラス組成物は、本明細書に記載されるような任意のタイプの化学強化処理に本ガラス品を供する前では、互いに異なる。例えば、図１に示される実施形態では、コア層１０２は、第１のガラス組成物を含むかまたは当該物から形成され、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６のそれぞれは、第２のガラス組成物を含むかまたは当該物から形成される。他の実施形態では、第１のクラッド層１０４は、第２のガラス組成物を含むかまたは当該物から形成され、第２のクラッド層１０６は、第１のガラス組成物および第２のガラス組成物とは異なる第３のガラス組成物を含むかまたは当該物から形成される。
【００２６】
ガラス品１００は、フュージョンドロー・プロセス、ダウンドロー・プロセス、スロットドロー・プロセス、アップドロー・プロセスまたは、フロート・プロセスなどの適したプロセスを用いて、形成することができる。実施形態によっては、ガラス品１００は、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成される。図２は、例えばガラス品１００などのガラス品の形成に使用することができる溢流分注器２００の、例示的な一実施形態の断面図である。溢流分注器２００は、参照によりその全体を本明細書に組み込まれる米国特許第４，２１４，８８６号に記載されるように構成することができる。例えば、溢流分注器２００は、下部溢流分注器２２０と、下部溢流分注器２２０の上方に配された上部溢流分注器２４０とを含む。下部溢流分注器２２０は、トラフ２２２を含む。第１のガラス組成物２２４は、溶融され、粘稠状態でトラフ２２２内に送り込まれる。第１のガラス組成物２２４は、下記にさらに記載されるように、ガラス品１００のコア層１０２を形成する。上部溢流分注器２４０は、トラフ２４２を含む。第２のガラス組成物２４４は、溶融され、粘稠状態でトラフ２４２内に送り込まれる。第２のガラス組成物２４４は、下記にさらに記載されるように、ガラス品１００の第１および第２のクラッド層１０４および１０６を形成する。
【００２７】
第１のガラス組成物２２４は、トラフ２２２を溢れ出て、下部溢流分注器２２０の両側の外部形成面２２６および２２８を流れ落ちる。外部形成面２２６および２２８は、引き込み線２３０で合流する。下部溢流分注器２２０の外部形成面２２６および２２８のそれぞれを流れ落ちる第１のガラス組成物２２４の別々の流れは、引き込み線２３０で合流し、そこでは、それらは共に融合されて、ガラス品１００のコア層１０２を形成する。
【００２８】
第２のガラス組成物２４４は、トラフ２４２を溢れ出て、上部溢流分注器２４０の両側の外部形成面２４６および２４８を流れ落ちる。第２のガラス組成物２４４は、上部溢流分注器２４０によって外側に反らされ、その結果、この第２のガラス組成物は、下部溢流分注器２２０を廻って流れて、下部溢流分注器の外部形成面２２６および２２８を覆って流れる第１のガラス組成物２２４に接触する。第２のガラス組成物２４４の別々の流れは、下部溢流分注器２２０の外部形成面２２６および２２８のそれぞれを流れ落ちる第１のガラス組成物２２４のそれぞれ別々の流れに融合される。第１のガラス組成物２２４の流れが引き込み線２３０で合流すると、第２のガラス組成物２４４は、ガラス品１００の第１および第２のクラッド層１０４および１０６を形成する。
【００２９】
実施形態によっては、方法は、粘稠状態のコア層１０２の第１のガラス組成物２２４を、粘稠状態の第１および第２のクラッド層１０４および１０６の第２のガラス組成物２４４に接触させて、積層シートを形成することを含む。そのような実施形態によっては、積層シートは、図２に示されるような、下部溢流分注器２２０の引き込み線２３０を離れて動いて行くガラスリボンの一部である。このガラスリボンは、適した手段によって下部溢流分注器２２０から引き離すことができ、そのような手段としては、例えば、重力ローラーおよび／または引っ張りローラーが挙げられる。ガラスリボンは、下部溢流分注器２２０を離れて動いて行くと冷える。ガラスリボンは切断され、そこから積層シートが切り離される。こうして、積層シートがガラスリボンから切り出される。ガラスリボンは、適した手法、例えば、スコアリング、曲げ、熱衝撃、および／またはレーザー切断などを用いて切断することができる。実施形態によっては、ガラス品１００は、図１に示されるような積層シートを含む。他の実施形態では、積層シートをさらに加工して（例えば、切削または鋳造によって）、ガラス品１００を形成することができる。
【００３０】
図１に示されるガラス品１００が３層を含むものであるとはいえ、他の実施形態はこの開示に含まれる。他の実施形態では、ガラス品は、４層、５層、またはそれを超える数の層など、決められた数の層を有することができる。例えば、４層を含むガラス品は、２種のガラス組成物が下部溢流分注器の両側の外部形成面を越えて流れて引き込み線で合流するように、隔てられたトラフを有する下部溢流分注器を用いて形成することができる。５層以上を含むガラス品は、追加の溢流分注器を用いて、および／または隔たられたトラフを有する溢流分注器を用いて、形成することができる。そのため、決められた数の層を有するガラス品は、溢流分注器を適宜改良することによって、形成することができる。
【００３１】
図１に示されるガラス品１００が積層シートを含むものであるとはいえ、他の実施形態はこの開示に含まれる。他の実施形態では、ガラス品は、管状の多層（例えば、１つまたは複数の環状オリフィスによって形成される）を有する積層チューブを含む。例えば、積層チューブの部分横断面は、図１に示されるものと同様の積層構造を含む。他の実施形態では、ガラス品は、成形されたガラス品（例えば、積層シートを成形または鋳造することによって形成される）を含む。
【００３２】
ガラス品１００の厚さは、本ガラス品の両側の外面（例えば、外面１０８と１１０）の間の距離として測定することができる。実施形態によっては、ガラス品１００は、少なくとも約０．０５ｍｍ、少なくとも約０．１ｍｍ、少なくとも約０．２ｍｍ、または少なくとも約０．３ｍｍの厚さを有する。さらに、あるいはまた、ガラス品１００は、最大で約２ｍｍ、最大で約１．５ｍｍ、最大で約１ｍｍ、最大で約０．７ｍｍ、または最大で約０．５ｍｍの厚さを有する。実施形態によっては、コア層１０２の厚さとガラス品１００の厚さとの比は、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、または少なくとも約０．９５である。さらに、あるいはまた、コア層１０２の厚さとガラス品１００の厚さとの比は、最大で約０．９５、最大で約０．９３、最大で約０．９、最大で約０．８７、または最大で約０．８５である。実施形態によっては、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６のそれぞれの厚さは、約０．０１ｍｍから約０．３ｍｍまでである。
【００３３】
実施形態によっては、コア層１０２の第１のガラス組成物ならびに／または第１のクラッド層１０４および／もしくは第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約３０キロポアズ（ｋＰ）、少なくとも約５０ｋＰ、少なくとも約１００ｋＰ、少なくとも約２００ｋＰ、または少なくとも約３００ｋＰの液相線粘度を有する。実施形態によっては、第１のガラス組成物および／または第２のガラス組成物は、本明細書に記載されるようなフュージョンドロー・プロセスを用いてガラス品１００を形成するのに適した液相線粘度を有する。例えば、コア層１０２の第１のガラス組成物は、少なくとも約１００ｋＰ、少なくとも約２００ｋＰ、または少なくとも約３００ｋＰの液相線粘度を有する。さらに、あるいはまた、第１のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ、最大で約２５００ｋＰ、最大で約１０００ｋＰ、または最大で約８００ｋＰの液相線粘度を有する。さらに、あるいはまた、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約５０ｋＰ、少なくとも約１００ｋＰ、または少なくとも約２００ｋＰの液相線粘度を有する。さらに、あるいはまた、第２のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ、最大で約２５００ｋＰ、最大で約１０００ｋＰ、または最大で約８００ｋＰの液相線粘度を有する。第１のガラス組成物は、溢流分注器を覆う第２のガラス組成物を運ぶのを支援し、第２の層を形成することができる。こうして、第２のガラス組成物は、フュージョンドロー・プロセスを用いた単層シート形成に適すると一般に考えられるものよりも、低い液相線粘度を有することができる。
【００３４】
実施形態によっては、ガラス品１００は、機械的に強化される。例えば、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物は、コア層１０２の第１のガラス組成物とは異なるＣＴＥを有する。ガラス品１００の直に隣接する層の間にそのようなＣＴＥの対比があることで、結果として、本ガラス品を機械的に強化することができる。例えば、第１および第２のクラッド層１０４および１０６は、コア層１０２のガラス組成物（例えば、第１のガラス組成物）よりも低いＣＴＥを有するガラス組成物（例えば、第２のガラス組成物）から形成される。そのため、ガラス品１００は、ゼロよりも大きなＣＴＥ対比ＣＴＥコア−ＣＴＥクラッドを有する。第１および第２のクラッド層１０４および１０６がコア層１０２に比べて比較的低いＣＴＥを有する結果、ガラス品１００が冷えると、クラッド層には圧縮応力が、コア層には引張応力が形成される。そのため、コア層１０２のＣＴＥであるＣＴＥコアと、第１のクラッド層１０４および／もしくは第２のクラッド層１０６のＣＴＥであるＣＴＥクラッドとの差、またはＣＴＥ対比であるＣＴＥコア−ＣＴＥクラッドは、クラッド層に圧縮応力を生じ、それによって、ガラス品１００は機械的に強化される。クラッド層が本ガラス品の外部層である実施形態では、クラッド層のそのような圧縮応力は、本ガラス品の外面に存在するきずの伝播に抗うことにより、本ガラス品の強化に有益となり得る。様々な実施形態で、第１および第２のクラッド層のそれぞれは、独立して、コア層よりも高いＣＴＥ、低いＣＴＥ、またはコア層と実質的に同じＣＴＥを有し得る。
【００３５】
実施形態によっては、コア層１０２のＣＴＥと、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６のＣＴＥとは、少なくとも約１×１０−７℃−１、少なくとも約２×１０−７℃−１、少なくとも約３×１０−７℃−１、少なくとも約４×１０−７℃−１、少なくとも約５×１０−７℃−１、少なくとも約１０×１０−７℃−１、少なくとも約１５×１０−７℃−１、少なくとも約２０×１０−７℃−１、少なくとも約２５×１０−７℃−１、少なくとも約３０×１０−７℃−１、少なくとも約３５×１０−７℃−１、少なくとも約４０×１０−７℃−１、または少なくとも約４５×１０−７℃−１異なる。さらに、あるいはまた、コア層１０２のＣＴＥと、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６のＣＴＥとは、最大で約１００×１０−７℃−１、最大で約７５×１０−７℃−１、最大で約５０×１０−７℃−１、最大で約４０×１０−７℃−１、最大で約３０×１０−７℃−１、最大で約２０×１０−７℃−１、最大で約１０×１０−７℃−１、最大で約９×１０−７℃−１、最大で約８×１０−７℃−１、最大で約７×１０−７℃−１、最大で約６×１０−７℃−１、または最大で約５×１０−７℃−１異なる。例えば、実施形態によっては、コア層１０２のＣＴＥと、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６のＣＴＥとは、約１×１０−７℃−１から約１０×１０−７℃−１、または約１×１０−７℃−１から約５×１０−７℃−１異なる。実施形態によっては、第１のクラッド層および／または第２のクラッド層の第２のガラス組成物は、最大で約９０×１０−７℃−１、最大で約８９×１０−７℃−１、最大で約８８×１０−７℃−１、最大で約８０×１０−７℃−１、最大で約７０×１０−７℃−１、最大で約６０×１０−７℃−１、最大で約５０×１０−７℃−１、最大で約４０×１０−７℃−１、または最大で約３５×１０−７℃−１のＣＴＥを有する。さらに、あるいはまた、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約１０×１０−７℃−１、少なくとも約１５×１０−７℃−１、少なくとも約２５×１０−７℃−１、少なくとも約３０×１０−７℃−１、少なくとも約４０×１０−７℃−１、少なくとも約５０×１０−７℃−１、少なくとも約６０×１０−７℃−１、少なくとも約７０×１０−７℃−１、少なくとも約８０×１０−７℃−１、または少なくとも約８５×１０−７℃−１のＣＴＥを有する。さらに、あるいはまた、コア層１０２の第１のガラス組成物は、少なくとも約４０×１０−７℃−１、少なくとも約５０×１０−７℃−１、少なくとも約５５×１０−７℃−１、少なくとも約６５×１０−７℃−１、少なくとも約７０×１０−７℃−１、少なくとも約８０×１０−７℃−１、または少なくとも約９０×１０−７℃−１のＣＴＥを有する。さらに、あるいはまた、コア層１０２の第１のガラス組成物は、最大で約１２０×１０−７℃−１、最大で約１１０×１０−７℃−１、最大で約１００×１０−７℃−１、最大で約９０×１０−７℃−１、最大で約７５×１０−７℃−１、または最大で約７０×１０−７℃−１のＣＴＥを有する。
【００３６】
様々な実施形態で、本ガラス品は、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている開口を含む。ガラス品に開口を形成することによって、本ガラス品の曲げ強度は低減し得る。そのような低減した曲げ強度によって、本ガラス品は、損傷を誘導する条件に本ガラス品を供する可能性がある適用、例えば、車両への適用（例えば、乗用車の艶出し、屋内パネル、および屋外パネル）、建築用パネル、器具、および家庭用電化製品への適用（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ・コンピュータやモニターなどのタッチスクリーン・デバイス用のカバーガラスまたはバックプレーン）に適さないものとなることがある。例えば、開口を境する内部エッジに存在することがあるエッジのきずは、内部エッジから本ガラス品の長さおよび／または幅を横断して伝播するひび割れを引き起こし得る。本明細書に記載されるように本ガラス品が強化される（例えば、機械的にかつ／または化学的に強化される）実施形態では、クラッド層は圧縮状態にあり、コア層は引張状態にある。ひび割れは、引張状態にあるガラスを通じてさらに容易に伝播し得ることから、本ガラス品は、開口の形成の間またはその後に、内部エッジにおいてコア層の露出部分で、ひび割れの伝播を特に受けやすい可能性がある。
【００３７】
図３は、中に開口１２０が形成されたガラス品１００の透視図である。ガラス品１００は、ガラス品の外周を画定する外部エッジ１１６を含む。実施形態によっては、ガラス品１００は、より大きなガラスシートから切り出された部分を含む。例えば、その部分は、機械的切断（例えば、溝切りおよび破断）、熱応力（例えば、熱線、トーチ、レーザー、もしくは別の加熱デバイスを用いた加熱）、ならびに／またはレーザー切断（例えば、参照によりその全体を本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１５／０１６５５６０号に記載されているような）によって、ガラスシートから切り出すことができる。そのような実施形態では、少なくとも外部エッジ１１６の一部は、切断エッジを含む。その切断エッジは、形成されるかまたはさらに別の仕上げプロセス（例えば、研ぎおよび／もしくは磨き）に供される際に用いることができる。開口１２０は、第１のクラッド層１０４、コア層１０２、および第２のクラッド層１０６のそれぞれを貫いて延びている。そのため、開口１２０は、ガラス品１００の厚みを貫いて全体に延びている。図３に示される実施形態では、開口１２０は、楕円の形状を含む。他の実施形態では、開口は、円形の、矩形の、または他の多角形の、もしくは多角形でない形状を含む。
【００３８】
実施形態によっては、開口１２０は、一直線の開口であり、そこでは、側壁が第１のクラッド層１０４の外面１０８およびまたは第２のクラッド層１０６の外面１１０に対し実質的に垂直に延びている。例えば、開口１２０の面積は、第１のクラッド層１０４の外面１０８から第２のクラッド層１０６の外面１１０まで実質的に一定のままである。他の実施形態では、開口１２０は、テーパ状の開口であり、そこでは、側壁が、第１のクラッド層１０４の外面１０８およびまたは第２のクラッド層１０６の外面１１０に対し非垂直に延びている。例えば、開口１２０の面積は、第１のクラッド層１０４の外面１０８から第２のクラッド層１０６の外面１１０まで増加または減少する。他の実施形態では、開口１２０の側壁は、ガラス品１００の厚みの第１の部分を貫いて内側方向または外側方向にテーパ状になっており、ガラス品の厚みの第２の部分を貫いて反対方向に、実質的に一定のまま、またはテーパ状になっている。例えば、開口１２０の範囲は、第１のクラッド層１０４の外面１０８から中間点までは減少し、中間点から第２のクラッド層１０６の外面１１０までは増加する。
【００３９】
様々な実施形態で、ガラス品１００は、中で形成された開口１２０に伴って少なくとも約７５ＭＰａの曲げ強度を有する。例えば、ガラス品１００は、少なくとも約７５ＭＰａ、少なくとも約８０ＭＰａ、少なくとも約８５ＭＰａ、少なくとも約９０ＭＰａ、または少なくとも約９４ＭＰａの曲げ強度を有する。さらに、あるいはまた、ガラス品は、最大で約２１００ＭＰａ、最大で約２０００ＭＰａ、最大で約１９００ＭＰａ、最大で約１８００ＭＰａ、最大で約１７００ＭＰａ、最大で約１６００ＭＰａ、最大で約１５００ＭＰａ、最大で約１４００ＭＰａ、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、最大で約８００ＭＰａ、最大で約７００ＭＰａ、最大で約６００ＭＰａ、最大で約５００ＭＰａ、最大で約４００ＭＰａ、最大で約３００ＭＰａ、最大で約２００ＭＰａ、または最大で約１００ＭＰａの曲げ強度を有する。開口１２０は、内部エッジ１２２によって境されている。様々な実施形態で、開口１２０は、内部エッジ１２２のエッジ品質が本明細書に記載の高い曲げ強度をガラス品１００にもたらすのに充分となるように、形成される。
【００４０】
実施形態によっては、改変ＲＯＲ試験でガラス品１００が耐え得るピーク負荷は、改変ＲＯＲ試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さい。例えば、ガラス品１００が耐え得るピーク負荷は、参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．４％、最大で９６．３％、最大で９６．２％、最大で９６．１％、最大で９６％、最大で９５．９％、最大で９５．８％、最大で９５．７％、最大で９５．６％、最大で９５．５％、最大で９５．４％、最大で９５．３％、最大で９５．２％，または最大で９５．１％小さい。そのような実施形態では、参照ガラス品がそれを貫いて延びている開口を持たないことを除けば、参照ガラス品は本ガラス品と実質的に同一である。
【００４１】
実施形態によっては、ガラス品１００の高い曲げ強度は、中に開口１２０を形成した後に内部エッジ１２２を研ぐ、または磨くことなく達成される。そのため、形成されたままの状態の内部エッジ１２２を有するガラス品１００は、本明細書に記載される高い曲げ強度を有する。例えば、本明細書に記載される高い曲げ強度を有するガラス品１００の内部エッジ１２２は、少なくとも約０．０５μｍのＲａ表面粗さを有する。そのようなＲａ表面粗さは、研がれた、かつ／または磨かれたエッジと対比することができ、そのようなエッジは一般に０．０５μｍ未満の、例えば０．００２μｍ以下のＲａ表面粗さを有する。さらに、あるいはまた、本明細書に記載される高い曲げ強度を有するガラス品１００の内部エッジ１２２は、最大で約０．５μｍのＲａ表面粗さを有する。二次的な研ぎまたは磨きのプロセスを行うことなく高い曲げ強度を達成することによって、本ガラス品の製造に関わるコストおよび／もしくは複雑さを低減することができる、かつ／またはそのようなプロセスによって引き起こされることがある本ガラス品の破断を回避することができる。
【００４２】
実施形態によっては、本ガラス品は、複数の開口を含む。例えば、図３に示される実施形態では、複数の開口は、内部エッジ１２２によって境されている開口１２０、内部エッジ１２６によって境されている第２の開口１２４、および内部エッジ１３０によって境されている第３の開口１２８を含む。開口１２４は、丸みのある端を備えた実質的に矩形の形状を持つスロットとして構成される。開口１２８は、円形の形状を持つ穴として構成される。他の実施形態では、それぞれの開口は独立して、本明細書に記載されるような別の適した形状を有することができる。複数の開口のそれぞれは、各内部エッジのエッジ品質が本明細書に記載の高い曲げ強度をガラス品１００にもたらすのに充分となるように、形成される。
【００４３】
実施形態によっては、図３に示されるガラス品１００は、スマートフォン用のカバーガラスとして使用することができる。そのため、開口１２０は、ボタン用の開き口を提供することができ、開口１２４は、イヤホンもしくはスピーカー用の開き口を提供することができ、かつ／または開口１２８は、カメラ用の開き口を提供することができる。他の実施形態では、本ガラス品は、本ガラス品の目的とする用途に適した場所に配された適した数の開口を含む。
【００４４】
実施形態によっては、ガラス品１００は化学的に強化される。例えば、ガラス品１００をイオン交換処理に供して、ガラス品の露出面の近くのガラス品領域に圧縮応力を増加する。ガラス品１００は、中に開口を形成する前にも後にもイオン交換処理に供することができる。そのため、露出面は、ガラス品１００の１つまたは複数の外面（例えば、外面１０８および／もしくは外面１１０）、１つまたは複数の内部エッジ（例えば、内部エッジ１２２、内部エッジ１２６、および／もしくは内部エッジ１３０）、および／または１つまたは複数の外部エッジ（例えば、外部エッジ１１６）を含み得る。
【００４５】
実施形態によっては、イオン交換処理は、イオン交換媒体をガラス品１００の１つまたは複数の露出面に適用することを含む。イオン交換媒体は、ガラスマトリックス（例えば、第１のクラッド層１０４および／もしくは第２のクラッド層１０６のガラスマトリックス）中でより小さなイオンに交換される、より大きなイオンを含む、溶液、ペースト、ゲル、液体、蒸気、プラズマ、または別の適した媒体を含む。用語「より大きなイオン」および「より小さなイオン」とは、相対的な用語であって、より大きなイオンは、より小さなイオンに比べて相対的に大きく、より小さなイオンは、より大きなイオンに比べて相対的に小さいということを意味する。それゆえ、より大きなイオンは、より小さなイオンよりも大きなイオン半径を有し、より小さなイオンは、より大きなイオンよりも小さなイオン半径を有する。実施形態によっては、ガラス品１００のコア層１０２、第１のクラッド層１０４、および／または第２のクラッド層１０６は、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む。そのため、ガラス品１００中のより小さなイオンと、イオン交換媒体中のより大きなイオンとを、１価のアルカリ金属カチオン（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、および／またはＣｓ＋）としてもよい。あるいは、ガラス品１００中の１価のカチオンを、アルカリ金属カチオン以外の１価のカチオン（例えば、Ａｇ＋など）に置き換えてもよい。実施形態によっては、ガラス品１００のコア層１０２、第１のクラッド層１０４、および／または第２のクラッド層１０６は、アルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスを含む。そのため、ガラス品１００中のより小さなイオンと、イオン交換媒体中のより大きなイオンとを、２価のアルカリ土類カチオン（例えば、Ｂｅ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、および／またはＢａ２＋）としてもよい。実施形態によっては、イオン交換媒体は、溶融塩溶液を含み、イオン交換処理は、ガラスマトリックス中でより小さなイオン（例えば、Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、および／またはＭｇ２＋）に交換されるより大きなイオン（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、および／またはＣａ２＋）を含む溶融塩浴中に、積層ガラス品を浸漬することを含む。実施形態によっては、この溶融塩浴は、より大きなイオンの塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、および／または塩化物）を含む。例えば、溶融塩浴は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、またはそれらの組合せを含む。さらに、あるいはまた、溶融塩浴の温度は、約３８０℃から約４５０℃までであり、浸漬時間は、約２時間から約１６時間までである。
【００４６】
ガラス品１００の露出面で、ガラスマトリックス中のより小さなイオンをより大きなイオンに置き換えることによって、コア層１０２の引張応力が低減もしくは排除されるか、またはガラス品の露出面の近くに圧縮応力が形成される。さらに、あるいはまた、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の圧縮応力が、ガラス品１００の露出面の近くで増加または生成される。例えば、イオン交換処理の間、イオン交換媒体由来のより大きなイオンが、ガラス品１００の露出面に近いコア層１０２の外側部分内へ拡散し、ガラスマトリックス由来のより小さなイオンは、コア層の外側部分の外へ拡散する。そのため、コア層１０２の外側部分は、ガラス品１００のイオン交換された領域を含む。イオン交換された領域中でのより大きなイオンの濃度の増加によって、ガラスマトリックスの稠密化が引き起こされ、イオン交換領域中で引張応力が減少する、かつ／または圧縮応力が生成する。そのため、イオン交換領域は、コア層１０２の残りの部分（例えば、非イオン交換領域）に比べて低減された引張応力を有する。さらに、あるいはまた、イオン交換処理の間、イオン交換媒体由来のより大きなイオンが、ガラス品１００の露出面に近い第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の外側部分内へ拡散し、ガラスマトリックス由来のより小さなイオンが、第１のクラッド層および／または第２のクラッド層の外側部分の外へ拡散する。そのため、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の外側部分は、ガラス品１００のイオン交換領域を含む。イオン交換領域中でのより大きなイオンの濃度の増加によって、ガラスマトリックスの稠密化が引き起こされ、イオン交換領域中でガラス品１００の圧縮応力が増加する。そのため、イオン交換領域は、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６の残りの部分（例えば、非イオン交換領域）の圧縮応力に比べて、増加された圧縮応力を有する。
【００４７】
実施形態によっては、ガラス品は、本明細書に記載されるように機械的に強化される（例えば、第１のクラッド層１０４および／または第２のクラッド層１０６のＣＴＥは、コア層１０２のＣＴＥよりも小さい）。そのような実施形態では、ガラス品１００をイオン交換処理に供することによって、ガラス品の外面での表面圧縮応力が、（例えば、ＣＴＥのミスマッチによって生成されるある初期表面圧縮応力から）最終表面圧縮応力に増加する。例えば、その最終圧縮応力は、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、少なくとも約７００ＭＰａ、少なくとも約８００ＭＰａ、少なくとも約９００ＭＰａ、または少なくとも約１０００ＭＰａである。さらに、あるいはまた、その最終圧縮応力の値は、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、または最大で約８００ＭＰａである。
【００４８】
実施形態によっては、積層ガラス品中に開口を形成するための方法は、本ガラス品を貫くパイロット穴を形成すること、次いで、パイロット穴を所望の寸法の開口に拡張することを含む。例えば、上記パイロット穴を形成することは、機械的切断ツールまたは機械的切断ツール一式を用いて、ガラス品を貫いてドリル穿孔することを含む。上記機械的切断ツールは、例えば、ドリルビット、ルータービット、または別の適した切断ツールを含む。
【００４９】
図４は、中に開口１２０が形成される前のガラス品１００と、本ガラス品中に開口を形成するように配されている機械的切断ツール３００の例示的な一実施形態の、断面概略図である。機械的切断ツール３００は、ツール軸ＡＴおよびツール径ＤＴを有する。ツール径は、例えば、最大で約２ｍｍ、最大で約１．８ｍｍ、最大で約１．６ｍｍ、または最大で約１．４ｍｍである。さらに、あるいはまた、ツール径は、例えば、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約０．７ｍｍ、少なくとも約０．９ｍｍ、または少なくとも約１．１ｍｍである。実施形態によっては、機械的切断ツール３００は、機械的切断ツール３００の遠位端に配されたツールヘッド３０２と、ツールヘッド３０２から近位に延びているツールシャフト３０４とを含む。図４に示される実施形態では、ツールヘッド３０２は、テーパ状のヘッドとして構成される。他の実施形態では、ツールヘッドは、尖りのない、丸みのある、または他の適した形状を有する。ツールヘッド３０２およびツールシャフト３０４は、一体の構成部分、または共に連結されて機械的切断ツール３００を形成する別々の構成部分とすることができる。機械的切断ツール３００は、例えば、ダイヤモンド、炭化ケイ素、または別の適した材から形成されるか、それを含むことができる。ツールヘッド３０２およびツールシャフト３０４は、同じ材料からも異なる材料からも形成することができる。例えば、ツールヘッド３０２は、硬質材料（例えば、ダイヤモンドまたは炭化ケイ素）から形成され、ツールシャフト３０４は、異なる材料（例えば、鋼鉄）から形成される。実施形態によっては、ツールヘッド３０２および／またはツールシャフト３０４は、硬化材を用いて被覆される。例えば、ツールヘッド３０２および／またはツールシャフト３０４は、ステンレス鋼から形成され、ダイヤモンドまたは炭化ケイ素を用いて被覆される。
【００５０】
実施形態によっては、機械的切断ツール３００は、その機械的切断ツールの外面に配置されている研磨粒子を含む。例えば、機械的切断ツール３００の稼働部分は、その外面に配置されている研磨粒子を含む。機械的切断ツール３００の稼働部分は、ツールヘッド３０２を含む。実施形態によっては、機械的切断ツール３００の稼働部分は、ツールシャフト３０４の遠位部分をさらに含む。機械的切断ツール３００の稼働部分は、稼働長さを有する。稼働長さは、例えば、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約１．５ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ、少なくとも約２．５ｍｍ、または少なくとも約３ｍｍである。さらに、あるいはまた、稼働長さは、最大で約１０ｍｍ、最大で約８ｍｍ、最大で約６ｍｍ、最大で約５ｍｍ、または最大で約４ｍｍである。研磨粒子は、例えば、ダイヤモンドグリット（例えば、グリットめっきダイヤモンド）、炭化ケイ素、または別の適した研磨材を含む。
【００５１】
実施形態によっては、機械的切断ツールの異なる部分は、異なるサイズの研磨粒子を含む。例えば、機械的切断ツール３００は、ツールヘッド３０２に粗い研磨粒子を含み、稼働部分の近位端に微細な研磨粒子を含む。実施形態によっては、この粗い研磨粒子は、６００グリットもしくはそれより粗いか、５００グリットもしくはそれより粗いか、または４５０グリットもしくはそれより粗い粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。さらに、あるいはまた、粗い研磨剤は、２００グリットもしくはそれより微細な粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。さらに、あるいはまた、この微細な研磨粒子は、８００グリットもしくはそれより微細な、９００グリットもしくはそれより微細な、１０００グリットもしくはそれより微細な、または１１００グリットもしくはそれより微細な粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。さらに、あるいはまた、この微細な研磨粒子は、１６００グリットもしくはそれより粗い粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。実施形態によっては、研磨粒子のサイズは、ツールヘッド３０２から稼働部分の近位端に向かって、機械的切断ツール３００に沿って、近位方向に微細なものから粗いものへと徐々に（例えば、継続的にまたは実質的に継続的に）変わる。そのため、本ガラス品に接触する研磨粒子は、機械的切断ツールが本明細書に記載されるように本ガラス品内をさらに先へと進められるのにつれて、微細になってゆく。
【００５２】
実施形態によっては、上記機械的切断ツール３００を用いて本ガラス品を貫いてドリル穿孔することは、機械的切断ツール３００をある回転スピードでツール軸の周りに回転させることを含む。この回転スピードは、例えば、少なくとも約４０，０００ｒｐｍ、少なくとも約４５，０００ｒｐｍ、少なくとも約５０，０００ｒｐｍ、少なくとも約５５，０００ｒｐｍ、または少なくとも約５７，０００ｒｐｍである。さらに、あるいはまた、この回転スピードは、例えば、最大で約８０，０００ｒｐｍ、最大で約７５，０００ｒｐｍ、最大で約７０，０００ｒｐｍ、最大で約６５，０００ｒｐｍ、または最大で約６３，０００ｒｐｍである。実施形態によっては、回転スピードは、約５６，０００と６２，０００の間である。そのような回転スピードは、ガラス品１００への損傷を低減する助けとなり、本明細書に記載されるような高い曲げ強度をガラス品１００にもたらすのに充分なエッジ品質を有する開口を生じることができる。
【００５３】
実施形態によっては、機械的切断ツール３００を用いて本ガラス品を貫いてドリル穿孔することは、ガラス品１００の外面を機械的切断ツール３００に接触させること、およびあるスピードでガラス品１００を貫いて機械的切断ツール３００を進めることを含む。実施形態によっては、機械的切断ツール１００は、上記接触させるステップおよび上記進めるステップの間、上記回転スピードで回転している。図５は、ガラス品１００の外面１０８を接触させて、本ガラス品を貫いて機械的切断ツールを進めた後の、機械的切断ツール３００の断面概略図である。実施形態によっては、ガラス品１００を貫いて機械的切断ツール３００を進めることは、ガラス品１００を貫いて機械的切断ツール３００を厚みの方向（例えば、Ｚ方向）に進めることを含む。例えば、第１のクラッド層１０４の外面１０８を、機械的切断ツール３００に接触させて、機械的切断ツール３００を、実質的に一定のスピードで、ガラス品１００内へと第２のクラッド層１０６の外面１１０に向かって進める。例えば、機械的切断ツール３００を、約１０ｍｍ／分から約１５ｍｍ／分（例えば、１３ｍｍ／分）のスピードで進めてもよい。実施形態によっては、機械的切断ツール３００を、図５に示されるように、その機械的切断ツールがガラス品１００を貫いて全体を貫通するまで、ある初期スピードで進める。他の実施形態では、機械的切断ツール３００を、機械的切断ツール３００がガラス品１００の厚みの一部分を貫いてガラス品１００の厚みよりも少ないある初期深さを貫通するまで、初期スピードで進めて、次いで、機械的切断ツール３００がガラス品１００の厚みの残りを貫通するまで、異なるスピードで進める。この深さは、初期に機械的切断ツール３００に接触したガラス品１００の外面（例えば、外面１０８）から機械的切断ツール３００の遠位端までの距離として測定することができる。上記初期深さは、例えば、ガラス品１００の厚みの少なくとも約３０％である。さらに、あるいはまた、初期深さは、例えば、本ガラス品の厚みの最大で約６０％である。上記初期スピードは、例えば、少なくとも約１０ｍｍ／分、少なくとも約１１ｍｍ／分、少なくとも約１２ｍｍ／分、または少なくとも約１２．５ｍｍ／分である。さらに、あるいはまた、初期スピードは、例えば、最大で約１５ｍｍ／分、最大で約１４ｍｍ／分、または最大で約１３ｍｍ／分である。
【００５４】
実施形態によっては、機械的切断ツール３００を用いてガラス品１００を貫いてドリル穿孔することは、ある最終スピードである最終深さまで機械的切断ツール３００をさらに進めること（例えば、機械的切断ツール３００を用いて本ガラス品の外面に接触させて、初期スピードでガラス品１００を貫いて機械的切断ツール３００を進めた後に）を含む。図６は、機械的切断ツール３００を最終深さまでさらに進めた後の機械的切断ツール３００の断面概略図である。図６に示される実施形態では、最終深さは、ガラス品１００の厚みよりも大きい。そのため、機械的切断ツール３００の稼働部分の一部は、ガラス品１００の外面１１０を越えて延びている。実施形態によっては、最終深さは、機械的切断ツール３００の稼働部分の長さ以下である。そのため、上記進めるステップの間にガラス品１００に接触している機械的切断ツール３００の部分のみが、稼働部分である。機械的切断ツール３００の研磨粒子の粒子サイズは、本明細書に記載されるような稼働部分の長さに応じて変わり得る。実施形態によっては、機械的切断ツール３００がさらに進められるのにつれて、ガラス品１００に接触している研磨粒子は、次第に微細になってゆく。そのような粒子サイズの勾配は、本ガラス品への損傷を低減する助けとなり、本ガラス品に本明細書に記載されるような高い曲げ強度をもたらすのに充分なエッジ品質を持つ開口を生じることができる。上記最終スピードは、例えば、少なくとも約２０ｍｍ／分、少なくとも約２５ｍｍ／分、少なくとも約２８ｍｍ／分、少なくとも約３０ｍｍ／分、または少なくとも約３１ｍｍ／分である。さらに、あるいはまた、最終スピードは、例えば、最大で約４０ｍｍ／分、最大で約３５ｍｍ／分、または最大で約３２ｍｍ／分である。
【００５５】
実施形態によっては、本積層ガラス品に開口を形成するための方法は、ガラス品１００を貫いて形成されたパイロット穴を拡張することを含む。例えば、上記のパイロット穴を拡張させることは、機械的切断ツール３００をガラス品１００内で移動させることを含む。図７は、機械的切断ツール３００をガラス品１００内で移動させた後の機械的切断ツール３００の断面概略図である。実施形態によっては、機械的切断ツール３００をガラス品１００内で移動させることは、機械的切断ツール３００をガラス品１００に係合させながら（例えば、機械的切断ツールを進めた後に、および機械的切断ツールを引き抜く前に）、機械的切断ツールを横軸方向（例えば、Ｘ方向および／またはＹ方向）に動かすことを含む。そのようなガラス品１００内での機械的切断ツール３００の移動は、本ガラス品に形成されたパイロット穴の周囲のガラス材を除去して、パイロット穴を拡張する。この移動は、決められたサイズおよび形状を持つ開口を形成するために充分な材料を除去するように制御される。
【００５６】
機械的切断ツール３００は、上記ドリル穿孔するステップおよび／または上記移動させるステップに続いて、ガラス品１００から引き抜くことができる。
【００５７】
実施形態によっては、機械的切断ツール３００は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機器に連結されるか、またはそのコンポーネントである。ＣＮＣ機器は、機械的切断ツールの位置を制御して、機械的切断ツールを進め、引き抜き、かつ／または移動させて、本明細書に記載されるようなガラス品に開口を形成することができる。ＣＮＣ機器は、そのような動きのスピードの正確な制御を可能にして本ガラス品への損傷を低減する助けとなり、本明細書に記載されるような高い曲げ強度を本ガラス品にもたらすのに充分なエッジ品質を持つ開口を生じることができる。
【００５８】
本明細書に記載されるような積層ガラス品は、それを貫いて開口を形成する際に難題を提示することがある。具体的には、積層ガラス品は、一般に、コア層対クラッドガラス層のＣＴＥの間にミスマッチがあるために、比較的高いコア引張応力を有する。例えば、そのような積層ガラス品は、約５７ＭＰａの最大コア引張応力を有することがある。この高いコア引張応力によって、本ガラス品に開口を作製した際に早々に破損する可能性が増すことがある。それゆえ、実施形態によっては、積層ガラス品中に開口を形成するための方法は、穿孔ツールを用いて本ガラス品を貫いて最初にパイロット穴を形成することを含む。その後、成形ツールを利用して、パイロット穴を所望の寸法の最終的な開口に成形する。例えば、実施形態によっては、パイロット穴を形成することは、穿孔ツールを用いて本ガラス品を貫いてまずドリル穿孔し、続いて、上に記載された機械的切断ツール３００などの成形ツールを用いて、または複数の成形ツールを連続的に用いて、開口を成形することを含んでもよい。穿孔ツールと成形ツール（複数可）のどちらも、例えば、ドリルビット、ルータービット、または別の適した切断ツールを包含してもよい。穿孔ツールを使用することによって、本明細書に記載されるように、パイロット穴／開口を形成する間の本積層ガラス品の破損は、低減され得る。以降に記載されるアプローチも、ガラス品を強化するために適用可能でもあるものと想定され、そこでは、当該強化は、本ガラス品のイオン交換または熱焼戻しの結果である。
【００５９】
図１２は、パイロット穴が中に形成される前のガラス品１００と、ガラス品１００にパイロット穴を形成するために配された穿孔ツール４００の例示的な一実施形態との誇張された断面概略図を説明する。実施形態によっては、穿孔ツール４００は、穿孔ツールの遠位端に配された穿孔ツールヘッド４０２と、穿孔ツールヘッド４０２から近位に延びている穿孔ツールシャフト４０４とを含む。図１２に示される実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２は、テーパ状のヘッドとして構成され、ツール軸ＡＰ、先端径Ｄη、および内角αを有する。穿孔ツールヘッド４０２は、グリットサイズρを持つ研磨材の粒子も包含する。実施形態では、先端径Ｄηは、例えば、約０．６ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、または約０．３ｍｍ未満である。実施形態では、内角αは、例えば、約６５度未満、約４０度未満で、約２０度未満、約１５度未満、または約１０度未満である。特定の範囲内の内角αを有することによって、穿孔ツールを利用して製品を貫いてパイロット穴を形成する際に、本ガラス品が壊滅的に損なわれる（すなわち、破損する）リスクを低減することができる。
【００６０】
実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２および穿孔ツールシャフト４０４は、一体の構成部分として、または共に連結されて穿孔ツール４００を形成する別々の構成部分として、構築することができる。穿孔ツール４００は、例えば、ダイヤモンド、炭化ケイ素、または別の適した材料から形成することができるか、またはそれを含むことができる。実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２および穿孔ツールシャフト４０４は、同じ材料からも異なる材料からも形成することができる。例えば、穿孔ツールヘッド４０２は、硬い研磨材（例えば、ダイヤモンドまたは炭化ケイ素）から形成されてもよく、穿孔ツールシャフト４０４は、異なる材料（例えば、鋼鉄）から形成される。他のいくつかの実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２および／または穿孔ツールシャフト４０４は、適したツール材（例えば、鋼鉄）から形成され、研磨材４０１の粒子を用いて被覆される。例えば、穿孔ツールヘッド４０２および／または穿孔ツールシャフト４０４は、ステンレス鋼から形成され、例えば、限定されないが、ダイヤモンドまたは炭化ケイ素を用いて被覆されてもよい。
【００６１】
実施形態によっては、穿孔ツール４００では、研磨材４０１の粒子が穿孔ツール４００の外面に配置されている。例えば、穿孔ツール４００の穿孔ツールヘッド４０２は、その外面に配置されている研磨材４０１の粒子を含む。穿孔ツール４００の穿孔ツールヘッド４０２は、稼働長さＬＷを有する。実施形態では、穿孔ツール４００の穿孔ツールヘッド４０２の稼働長さＬＷは、一般に、それが上で動作する本ガラス品の厚みよりも大きい。すなわち、穿孔ツール４００の穿孔ツールヘッド４０２は、ガラス品１００を貫いて穿孔するのに少なくとも充分に長い稼働長さＬＷを有してもよい。実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２の稼働長さＬＷは、ガラス品１００の厚みの少なくとも１１０％、またはガラス品１００の厚みの少なくとも約１１５％である。例えば、実施形態では、穿孔ツールヘッド４０２は、ガラス品１００を貫いてガラス品１００の厚みの少なくとも約１０５％から約１１５％（例えば、１１０％＋／−１％）の所定の深さまで貫通するのに充分な稼働長さＬＷを有する。例えば、かつ限定されないが、稼働長さＬＷは、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約１．５ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ、少なくとも約２．５ｍｍ、または少なくとも約３ｍｍとしてもよい。例えば、かつ限定されないが、実施形態では、稼働長さＬＷは、最大で約１０ｍｍ、最大で約８ｍｍ、最大で約６ｍｍ、最大で約５ｍｍ、または最大で約４ｍｍとしてもよい。
【００６２】
研磨材４０１の粒子は、例えば、かつ限定されないが、ダイヤモンドグリット、ろう付けダイヤモンドグリット、炭化ケイ素、またはガラスを研磨するのに適した別の研磨材、またはそれらの組合せを含んでもよい。研磨材４０１の粒子は、種々のグリットサイズを有してもよい。実施形態によっては、研磨材４０１の粒子は、７００グリットもしくはそれより粗いか、６００グリットもしくはそれより粗いか、５００グリットもしくはそれより粗いか、または４００グリットもしくはそれより粗い粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。さらに、あるいはまた、研磨粒子は、２００グリットもしくはそれより微細な、３００グリットもしくはそれより微細な、または４００グリットもしくはそれより微細な粒子を含むか、それから実質的になるか、またはそれからなる。機械的切断ツール３００について上に記載されたように、穿孔ツール４００の研磨材４０１のサイズ粒子は、穿孔ツールヘッドの稼働長さＬＷに沿って徐々に（例えば、継続的にまたは実質的に継続的に）増加または減少することがあることが想定される。例えば、実施形態によっては、研磨材４０１の粒子のサイズは、穿孔ツールヘッド４０２の遠位端から、稼働長さＬＷに沿って、粗いものから微細なものへと徐々に変わる。そのため、ガラス品１００に接触している研磨材４０１の粒子は、穿孔ツール４００が本明細書に記載されるようなガラス品１００内にさらに進められるにつれて、微細になってゆく。実施形態によっては、研磨材４０１の粒子のサイズは、穿孔ツールヘッド４０２の遠位端から、稼働長さＬＷに沿って、微細なものから粗いものへと徐々に変わる。すなわち、ガラス品１００に接触している研磨材４００の粒子は、穿孔ツール４００がガラス品１００内にさらに進められるにつれて、粗くなってゆく。それゆえ、より微細な研磨材の粒子が研磨部を作り出す一方で、より粗い研磨材の粒子は、パイロット穴のより速やかなボーリングを可能にすることがある。
【００６３】
上に記載されたように、穿孔ツール４００は、先端径Ｄη、内角α、および平均グリットサイズρを持つ研磨材の粒子などの複数の特性を有してもよい。これらの特性を使用して、ＡＤＧ（角度、径、およびグリット）パラメータと称される単独パラメータを決定することがあり、このパラメータは、ある特定のツールが本明細書に記載されるような高いコア引張応力を有するガラス品に対し穿孔ツールとして使用するのに適切となるか否かを、決定する際に有用である。ＡＤＧパラメータは、以下の式によって与えられる。
【００６４】
【数３】
2019511397.tif 000005
【００６５】
本明細書に記載される実施形態では、穿孔ツール４００は、約１２％以下、約１０％以下、または約５％以下のＡＤＧを有してもよい。約１０％以下またはさらに約５％以下を含めて、約１２％以下のＡＤＧパラメータを有する穿孔ツールは、穿孔ツールを利用して本ガラス品を貫いてパイロット穴を形成する際に、本ガラス品が壊滅的に損なわれる（すなわち、破損する）リスクを減少させることが見出されている。
【００６６】
実施形態によっては、ガラス品１００を貫いてパイロット穴を作製することは、穿孔ツール４００を用いてガラス品１００を貫いてドリル穿孔することを包含し、それは、穿孔ツール４００がガラス品１００の表面（例えば、外面１０８）内におよびガラス品１００の厚みを貫いて進められる際に、穿孔ツール４００をある回転スピードで穿孔ツール軸の周りに回転させることによって行われる。上記回転スピードは、例えば、１分間当たり少なくとも約４０，０００回転（ｒｐｍ）、少なくとも約４５，０００ｒｐｍ、少なくとも約５０，０００ｒｐｍ、少なくとも約５５，０００ｒｐｍ、またはさらに少なくとも約５６，０００ｒｐｍとしてもよい。さらに、あるいはまた、回転スピードは、例えば、最大で約７０，０００ｒｐｍ、最大で約６５，０００ｒｐｍ、または最大で約６２，０００ｒｐｍとしてもよい。例えば、実施形態では、穿孔ツールの回転スピードは、約５６，０００ｒｐｍから約６２，０００ｒｐｍまでである。約４０，０００ｒｐｍから約７０，０００ｒｐｍまでの回転スピードは、ガラス品１００にパイロット穴を作製する際に、本ガラス品の損傷を低減する助けとなり得る。
【００６７】
穿孔ツール４００を用いてガラス品１００を貫いてドリル穿孔することは、ガラス品１００の外面１０８を穿孔ツール４００に接触させること、およびある進行スピードでガラス品１００を貫いて穿孔ツール４００を進めることを含む。実施形態によっては、穿孔ツール４００は、上記接触させるステップおよび上記進めるステップの間に、上記回転スピードで回転する。ここで図１３Ａを参照すると、図１３Ａは、ガラス品１００の外面１０８を接触させて、ガラス品１００を貫いて穿孔ツール４００を進めた後の、穿孔ツール４００の断面概略図である。実施形態によっては、ガラス品１００を貫いて穿孔ツール４００を進めることは、厚みの方向（例えば、Ｚ方向）にガラス品１００を貫いて穿孔ツール４００を進めることを含む。例えば、第１のクラッド層１０４の外面１０８を、穿孔ツール４００に接触させて、穿孔ツール４００を、第２のクラッド層１０６の外面１１０に向かって上記進行スピードでガラス品１００内に進める。実施形態では、この進行スピードは、約１０ｍｍ／分から約１５ｍｍ／分まで（例えば、１３ｍｍ／分）としてもよい。実施形態によっては、穿孔ツール４００を、図１３Ａに示されるように穿孔ツール４００がガラス品１００を貫いて全体を貫通するまで、ある一定のスピードで進める。機械的切断ツール３００について上に記載されたように、穿孔ツール４００を、ある初期スピードで、続いてある最終スピードで、本ガラス品を貫いて進めてもよいと想定される。例えば、上記最終進行スピードは、上記初期進行スピードよりも速くてもよい。
【００６８】
穿孔ツール４００がガラス品１００の厚みを貫いて貫通する際に、制御リリーフ区画１５０が、第２のガラス層の外面１１０上で、ガラス品１００に生じてもよい。制御リリーフ区画１５０は、ガラス品１００のコア区画１０２内へ部分的に延びていてもよい。理論に拘束される訳ではないが、制御リリーフ区画の範囲は、穿孔ツール４００の進行スピードが速い結果生じるものと考えられる。本明細書に記載されるような穿孔ツール４００を用いてガラス品１００にパイロット穴を形成することによって、制御リリーフ区画１５０の領域で本ガラス品への表面下損傷が低減されることがあり、このことは、パイロット穴の形成の間に、より大きな表面下損傷を有するガラス品に比べて、より強いガラス品を導くことがある。
【００６９】
パイロット穴の形成の後、穿孔ツール４００をガラス品１００から引き抜くことができる。図１３Ｂは、穿孔ツール４００を引き抜いた後の図１３Ａのガラス基板の断面概略図を説明する。図説するように、穿孔ツール４００によって残されたパイロット穴１５５は、外面１０８から制御リリーフ区画１５０まで実質的に円錐状であってもよい。そのため、パイロット穴１５５は、制御リリーフ区画１５０で移行径まで狭まる入口の穴径を外面１０８に有してもよい。図示されるように、制御リリーフ区画１５０は、第２のクラッド層１０６の外面１１０で出口の穴径を広げる。入口の穴径および出口の穴径のサイズは、穿孔ツール４００の寸法の関数であり、本明細書ではいかなる具体的なサイズにも限定されない。一例として、かつ限定ではないが、入口の穴径は、約１５０μｍから約３５０μｍとしてもよく、移行径は、約１００μｍから約２５０μｍとしてもよく、出口の穴径は、約３００μｍから約６００μｍとしてもよい。
【００７０】
図１４および図１５は、制御リリーフ区画をさらに説明する。具体的には、図１４は、ガラス品のパイロット穴の入口の穴径（写真の中央の最も暗い部分）の写真であり、図１５は、同じパイロット穴についての制御リリーフ区画の出口の穴径（写真の中央の最も暗い部分）の写真である。図１４〜図１５に示されるように、パイロット穴の入口の穴径は、出口の穴径よりも小さい。この例では、入口の穴は、２７５μｍ径を有し、一方で、出口の穴は、約１４００μｍから約１７００μｍ径を有する。
【００７１】
実施形態によっては、穿孔ツール４００は、上記回転スピードでの穿孔ツール４００の回転と上記進行スピードでの穿孔ツール４００の進行との両方を推進するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機器に連結されるか、またはそのコンポーネントである。ＣＮＣ機器は、機械的切断ツールの位置を制御して、機械的切断ツールを進め、引き抜き、かつ／または移動させて、本明細書に記載されるようなガラス品に開口を形成することができる。ＣＮＣ機器は、そのような動きのスピードの正確な制御を可能にして本ガラス品への損傷を低減する助けとなり、本明細書に記載される高い曲げ強度を本ガラス品にもたらすのに充分なエッジ品質を持つ開口を生じることができる。
【００７２】
実施形態によっては、本積層ガラス品に開口を形成するための方法は、ガラス品１００を貫いて形成されたパイロット穴を拡張することを含む。例えば、実施形態では、パイロット穴を拡張することは、穿孔ツール４００によって作製されたパイロット穴を貫いて成形ツールを移動させて、パイロット穴を所望のサイズに成形することを含む。成形ツールを、機械的切断ツール３００について上に記載されたように構成し、本ガラス品を貫いて進めてもよい。これらの実施形態では（すなわち、穿孔ツール４００によって形成されたパイロット穴が、続いて第２のツールを用いて拡張される場合の実施形態では）、機械的切断ツールは、成形ツール３０１と見なされるものとし、機械的切断ツール３００に関する前出のいかなる記載も、成形ツール３０１に適用される。
【００７３】
ここで図１３Ｂを参照すると、図１３Ｂは、図１３Ａに図示されるように穿孔ツール４００によって作製されたパイロット穴１５５の真上に配された、成形ツール３０１の断面概略図を説明する。図１３Ｃは、パイロット穴１５５に挿入されて、それによって、穿孔ツール４００を用いたパイロット穴のドリル穿孔に起因する任意の表面下損傷および切れ端を除去する、成形ツール３０１の断面概略図を説明する。成形ツール３０１はまた、パイロット穴１５５を所望の寸法の仕上げ開口に成形する。パイロット穴をドリル穿孔することと成形ツールを用いてパイロット穴を成形することとの間に長い時間を置くと、パイロット穴へのドリル穿孔に起因するひび割れをさらに本ガラス品内に伝播させることがあり、それによって、本ガラス品の破損を導くことがあることに留意されたい。そのため、パイロット穴の形成に起因するいかなる損傷（例えば、表面下損傷および切れ端）もタイムリーに除去して、ひび割れの成長を実質的に防止することが望ましいことがある。それゆえ、パイロット穴１５５をさらに加工するための成形ツール３０１の使用は、穿孔ツール４００によるパイロット穴１５５の形成後すぐに続いて行われてもよい。例えば、穿孔ツール４００をパイロット穴１５５から引き抜いた後に、約１分未満の経過時間後、成形ツールを挿入して、表面下損傷および切れ端を除去することがある。開口が所望の寸法に成形された後、成形ツール３０１を本ガラス品から引き抜くことができる。
【００７４】
実施形態によっては、穿孔ツール４００は、成形ツール３０１と組み合わされてもよい。例えば、かつ限定とするものではないが、実施形態によっては、図１２に説明される穿孔ツールヘッド４０２は、図４に説明される機械的切断ツール３００のツールシャフト３０４と一体化されて、成形ツール３０１を形成することがある。穿孔ツール４００と機械的切断ツール３００の両方に適用可能な特性は、本明細書に記載されるように、成形ツール３０１を形成する組合せ部分に適用可能となるものと思われる。実施形態によっては、組合せツールの異なる部分は、異なるグリットサイズおよび／または材料の研磨材の粒子を有してもよい。例えば、かつ限定とするものではないが、組合せツールの穿孔ツール部分は、組合せツールの成形ツール部分よりも粗いグリットを有してもよい。実施形態によっては、穿孔ツール部分と組合せツール部分の両方が、同じグリットサイズを有してもよいが、異なる研磨材の粒子を有してもよい。
【００７５】
実施形態によっては、異なる径の、かつ／または異なる研磨材を有する一連の連続した成形ツールを使用して、パイロット穴を所望の寸法を有する開口へと形成してもよい。連続した成形ツールは、異なるグリットサイズおよび／または異なるタイプの研磨材を有してもよい。例えば、第１の成形ツールは、第１のグリット仕上げの研磨材を包含してもよく、第２の成形ツールは、第１のグリット仕上げよりも微細な第２のグリットの仕上げ研磨材を包含してもよい。具体的な例として、第１の成形ツールは、約４００グリットまたはそれより微細なグリットメッシュを有してもよく、第２の成形ツールは、約８００グリットまたはそれより微細なグリットメッシュを有してもよい。
【００７６】
上記に述べたように、さらに別の実施形態では、本積層ガラス品は、開口の形成の後にイオン交換プロセスに供されてもよい。そのようなイオン交換は、本積層ガラス品の強度を増加させることがある。
【００７７】
実施形態によっては、穿孔ツール４００と成形ツール３０１のうち少なくとも１つを覆って冷却液を向かわせて、パイロット穴の形成または成形の間にツールを冷却してもよい。冷却液は、約１３００ｍＬ／分から約１７００ｍＬ／分までの流速を有してもよい。実施形態によっては、冷却液は、パイロット穴の形成とそれに続く成形ツール３０１による成形の両方にわたって流れてもよい。冷却液の使用は、ひび割れの伝播を遅めることがあり、それに続くガラス品１００の破損を防止する助けとなることがある。
【実施例】
【００７８】
以下の実施例により、様々な実施形態をさらに明らかにするものとする。
【００７９】
実施例１
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、約５８．７×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、約３２×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリ不含のアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、０．７ｍｍであった。コア層の厚さと第１および第２のクラッド層の総厚さとの比は、６であった。この積層ガラスシートは、約１９０ＭＰａの表面圧縮を有した。コア層は、約３１．７ＭＰａの引張応力を有した。
【００８０】
以下のプロセスを使用して、開口１つを積層ガラスシートに形成した。本明細書に記載される機械的切断ツール３００などのドリル穿孔ツールをＣＮＣ機器に装着して用いて、積層ガラスシートの厚みを貫いてドリル穿孔することによって、パイロット穴１つを形成した。ドリル穿孔ツールは、電気めっきプロセスによってダイヤモンド研磨剤で被覆されたものであった。ドリル穿孔ツールは、１．３ｍｍの径と約３．５ｍｍの稼働長さとを有する。ダイヤモンド研磨剤は、粗い４００グリットのダイヤモンドサイズから微細な１２００グリットのダイヤモンドサイズまでに及ぶものであった。ドリル穿孔の間、ドリル穿孔ツールは、５９，９７０ｒｐｍの回転スピードで回転していた。ドリル穿孔ツールを、１２．７ｍｍ／分の初期スピードまたは送り速度で、０．５８４２ｍｍの深さまで進めた。ドリル穿孔ツールを、３１．７５ｍｍ／分の最終スピードまたは送り速度で、３．５３ｍｍの最終深さまでさらに進めた。最終深さでは、ドリル穿孔ツールを完全に係合させた。ドリル穿孔ツールを完全に係合させたまま、ドリル穿孔ツールを８．８９ｍｍ／分の移動スピードで移動させることによって、パイロット穴を拡張し、５ｍｍ径の円形穴を形成した。開口を形成するプロセスは、６分未満内に完了させた。
【００８１】
図８は、ガラス品の入口表面から撮影されたパイロット穴の写真であり、図９は、ガラス品の出口表面から撮影されたパイロット穴の写真である。図８〜図９に示されるように、パイロット穴の径は、入口表面では出口表面よりも小さい。そのため、パイロット穴はテーパ状であり、ゆえにパイロット穴は、ガラス品の厚みを貫いて次第に大きくなってゆく。理論に拘束されることを望む訳ではないが、パイロット穴の径の増加は、パイロット穴の外縁で円錐状のひび割れが生じた結果であるものと考えられる。
【００８２】
このプロセスを６４試料に対して繰り返し、収率は９３％であった。３０試料を試験すると、それらは、改変ＲＯＲ試験を用いてどちらも決定された平均ピーク負荷１０．４１ｋｇｆおよび平均曲げ強度８５．０８ＭＰａを有していた。
【００８３】
実施例２
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、約８４．７×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、約４９．５×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、０．５５ｍｍであった。コア層の厚さと第１および第２のクラッド層の総厚さとの比は、４であった。この積層ガラスシートは、約１９０ＭＰａの表面圧縮を有した。コア層は、約４７．５ＭＰａの引張応力を有した。
【００８４】
実施例１に記載されたプロセスを使用して、開口１つを積層ガラスシートに形成した。
【００８５】
このプロセスを６６試料に対して繰り返し、収率は９０％であった。３０試料を試験すると、それらは、改変ＲＯＲ試験を用いてどちらも決定された平均ピーク負荷５．７０８ｋｇｆおよび平均曲げ強度８０．０５ＭＰａを有していた。
【００８６】
実施例３
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、約８４．７×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、約４９．９×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、０．５５ｍｍであった。コア層の厚さと第１および第２のクラッド層の総厚さとの比は、４であった。この積層ガラスシートは、約１７０ＭＰａの表面圧縮を有した。コア層は、約４２．５ＭＰａの引張応力を有した。
【００８７】
実施例１に記載されたプロセスを使用して、開口１つを積層ガラスシートに形成した。
【００８８】
このプロセスを６４試料に対して繰り返し、収率は９３％であった。３０試料を試験すると、それらは、改変ＲＯＲ試験を用いてどちらも決定された平均ピーク負荷６．８２ｋｇｆおよび平均曲げ強度９４．８２ＭＰａを有していた。
【００８９】
比較例１
Ｃｏｒｎｉｎｇ社、コーニング、ニューヨーク州からＣＯＮＣＯＲＥとして入手可能なイオン交換ガラスから形成された単層ガラスシートを形成した。このガラスシートは、０．７ｍｍの厚さを有した。
【００９０】
このガラスシートには開口を形成しなかった。
【００９１】
２４試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された平均ピーク負荷２４８．７ｋｇｆを有していた。
【００９２】
比較例２
Ｃｏｒｎｉｎｇ社、コーニング、ニューヨーク州からＣＯＮＣＯＲＥとして入手可能な、イオン交換ガラスから形成された単層ガラスシートを形成した。ガラスシートは、比較例１に記載されたものと同じであった。
【００９３】
機械的研削ツールを用いて５ｍｍ径の円形穴を研ぐことによって、開口１つをガラスシートに形成した。
【００９４】
このプロセスを７試料について繰り返した。試料は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された平均ピーク負荷１５．０３ｋｇｆを有していた。
【００９５】
比較例３
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。この積層ガラスシートは、実施例１に記載されたものと同じであった。
【００９６】
この積層ガラスシートには開口を形成しなかった。
【００９７】
３０試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定して平均ピーク負荷２１２．２ｋｇｆを有した。
【００９８】
比較例４
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。この積層ガラスシートは、比較例３に記載されたものと同じであった。
【００９９】
レーザーを使用して４ｍｍ径の円形穴を形成し、次いで、機械的研削ツールを用いてその穴を５ｍｍ径に拡張して、開口１つを本積層ガラスシートに形成した。
【０１００】
３０試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験をどちらも用いて決定された平均ピーク負荷１１．７ｋｇｆおよび平均曲げ強度９８．１２ＭＰａを有していた。
【０１０１】
比較例５
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。この積層ガラスシートは、比較例３に記載されたものと同じであった。
【０１０２】
米国特許出願公開第２０１５／０１６５５６０号に記載されているものと同様のレーザー切断プロセスを用いて、積層ガラスシートに開口１つを形成して、５ｍｍ径の円形穴を形成した。追加の研ぎまたは磨きを実施しなかった。
【０１０３】
３０試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験をどちらも用いて決定された平均ピーク負荷７．２４５ｋｇｆおよび平均曲げ強度６０．９４ＭＰａを有していた。
【０１０４】
比較例６
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、約７４．６×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、約３０．９×１０−７／℃のＣＴＥを持つアルカリ不含のアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、０．５５ｍｍであった。コア層の厚さと第１および第２のクラッド層の総厚さとの比は、４．７であった。この積層ガラスシートは、約１９０ＭＰａの表面圧縮を有していた。コア層は、約４０．４ＭＰａの引張応力を有した。
【０１０５】
この積層ガラスシートには開口を形成しなかった。
【０１０６】
３０試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された平均ピーク負荷８６．２５ｋｇｆを有していた。
【０１０７】
比較例７
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。この積層ガラスシートは、比較例６に記載されたものと同じであった。
【０１０８】
米国特許出願公開第２０１５／０１６５５６０号に記載されているものと同様のレーザー切断プロセスを用いて、レーザー切断プロセスを用いて２．１ｍｍの幅および６．７ｍｍの長さのスロットを形成し、積層ガラスシートに開口１つを形成した。追加の研ぎまたは磨きを実施しなかった。
【０１０９】
１３試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験をどちらも用いて決定された平均ピーク負荷４．８６７ｋｇｆおよび平均曲げ強度８３．４８ＭＰａを有していた。
【０１１０】
比較例８
図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。この積層ガラスシートは、比較例６に記載されたものと同じであった。
【０１１１】
米国特許出願公開第２０１５／０１６５５６０号に記載されているものと同様のレーザー切断プロセスを用いて、５ｍｍ径の円形穴を形成し、積層ガラスシートに開口１つを形成した。追加の研ぎまたは磨きを実施しなかった。
【０１１２】
３０試料を試験した。試料は、改変ＲＯＲ試験をどちらも用いて決定された平均ピーク負荷４．２７９ｋｇｆおよび平均曲げ強度７３．９ＭＰａを有していた。
【０１１３】
図１０は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例および比較例のガラス品についての破損におけるピーク負荷を図示するワイブルプロットである。ピーク負荷ｋｇｆがｘ軸上にプロットされ、パーセントがｙ軸上にプロットされている。ワイブルプロットに対応するデータも示されており、下記の表１は、データと、計算による平均値、中央値、および１０パーセンタイルのピーク負荷値とを示している。図１１は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、様々な実施例および比較例のガラス品の曲げ強度を図示するワイブルプロットである。曲げ強度ＭＰａがｘ軸上にプロットされ、パーセントがｙ軸上にプロットされている。ワイブルプロットに対応するデータも示されており、下記の表２は、データと、計算による平均値、中央値、および１０パーセンタイルのピーク負荷値とを示している。
【０１１４】
【表１】
2019511397.tif 000006
【０１１５】
【表２】
2019511397.tif 000007
【０１１６】
実施例１と比較例５との比較では、本ガラス品に開口を形成するための本明細書に記載されるプロセスが、追加の研ぎまたは磨きのないレーザー切断に比べて、さらに大きなピーク負荷とさらに大きな曲げ強度とを有するガラス品を生産することが可能であることが説明される。
【０１１７】
実施例１と比較例３との比較では、本明細書に記載されるプロセスを使用して開口を形成することによって、ガラス品が耐え得るピーク負荷の平均値が９５．１％低減することが説明される。これに対して、比較例５と比較例３との比較では、レーザー切断プロセスを使用して開口を形成することによって、本ガラス品が耐え得るピーク負荷の平均値が９６．６％低減することが説明される。
穿孔ツール試験のデータ
高いコア引張応力（例えば、最大コア引張応力５７ＭＰａ）を有する積層ガラス品を貫いてパイロット穴を作製する際の使用に適切なＡＤＧパラメータを決定するために、本明細書に記載されるような様々な穿孔ツールを試験した。各場合で、図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、アルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、アルカリアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、約０．５５ｍｍであった。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれの厚さは、約６９μｍであった。コア層の最大コア引張応力は、約５７ＭＰａであった。ツールＡ〜Ｊを使用して、積層ガラス品にパイロット穴を作製した。穿孔ツールのそれぞれは、進行スピードを約１２．７ｍｍ／分のスピードまでとして約６０，０００ｒｐｍで回転され、約０．５８ｍｍの切削深さを有していた。各ツールの仕様を表３に一覧にした。ツールＡ〜Ｊのそれぞれを５回試験し、総じて５０試験とした。
【０１１８】
下記の表３を参照すると、約およそ１０％以下のＡＤＧパラメータを有する穿孔ツールが、試行の約６０％で本ガラス品を破損させることなくパイロット穴を形成することに成功したとともに、４％のＡＤＧパラメータを有する穿孔ツールは、成功率が１００％であったことが見出された。したがって、約５％以下のＡＤＧパラメータを有する穿孔ツールは、９９％に迫る成功率を有する可能性があるものと推定することができる。このＡＤＧパラメータは、最大コア引張応力５７ＭＰａを有する積層ガラス品にパイロット穴を形成する成功率に反比例することが決定された。
【０１１９】
【表３】
2019511397.tif 000008
【０１２０】
様々な成形ツールを用いた実験
図１６〜図１８を参照すると、上に記載されたように穿孔ツールと成形ツールの両方を用いて作製された様々なサイズの、かつ形状の開口について、改変ＲＯＲ試験の設定が図式的に説明されている。各場合で、図１に示される一般構造を有する積層ガラスシートを、フュージョンドロー・プロセスを用いて形成した。コア層を、アルカリアルミノケイ酸塩コアガラス組成物から形成した。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれを、アルカリアルミノケイ酸塩クラッドガラス組成物から形成した。この積層ガラスシートの厚さは、約０．５５ｍｍであった。第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれの厚さは、約６９μｍであった。コア層の最大コア引張応力は、約５７ＭＰａであった。各積層ガラスシートは、約５０ｍｍの長さと約５０ｍｍの幅とを有していた。
【０１２１】
中に開口が形成された試料において、本明細書に記載されるような１０％以下のＡＤＧパラメータを有する穿孔ツールを用いて、最初にパイロット穴を形成することによって、開口を形成した。穿孔ツールは、約６０，０００ｒｐｍの回転スピードおよび１２．７ｍｍ／分の送り速度で使用した。使用された各成形ツールについては、成形ツールは、約６０，０００ｒｐｍの回転スピードおよび１２．７ｍｍ／分の送り速度を有していた。リングオンリング試験については、上部リングは約１２．７ｍｍの径を有し、下部リングは約２５．４ｍｍの径を有していた。中に開口を有する試料については、試料の両側にある開口と同心にリングを配した。
【０１２２】
図１６は、改変ＲＯＲ対照試験の設定を図示する。図示されるように、対照試験の設定の場合、試料には開口がない。図１７は、１．６ｍｍの開口を有する試料に用いる改変ＲＯＲ試験の設定を図示する。図１８は、５ｍｍの開口に用いる改変ＲＯＲ試験の設定を図示する。開口を作るための時間は、１．６ｍｍの穴について約２分３０秒であり、５ｍｍの穴については約５分であった。下記の表４は、改変ＲＯＲ試験に供された様々な試料の内訳を説明する。表４に表示されるように、パイロット穴の形成の後、成形ツール／ツール群［すなわち（１）４００グリットの成形ツールのみ、（２）４００グリットの成形ツールの後にそれに続いて８００グリットの成形ツール、（３）４００グリットの成形ツールの後に１０００グリットの成形ツール］を用いて、各開口を成形した。成形ツールの各組合せについて、開口の形成後、試料集団の半分をイオン交換に供した。イオン交換プロセスは、積層ガラスシートを（開口の形成後）１００％カリウム塩浴内に４２０℃で６時間沈めることを含むものであった。
【０１２３】
【表４】
2019511397.tif 000009
【０１２４】
図１９は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、中に形成された５ｍｍの開口を有するガラス品についての破損におけるピーク負荷を説明するワイブルプロットである。試料に適用されたピーク負荷ｋｇｆがｘ軸上にプロットされ、破損の蓋然性（パーセント）がｙ軸上にプロットされている。図示されるように、本ガラス品の特性強度は、より高いグリット仕上げ（すなわち、２つの成形ツール）で、かつイオン交換を使用しての両方で増加した。イオン交換がない場合、４００グリットの成形ツールに続いて１０００グリットの成形ツールによって中に形成された開口を有するガラス品についてのピーク負荷は、約５０％向上した。イオン交換プロセスの追加によって、ピーク負荷強度は、イオン交換なく４００グリット仕上げツールのみを用いたものと比べて９倍に向上した。どちらの場合も（すなわち、イオン交換があってもイオン交換がなくても）、より微細なグリット成形ツールを連続的に使用することによって、確実にガラス強度の増加がもたらされる。
【０１２５】
図２０は、改変ＲＯＲ試験を用いて決定された、中に形成された１．６ｍｍの開口を有するガラス品についての破損におけるピーク負荷を図説するワイブルプロットである。より小さな開口（すなわち、５ｍｍの開口よりも小さい）を有するイオン交換群と非イオン交換群との間では、いくらかのピーク負荷強度の向上が、４００グリット仕上げ、４００／８００グリット仕上げ、または４００／１０００グリット仕上げの間にあった。イオン交換プロセスを組み込んだ群は、非イオン交換群に比べてそのピーク負荷が実質的に向上した。
【０１２６】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、パイロット穴の形成後に４００グリットの成形ツールのみに供された、中に５ｍｍの開口が形成されたガラス品の両面の写真である。図２１Ｃを参照すると、グラフでは、同じ条件下で開口が形成された１０試料のセットについて、上記ガラス品のどちらか一方側の上の平均チップ数が描かれている。上記ガラス品のＡ側上の平均チップ数は２００２であり、一方、上記ガラス品の第２の側の上の平均チップ数は１５９８であった。
【０１２７】
図２２Ａおよび図２２Ｂは、パイロット穴の形成後に４００グリットの成形ツールとそれに続いて８００グリットの成形ツールに供された、中に５ｍｍの開口が形成されたガラス品の両面の写真である。図２２Ｃを参照すると、グラフでは、同じ条件下で開口が形成された１０試料のセットについて、上記ガラス品のどちらか一方側の上の平均チップ数が描かれている。上記ガラス品のＡ側上の平均チップ数は６６１であり、一方、上記ガラス品の第２の側の上の平均チップ数は３６４であった。平均チップ数は、図２１Ａ〜図２１Ｃについて上に記載された４００グリットの成形ツールのみの使用に比べて大幅に向上した。
【０１２８】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、パイロット穴の形成後に４００グリットの成形ツールとそれに続いて１０００グリットの成形ツールに供された、中に５ｍｍの開口が形成されたガラス品の両面の写真である。図２３Ｃを参照すると、グラフでは、同じ条件下で開口が形成された１０試料のセットについて、上記ガラス品のどちらか一方側の上の平均チップ数が描かれている。上記ガラス品のＡ側上の平均チップ数は５０２であり、一方、上記ガラス品の第２の側の上の平均チップ数は４２であった。やはり、平均チップ数は、図２１Ａ〜図２１Ｃについて上に記載された４００グリットの成形ツールのみの使用、または図２２Ａ〜図２２Ｃについて上に記載された４００グリットの成形ツールとそれに続く８００グリットの成形ツールの使用に比べて、大幅に向上した。
【０１２９】
図２４は、試料当たりの総平均チップ数に対する各グリット仕上げ（すなわち、４００グリット仕上げ、４００／８００グリット仕上げ、または４００／１０００グリット仕上げ）の平均チップサイズが描かれているグラフである。図示されるように、４００グリット仕上げを有する１つのみの成形ツールの使用では、チップ数が最も高く、より大きなチップがより多数あった。平均チップ数は、より微細な成形ツールを用いた第２の通過を使用した際に減少し、より大きなチップサイズの数も実質的に低減した。
【０１３０】
本明細書に記載されるように、本開示の一態様では、積層ガラス品中に開口を形成するための方法は、本積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成することであって、本積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたコア層を含み、コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、第１のクラッド層と第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつコア層が引張応力下にあるように、クラッドＣＴＥがコアＣＴＥよりも小さい、パイロット穴を形成すること；および本ガラス品を貫いて形成されたパイロット穴を拡張して、開口を形成することを含む。
【０１３１】
本開示のさらに別の態様では、パイロット穴を形成することは、機械的切断ツールを用いて、本積層ガラス品を貫いてドリル穿孔することを含む。
【０１３２】
本開示のさらに別の態様では、上記の本積層ガラス品を貫いてドリル穿孔することは、機械的切断ツールを少なくとも約４０，０００ｒｐｍの回転スピードでツール軸の周りに回転させることを含む。
【０１３３】
本開示のさらに別の態様では、上記の本積層ガラス品を貫いてドリル穿孔することは、本積層ガラス品を貫いて約１０ｍｍ／分から約１５ｍｍ／分のスピードで機械的切断ツールを進めることを含む。
【０１３４】
本開示のさらに別の態様では、パイロット穴を拡張することは、本積層ガラス品内で機械的切断ツールを移動させることを含む。
【０１３５】
様々な改変および変形が特許請求の範囲に記載の主題の趣旨または範囲を逸脱することなくなされ得ることが、当業者に明らかになろう。したがって、特許請求の範囲に記載の主題は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の観点を除けば制限されるものではない。
【０１３６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
積層ガラス品中に開口を形成するための方法であって、
以下の式
【０１３７】
【数４】
2019511397.tif 000010
【０１３８】
［上式で、Ｄηは、穿孔ツールの先端径であり、αは、該穿孔ツールの先端の内角であり、ρは、該穿孔ツール上の研磨材の平均グリットサイズである］によって決定されるときのＡＤＧパラメータが１２％以下である穿孔ツールを用いて、該積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成することであって、該積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたコア層を含み、該コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さい、パイロット穴を形成すること；および
成形ツールを用いて、該積層ガラス品を貫いて形成された該パイロット穴を拡張して、該開口を形成すること
を含む方法。
【０１３９】
実施形態２
前記穿孔ツールが、約１５°未満の内角を有する、実施形態１に記載の方法。
【０１４０】
実施形態３
前記穿孔ツールが、約０．５ｍｍ未満の先端径を有する、実施形態１に記載の方法。
【０１４１】
実施形態４
前記穿孔ツールが、該穿孔ツールの外面に配置されている約４００グリットまたはそれより微細な研磨粒子を含む、実施形態１に記載の方法。
【０１４２】
実施形態５
前記穿孔ツールが、前記積層ガラス品の厚さの約１０５％から約１１５％までの所定の深さまで、該積層ガラス品の厚みを貫通する、実施形態１に記載の方法。
【０１４３】
実施形態６
前記成形ツールを用いて前記パイロット穴を拡張することが、前記穿孔ツールを用いて該パイロット穴を形成してから少なくとも１分以内に実施される、実施形態１に記載の方法。
【０１４４】
実施形態７
前記積層ガラス品を貫く前記パイロット穴を形成することが、前記穿孔ツールを穿孔ツール軸の周りに少なくとも約５０，０００ｒｐｍの回転スピードで回転させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【０１４５】
実施形態８
前記積層ガラス品を貫く前記パイロット穴を形成することが、約１０ｍｍ／分から約１５ｍｍ／分までのスピードで該積層ガラス品を貫いて前記穿孔ツールを進めることを含む、実施形態７に記載の方法。
【０１４６】
実施形態９
前記パイロット穴を拡張することが、前記積層ガラス品内で前記成形ツールを移動させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【０１４７】
実施形態１０
冷却液を約１３００ｍＬ／分から約１７００ｍＬ／分まで流して、前記穿孔ツールおよび前記成形ツールのうち少なくとも１つを冷却することをさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【０１４８】
実施形態１１
積層ガラス品中に開口を形成するための方法であって、
以下の式
【０１４９】
【数５】
2019511397.tif 000011
【０１５０】
［上式で、Ｄηは、穿孔ツールの先端径であり、αは、該穿孔ツールの先端の内角であり、ρは、該穿孔ツール上の研磨材の平均グリットサイズである］によって決定されるときのＡＤＧパラメータが１２％以下である穿孔ツールを用いて、該積層ガラス品を貫くパイロット穴を形成することであって、該積層ガラス品は、第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されたコア層を含み、該コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さい、パイロット穴を形成すること；および
成形ツールの外面に研磨粒子が配置された該成形ツールを用いて、該積層ガラス品を貫いて形成されたパイロット穴を拡張して、前記開口を形成すること
を含む方法。
【０１５１】
実施形態１２
前記穿孔ツールが、約１５°未満の内角を有する、実施形態１１に記載の方法。
【０１５２】
実施形態１３
前記穿孔ツールが、約０．５ｍｍ未満の先端径を有する、請求項１１に記載の方法。
【０１５３】
実施形態１４
前記穿孔ツールが、該穿孔ツールの外面に配置されている４００グリットまたはそれより微細な研磨粒子を含む、実施形態１１に記載の方法。
【０１５４】
実施形態１５
前記成形ツールが、第１のグリット仕上げを有する第１の成形ツールであり、前記方法が、
前記第１の成形ツールを用いて前記パイロット穴を拡張した後に、前記第１のグリット仕上げよりも微細な第２のグリット仕上げを有する第２の成形ツールを、前記開口に差し込むことをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
【０１５５】
実施形態１６
前記第１の成形ツールの前記第１のグリット仕上げが、約４００グリットまたはそれより微細であり、前記第２の成形ツールの前記第２のグリット仕上げが、約８００グリットまたはそれより微細である、実施形態１５に記載の方法。
【０１５６】
実施形態１７
前記開口の形成後に前記積層ガラス品をイオン交換プロセスに供することをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
【０１５７】
実施形態１８
ガラス品であって、
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物から形成されているコア層；
該コア層の第１の主表面に融合されている第１のクラッド層、および該コア層の第２の主表面に融合されている第２のクラッド層であって、そのそれぞれが、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物から形成されている、第１のクラッド層と第２のクラッド層；ならびに
該コア層、該第１のクラッド層、および該第２のクラッド層のそれぞれを貫いて延びている開口；
を含み、
該第１のクラッド層と該第２のクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さく；
該ガラス品の曲げ強度が、少なくとも約７５ＭＰａである、
ガラス品。
【０１５８】
実施形態１９
前記開口のエッジが、少なくとも約０．０５μｍのＲａ表面粗さを有する、実施形態１８に記載のガラス品。
【０１５９】
実施形態２０
前記開口のエッジが、約０．０５μｍから約０．５μｍのＲａ表面粗さを有する、実施形態１８に記載のガラス品。
【０１６０】
実施形態２１
前記開口が、前記ガラス品の厚みを完全に貫いて延びている、実施形態１８から２０のいずれかに記載のガラス品。
【０１６１】
実施例２２
前記第１のクラッド層のクラッドガラス組成物が、前記第２のクラッド層のクラッドガラス組成物と同じである、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス品。
実施形態２３
前記クラッドガラス組成物が、前記第１のクラッド層の第１のクラッドガラス組成物と、前記第２のクラッド層の第２のクラッドガラス組成物とを含み、該第１のクラッドガラス組成物が、該第２のクラッドガラス組成物とは異なる、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス品。
【０１６２】
実施形態２４
前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの間の差が、少なくとも約２０×１０−７℃−１である、実施形態１８から２３のいずれかに記載のガラス品。
【０１６３】
実施形態２５
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層のうち少なくとも１つが、イオン交換された領域を含む、実施形態１８から２４のいずれかに記載のガラス品。
【０１６４】
実施形態２６
前記イオン交換された領域が、前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層のうち前記少なくとも１つの圧縮応力に比べて増加した圧縮応力を有する、実施形態２５に記載のガラス品。
【０１６５】
実施形態２７
積層ガラス品であって、
第１のガラスクラッド層と第２のガラスクラッド層との間に配置されているコア層であって、該コア層は、コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコアガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれは、クラッドＣＴＥを有するクラッドガラス組成物を含み、該第１のガラスクラッド層と該第２のガラスクラッド層のそれぞれが圧縮応力下にあり、かつ該コア層が引張応力下にあるように、該クラッドＣＴＥは、該コアＣＴＥよりも小さい、コア層；および
該積層ガラス品の全体の厚みを貫いて延びている開口；
を含み、
改変リングオンリング試験で該積層ガラス品が耐え得るピーク負荷が、該改変リングオンリング試験で参照ガラス品が耐え得るピーク負荷よりも最大で９６．５％小さく、該参照ガラス品は、該積層ガラス品と実質的に同一であるが、それを貫いて延びている開口を持たない、
積層ガラス品。
【０１６６】
実施形態２８
前記積層ガラス品の曲げ強度が少なくとも約７５ＭＰａである、実施形態２７に記載の積層ガラス品。
【０１６７】
実施形態２９
前記開口のエッジが、少なくとも約０．０５μｍのＲａ表面粗さを有する、実施形態２７または２８に記載の積層ガラス品。
【０１６８】
実施形態３０
前記開口のエッジが、約０．０５μｍから約０．５μｍのＲａ表面粗さを有する、実施形態２７または２８に記載の積層ガラス品。
【０１６９】
実施形態３１
前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの間の差が、少なくとも約２０×１０−７℃−１である、実施形態２７から３０のいずれかに記載の積層ガラス品。
【０１７０】
実施形態３２
前記第１のガラスクラッド層または前記第２のガラスクラッド層のうち少なくとも１つが、イオン交換された領域を含む、実施形態２７から３１のいずれかに記載の積層ガラス品。
【０１７１】
実施形態３３
前記第１のガラスクラッド層が、前記コア層の第１の主表面に融合されており、前記第２のガラスクラッド層が、前記コア層の第２の主表面に融合されている、実施形態２７から３２のいずれかに記載の積層ガラス品。
【０１７２】
実施形態３４
実施形態１８から３３のいずれかに記載のガラス品を含む電子デバイス。
【０１７３】
実施形態３５
実施形態１８から３３のいずれかに記載のガラス品を含む建築用パネル。
【０１７４】
実施形態３６
実施形態１８から３３のいずれかに記載のガラス品を含む車両。
【０１７５】
実施形態３７
実施形態１８から３３のいずれかに記載のガラス品を含む器具。
【符号の説明】
【０１７６】
１００    積層ガラス品
１０２    コア層
１０４    第１のクラッド層
１０６    第２のクラッド層
１０８、１１０    外面
１１２，１１４    境界面
１１６    外部エッジ
１２０    開口
１２２，１２６，１３０    内部エッジ
１２４    第２の開口
１２８    第３の開口
１５０    制御リリーフ区画
１５５    パイロット穴
２００    溢流分注器
２２０    下部溢流分注器
２２２，２４２    トラフ
２２４    第１のガラス組成物
２２６，２２８    外部形成面
２３０    引き込み線
２４０    上部溢流分注器
２４４    第２のガラス組成物
２４６，２４８    外部形成面
３００    機械的切断ツール
３０１    成形ツール
３０２    ツールヘッド
３０４    ツールシャフト
４００    穿孔ツール
４０１    研磨材
４０２    穿孔ツールヘッド
４０４    穿孔ツールシャフト
【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】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【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２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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