(57)【要約】  熱源および冷却システムを有する、ガラスシートのカットエッジをエッジ処理するための装置および方法が提供される。該ガラス片は、アクティブ領域および空縁部を有している。該熱源は、該空縁部に熱を向けて、該化学強化ガラス片の空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させるように配置される。該冷却システムは、該ガラス片のアクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持する。くわえて、該冷却システムは、該ガラス片のアクティブ領域に熱結合されているヒートシンクアセンブリを含む。
2015526383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの化学強化ガラス片のカットエッジを化学強化するための装置であって、前記装置が、イオン交換源と、熱源と、冷却システムとを備え、
前記化学強化ガラス片は、アクティブ領域および空縁部を備え、
前記熱源は、前記イオン交換源に熱を向けるように配置されて、前記化学強化ガラス片の前記空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させ、
前記冷却システムは、前記アクティブ領域に熱結合されたヒートシンクアセンブリを備え、かつ前記アクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持し、
前記空縁部は、前記ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出される、
装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクアセンブリは、少なくとも１つのスペーサ、ガスケットおよびクランプ部材を備え、
前記ガスケットは、前記スペーサの第１の側と、前記スペーサの第２の側とに設けられ、および
ガスケットが取り付けられた、化学強化ガラス片とスペーサから成る一連の反復部は、前記クランプ部材間で一緒に圧迫されて、前記ガスケットと、化学強化ガラス片との間に流体密封シールを形成する、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ガスケットは、本体ガスケットおよびエッジガスケットを、前記スペーサの第１の側および前記スペーサの第２の側の各々に備え、
前記本体ガスケットおよび前記エッジガスケットは、入口端部および出口端部を有する流体流路が、前記スペーサの第１および第２の側の両側において前記本体ガスケットと前記エッジガスケットとの間に形成された状態で、前記スペーサの第１の側と、前記スペーサの第２の側とに設けられ、
前記冷却システムは、熱伝達流体を備え、
前記化学強化ガラスおよび前記ヒートシンクアセンブリは、前記熱伝達流体中に熱的に浸漬される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つのガラス片のカットエッジを処理する方法であって、
アクティブ領域および空縁部を備える少なくとも１つのガラス片を提供する工程と、
前記少なくとも１つのガラス片の前記カットエッジをエッジ処理するための装置であって、前記装置が、熱源および冷却システムを備え、前記熱源は、前記ガラス片の前記空縁部に熱を向けるように配置されて、前記ガラス片の前記空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させ、前記冷却システムは、前記アクティブ領域に熱結合されたヒートシンクアセンブリを備え、および前記アクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持し、前記空縁部は、前記ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出される、装置を提供する工程と、
前記少なくとも１つのガラス片の前記カットエッジをアニーリングし、焼き戻し、火炎研磨し、または化学強化する工程と、
を有してなる方法。
【請求項５】
前記方法は、イオン交換源を供給する工程と、前記少なくとも１つのガラス片の前記カットエッジを化学強化する工程とをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１２年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／６９５，４８２号明細書に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、当該特許出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に、ガラスシートに関し、より具体的には、ガラス片のカットエッジを化学強化し、焼き戻し、火炎研磨し、またはアニーリングするための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスの化学強化は、表面仕上げプロセスである。ガラスは、３００℃を超える温度で、硝酸カリウム等のカリウム塩を含む溶液槽中に浸漬される。未強化のガラス表面をカリウム塩にさらすと、ガラス表面内のナトリウムイオンが、該溶液槽の溶液からのカリウムイオンに置換される。
【０００４】
ナトリウムイオンを置換するカリウムイオンは、それらが交換するナトリウムイオンよりも大きい。幾何学的に大きなカリウムイオンの挿入は、より小さなナトリウムイオンが硝酸カリウム溶液へ移行する際に、該ナトリウムイオンによって残されたギャップ内にカリウムイオンを押し込めることになる。このイオンの置換は、ガラスの表面を圧縮状態にさせるとともに、そのコアに補正張力を引き起こす。化学強化ガラスの表面における圧縮は、ガラス表面への小さな引っ掻きが、ガラス層を通って容易に伝わらないため、ガラスの破損およびクラッキングの低発生率をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
化学強化されたガラスシートは、いくつかある理由の中でも特に、その優れた機械的特性のために、様々な用途に用いられている。本発明者等は、化学強化ガラス片の切断時には、該ガラスシートの中央張力が露になるため、該ガラスシートのカットエッジに沿った優れた機械的特性が低下することを確認している。また、本発明者等は、化学強化されたガラスシート上の回路および他の感温コンポーネントの存在が、該シートのカットエッジに沿った機械的特性を回復させることを困難にする可能性があることも確認している。くわえて、本発明者等は、ガラスシート上の回路および他の感温コンポーネントの存在が、該シートのカットエッジに沿った焼き戻し、火炎研磨およびアニーリング等の加熱を伴う他のガラス処理を施すことを困難にすることを確認している。したがって、化学強化ガラスの元々の強度特性を回復させるプロセス、または、ガラスシート上に配置されたコンポーネントを損傷させることなく、他のエッジ処理プロセスを可能にするプロセスが必要である。
【０００６】
より具体的には、その上に電子装置が印刷されたガラス基板エッジの後処理は、典型的には、酸エッチング、研削、研磨、および他の化学的および機械的手法等の低温度（＜２００℃）プロセスに限定される。これは、該電子装置が含む感温誘電体層によるものである。ほとんどの製品では、低温の後処理法が所望の結果を実現するため、より高温の処理は必要なく、そのため、このことは問題とはならない。しかし、一部の例では、それらのピースが高温処理に曝されることが有利である場合がある。製造業者は、例えば、大きなシートを全て印刷して細かく切断した後、当該ガラス基板上に含まれる電子装置を損傷させることなく、完成品のエッジを、火炎研磨、アニール、イオン交換、または他の方法で熱処理しなければならない。製造業者の観点からは、このような処理手順は、該電子装置を印刷するための既存の設備の使用を可能にし、および多数のユニットのための回路を同時に施すことを可能にするため、大きなガラスシートの表面に必要な電子装置を印刷した後、該大きなシートを最終的な所望の寸法に切断することが好ましい。本願明細書に開示されている装置および方法は、ガラス片のバルクを、ガラス基板上の印刷された電子装置を考慮して許容可能な温度に維持できるようにするとともに、完成品のエッジをイオン交換し、火炎研磨し、アニーリングし、焼き戻し、または他の方法で熱処理するための高温まで該エッジを加熱できるようにする。
【０００７】
温度勾配は、該ガラス片の加熱されたエッジから、冷却された該ガラス片のバルクまで形成される。該ガラスのエッジから、該温度が、電子装置層を損傷させる温度未満まで降下する点までの距離は、「バーンバック」と呼ばれている。これは、典型的には、約０．５ｍｍ〜約２ｍｍであり、より短い距離が好ましいが、実現するのはより難しい。より短い距離は、電子装置を、該ガラスシートのエッジのより近傍に配置できるようにし、完全に一体化されたタッチスクリーン等の用途の場合、該スクリーンのアクティブな表面領域を最大化することが好ましい。
【０００８】
本開示は、ガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置および方法を紹介する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の特定の実施形態によれば、イオン交換源と、熱源と、冷却システムとを備える、化学強化ガラスシートのカットエッジを化学強化するための装置が提供される。その化学強化ガラス片は、アクティブ領域と、空縁部とを有している。該熱源は、該イオン交換源に熱を向けて、該化学強化ガラス片の空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させるように配置される。該冷却システムは、該化学強化ガラス片のアクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持する。該冷却システムは、該化学強化ガラス片のアクティブ領域に熱結合されているヒートシンクアセンブリを含む。くわえて、該化学強化ガラス片の空縁部は、該ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出される。
【００１０】
本開示の特定の実施形態によれば、イオン交換源と、熱源と、冷却システムとを備える、化学強化ガラスシートのカットエッジを化学強化するための装置が提供される。該化学強化ガラス片は、アクティブ領域と、空縁部とを有している。該熱源は、該イオン交換源に熱を向けて、該化学強化ガラス片の空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させるように配置される。該冷却システムは、該化学強化ガラス片のアクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持する。該冷却システムは、該化学強化ガラスのアクティブ領域に熱結合されているヒートシンクアセンブリを含む。くわえて、該化学強化ガラスの空縁部は、該ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出される。該ヒートシンクアセンブリは、スペーサと、ガスケットと、クランプ部材とを含む。ガスケットが取り付けられた、化学強化ガラス片およびスペーサから成る一連の反復部は、該クランプ部材間で一緒に圧迫されて、該ガスケットと、該化学強化ガラス片との間に流体密封シールを形成している。該ガスケットは、該スペーサの第１の側と、該スペーサの第２の側とに設けられている。該ガスケットは、具体的には、本体ガスケットおよびエッジガスケットを、該スペーサの第１の側および該スペーサの第２の側の各々に含んでいる。該本体ガスケットおよび該エッジガスケットは、入口端部および出口端部を有する流体流路が、該スペーサの第１および第２の側の両側において該本体ガスケットと該エッジガスケットとの間に形成された状態で、該スペーサの第１の側と、該スペーサの第２の側とに設けられている。また、該冷却システムは、熱伝達流体も含んでいる。該化学強化ガラスおよび該ヒートシンクアセンブリは、該熱伝達流体中に熱的に浸漬される。くわえて、該イオン交換源は、該カットエッジから流れ出ることなく、該化学強化ガラスの空縁部上に拡散することが可能であり、および少なくとも１つの塩の融点より高く加熱することが可能である、該少なくとも１つの塩および少なくとも１つの結合剤を含むペーストである。
【００１１】
本開示の特定の実施形態によれば、熱源および冷却システムを備える、少なくとも１つのガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置が提供される。該装置は、該少なくとも１つのガラス片のカットエッジをアニールし、焼き戻し、火炎研磨し、または化学強化するように構成されている。該少なくとも１つのガラス片は、アクティブ領域と、空縁部とを有している。くわえて、該熱源は、該ガラス片の空縁部に熱を向けるように配置されて、該ガラス片の空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させる。該冷却システムは、該アクティブ領域に熱結合されているヒートシンクアセンブリを有し、および該アクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持する。該空縁部は、該ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出されている。
【００１２】
本開示の特定の実施形態によれば、少なくとも１つのガラス片のカットエッジを処理する方法が提供される。該方法は、アクティブ領域および空縁部を備える少なくとも１つのガラス片を提供する工程を含む。該方法は、該少なくとも１つのガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置を提供する工程をさらに含む。該装置は、熱源および冷却システムを備える。該熱源は、該ガラス片の空縁部に熱を向けるように配置されて、該ガラス片の空縁部の温度を、３５０℃〜６００℃まで上昇させる。該冷却システムは、該アクティブ領域に熱結合されているヒートシンクアセンブリを有し、および該アクティブ領域の温度を２５０℃未満に維持する。くわえて、該空縁部は、該ヒートシンクアセンブリの範囲を越えて露出されている。また、該方法は、該少なくとも１つのガラス片のカットエッジをアニーリングすること、焼き戻すこと、火炎研磨すること、または、化学強化する工程も含む。
【００１３】
本発明の追加的な特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載されており、また、ある程度は、その説明から、当業者には容易に明らかになるであろうし、または、以下の詳細な説明、クレーム、ならびに添付図面を含む、本願明細書に記載されている様々な実施形態を実施することによって認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示の具体的な実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面とともに読めば、最も良く理解することができ、ただし、同様の構造は、同様の参照数字によって示されている。
【図１】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の概略図である。
【図２】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の部分切断端部図である。
【図３】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の切断正面図である。
【図４】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の切断正面図である。
【図５】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の部分切断端部図である。
【図６】本開示の一実施形態によるガラス片のカットエッジをエッジ処理するための装置の概略図である。
【００１５】
図面に関しては、一般に、その図解は、本発明の特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明をその実施形態に限定することを意図するものではないことは理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
装置１００の実施形態に適合する様々なエッジ処理が想定される。ガラス片１４０のカットエッジを化学強化することは、想定される１つの具体的なエッジ処理である。その他のエッジ処理としては、ガラス片１４０のカットエッジを焼き戻し、火炎研磨し、またはアニーリングすることが挙げられる。明確にするために、本開示全体にわたる論考は、主に、ガラス片１４０を化学強化することに注力されているが、当業者は、焼き戻し、火炎研磨、アニーリング、または別のエッジ処理を代わりに用いることができることを理解するであろう。
【００１７】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態を図１、図２および図３に示す。装置１００は、イオン交換源１１０と、熱源１２０と、冷却システム１３０とを備えている。ガラス片１４０は、アクティブ領域１４２および空縁部１４４の両方を備えている。ガラス片１４０のアクティブ領域１４２は、電子回路または他の感熱表面処理部が化学強化されたガラス片上に設けられる領域である。空縁部１４４は、該カットエッジに沿った、ガラス片１４０の領域である。空縁部１４４は、好ましくは、実質的にベアガラスであるが、微量の汚染物質または非感熱塗布部を備えてもよい。
【００１８】
ガラス片１４０は、何らかのガラス基板を含んでもよい。特定のガラス片１４０の非限定的な実施例は、前述の化学強化ガラス、非化学強化ガラスおよび積層板を含む。
【００１９】
熱源１２０は、ガラス片１４０の空縁部１４４に熱を向けるように配置されている。エッジ処理が、ガラス片１４０の化学強化である場合は、熱源１２０がイオン交換源１１０に明確に向けられることも想定される。熱源１２０は、ガラス片１４０の空縁部１４４の温度を、約３５０℃〜約６００℃まで、より好ましくは、約４００℃〜約５５０℃まで、さらに好ましくは、約４２０℃〜約４８０℃まで好適に上昇させるように構成され、および形成される。さらなる実施形態においては、熱源１２０が、３５０℃〜６００℃の範囲にわたる整数値によって制限されたそれぞれの範囲まで、空縁部１４４の温度を上昇させるように構成され、および形成されることが明確に想定されている。
【００２０】
冷却システム１３０は、アクティブ領域１４２に熱結合されたヒートシンクアセンブリ１５０を備えている。冷却システム１３０およびヒートシンクアセンブリ１５０は、好ましくは、アクティブ領域１４２の温度を、約２５０℃未満に、より好ましくは、約２００℃未満に、さらに好ましくは、約１８０℃未満に維持するように構成され、および形成される。さらなる実施形態においては、冷却システム１３０およびヒートシンクアセンブリ１５０が、アクティブ領域１４２の温度を、０℃〜２５０℃のそれぞれの整数値に、または該整数値未満に維持するように構成され、および形成される。
【００２１】
空縁部１４４は、ヒートシンクアセンブリ１５０の範囲を越えて露出されている。空縁部１４４が、イオン交換プロセスの一部として加熱されるにつれて、該空縁部は、好ましくは、ヒートシンクアセンブリ１５０を越えて延在することが明確に想定されている。空縁部１４４を、ヒートシンクアセンブリ１５０を越えて延在させることにより、該空縁部の延在した部分が、該ヒートシンクアセンブリによる冷却を妨げることなく、３５０℃以上の温度または所望の温度を有することが可能になる。
【００２２】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の選択された実施形態においては、該装置は、スペーサ１６０と、ガスケット１７０と、クランプ部材１８０とを備えている。ガスケット１７０は、スペーサ１６０の第１の側および第２の側とも称される、前面および背面に設けられている。ガスケット１７０が取付けられたスペーサ１６０は、ガラス片１４０と、スペーサ／ガスケットの組合せとから成る一連の反復部内に配列されている。ガラス片１４０と、ガスケット１７０が取付けられたスペーサ１６０とから成る一連の反復部は、クランプ部材１８０間で一緒に圧迫されて、該ガスケットとガラス片との間に流体密封シールを形成する。
【００２３】
クランプ部材１８０は、ガラス片１４０と、ガスケット１７０が取付けられたスペーサ１６０とから成る一連の反復部の対向面に力を印加する。該クランプ部材がイオン交換源１１０および熱源１２０からの熱に曝される場合、該クランプ部材は、好ましくはステンレス鋼であるが、熱および該イオン交換源による損傷に強い公知の材料で形成されることも想定されている。
【００２４】
選択された実施形態においては、スペーサ１６０は、例えば、アルミニウムまたは銅等の熱伝導性の金属から成るように想定されている。くわえて、ガスケット１７０は、装置１００の実施形態においては、シリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンから成るように想定されている。また、装置１００の選択された実施形態においては、ガスケット１７０は化学強化ガラス１４０への付着を容易にする剥離コーティングを備え、および／または該化学強化ガラスは、該ガスケットへの付着を容易にする除去可能な離型剤を備えることも想定されている。該剥離コーティングまたは剥離剤は、特に、窒化ホウ素、テフロン（登録商標）、シリコーン、グラファイトとすることができる。その選択は、ガスケットの材質との適合性および該ガラスのエッジに塗布される何らかのペーストに依拠するであろう。該ペーストが酸化されていない場合、または、（例えば、焼き戻し用途のために）ペーストが使用されずに、酸素を排除するように周囲空気が制御される場合、例えば、グラファイトを用いることができるであろう。
【００２５】
上記方法の一実施形態によれば、ガスケットの表面が滑らかになるまで、窒化ホウ素粉末を該ガスケットの表面に擦り込むことによって、窒化ホウ素粉末離型剤（ＭｃＭａｓｔｅｒ  Ｃａｒｒから注文した、オハイオ州ストロングスビルのＭｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ−Ｑｕａｒｔｚ社によって製造された、Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  ＳｐｒａｙＩＩと呼ばれる、高温剥離コーティング）を用いた準備処理が施される。そして、該スペーサおよびガスケット片には、粉末を除去するために、少量のガスが吹き付けられる。該ガスケットおよびスペーサ片の再使用時に、該ガラスへの付着を配慮する場合、該窒化ホウ素粉末が再び施される。過剰に使用された場合、または、均一に施されていない場合には、該ガスケットを通る経路が可能となり、良好なシールが維持されない。使用量が少なすぎる場合には、該ガスケットは、該ガラスに付着する。
【００２６】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の選択された実施形態においては、一連のガラス片およびガスケット１７０が取り付けられたスペーサ１６０の反復部は、ガラス片と、ガスケットを備えたスペーサとが互い違いになっている（すなわち、ガラス−ガスケット／スペーサ／ガスケット−ガラス−ガスケット／スペーサ／ガスケット−ガラス）。ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の別の選択された実施形態においては、ガラス片と、ガスケット１７０が取り付けられたスペーサ１６０とから成る一連の反復部は、ガスケットを備えたスペーサによって隔てられた２つのガラス片から成るグループ（すなわち、ガスケット／スペーサ／ガスケット−ガラス−ガラス−ガスケット／スペーサ／ガスケット−ガラス−ガラス−ガスケット／スペーサ／ガスケット）を備えている。ガラス片１４０と、ガスケット１７０が取り付けられたスペーサ１６０とから成る一連の反復部が、例えば、１０個のガラス片、５０個のガラス片、および２００個のガラス片を含む、単一のガラス片から数百個のガラス片までのあらゆる整数値を含んでもよいことが想定されている。
【００２７】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００のさらなる選択された実施形態において、ガスケット１７０は、本体ガスケット１７２およびエッジガスケット１７４を備えている。本体ガスケット１７２およびエッジガスケット１７４は、スペーサ１６０の第１の側および第２の側の両方にそれぞれ設けられている。本体ガスケット１７２およびエッジガスケット１７４は、ガラス片１４０およびスペーサ１６０とともに、流体流路１９０を形成する。流体流路１９０は、入口端部１９２および出口端部１９４を有する。さらに、実施形態によれば、冷却システム１３０は熱伝達流体２００をさらに備える。化学強化ガラス１４０およびヒートシンクアセンブリ１５０は、熱伝達流体２００中に熱的に浸漬される。例えば、熱伝達流体２００は、入口端部１９２から流体流路１９０内を通過して、化学強化ガラス１４０の傍を通り過ぎて、出口端部１９４から出ることができる。
【００２８】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００のさらなる選択された実施形態において、ヒートシンクアセンブリ１５０は、ヘッダ２１０をさらに備えている。ヘッダ２１０は、入口ヘッダ２１２および出口ヘッダ２１４を備えている。入口ヘッダ２１２は、流体流路１９０の入口端部１９２と流体的に連通して設けられ、また、出口ヘッダ２１４は、該流体流路の出口端部１９４と流体的に連通して設けられている。ヘッダ２１０は、複数の流体流路１９０の全域への熱伝達流体２００の分布を可能にして、複数のガラス片１４０を同時に冷却するように構成されている。具体的には、入口ヘッダ２１２は、熱伝達流体２００の供給ストリームを受け入れて、１つ以上の流体流路１９０と適合して、該流体流路に該熱伝達流体を流す。熱伝達流体２００は、流体流路１９０を通過した後、出口ヘッダ２１４を介して、出口ストリームに戻って合流する。ヘッダ２１０は、好ましくは、ステンレス鋼であるが、熱およびイオン交換源１１０からの損傷に強い公知の材料で形成されることも想定されている。装置１００は、好ましくは、単一の入口ヘッダ２１２および単一の出口ヘッダ２１４を含むが、多数の入口ヘッダおよび出口ヘッダが流体流路１９０に適合できることが想定されている。くわえて、１つまたは多数の供給ストリームが、熱伝達流体２００を、１つまたは多数の入口ヘッダ２１２に供給してもよいことが想定されている。
【００２９】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００のさらなる選択された実施形態において、ヒートシンクアセンブリ１５０は、流体継ぎ手２２０をさらに備えている。入口流体継ぎ手２２２は、入口ヘッダ２１２と流体的に連通しており、また、出口流体継ぎ手２２４は、出口ヘッダ２１４と流体的に連通している。該流体継ぎ手は、非限定的な実施例に関して、ねじ付きコネクタ、簡易脱着形コネクタ、または、圧縮継ぎ手を含むどのような種類の流体密封接続部であってもよい。
【００３０】
熱伝達流体２００は、液体またはガスを含むことができる。液体熱伝達流体２００の非限定的な実施例は、水、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびオイルを含む。ガス熱伝達流体２００の非限定的な実施例は、空気、窒素およびヘリウムを含む。異なる熱伝達流体２００間の熱容量は変化し、その結果として、該熱伝達流体が、流体流路１９０の全長に沿って熱を適切に除去する能力を考慮しなければならない。熱伝達流体２００の熱容量が低すぎる場合、該熱伝達流体は、流体流路１９０の入口端部１９２において熱を吸収することになるが、出口端部１９４に到達する前に、さらなる熱を吸収する能力は、もはや有することはない。
【００３１】
図４と図５を参照すると、ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、ヒートシンクアセンブリ１５０は、流量制限器２３０をさらに備えている。流量制限器２３０は、長い入口領域２３２と、該流量制限器と化学強化ガラス１４０との間の狭い流体ギャップ２３４と、長い出口領域２３６とを形成するように、流体流路１９０内に設けられている。
【００３２】
熱伝達流体２００は、開示されている他の実施形態の場合と同様に、流体流路１９０の入口端部１９２に入る。流量制限器２３０は、熱伝達流体２００の該流量制限器とガラス片１４０との間の通過を制限する。流量制限器２３０の結果としての制限は、流体流路１９０に入る熱伝達流体２００を、長い入口領域２３２の全長に沿って分布させる。そして、熱伝達流体２００は、狭い流体ギャップ２３４を通って、流量制限器２３０とガラス片１４０との間を通過して、長い出口領域２３６に入って、流体流路１９０から出て行く。流量制限器２３０とガラス片１４０との間に形成された狭い流体ギャップ２３４は、流体流路１９０のサイズと比較して非常に小さく、そのため、そのフローは、該狭い流体ギャップの全長に沿って同じ速度で均一に配分される。
【００３３】
図６を参照すると、ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、ヒートシンクアセンブリ１５０は、少なくとも２つのフローポート３１０と、少なくとも１つの熱導体３４０と、流体リザーバ３３０とを備えている。フローポート３１０は、入口フローポート３１２および出口フローポート３１４を備えている。入口フローポート３１２および出口フローポート３１４は、流体リザーバ３３０と流体的に連通している。くわえて、ガラス片１４０および熱導体３４０から成る一連の反復部が、該流体リザーバ内に配置されている。さらに、実施形態によれば、冷却システム１３０は、熱伝達流体２００をさらに備えている。ガラス片１４０およびヒートシンクアセンブリ１５０は、熱伝達流体２００中に熱的に浸漬されている。例えば、熱伝達流体２００は、入口フローポート３１２を通って流体リザーバ３３０内に入り、該リザーバ内に配置されたガラス片１４０およびヒートシンクアセンブリ１５０を取り囲んで熱的に浸漬し、最終的には、出口フローポート３１４を通って該流体リザーバから出て行くことができる。
【００３４】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の選択された実施形態においては、ガラス片１４０および熱導体３４０から成る一連の反復部は、ガラス片と熱導体が互い違いになっている（すなわち、ガラス−熱導体−ガラス−熱導体−ガラス）。ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の別の選択された実施形態においては、ガラス片および熱導体３４０から成る一連の反復部は、熱導体によって隔てられた２つのガラス片のグループを備えている（すなわち、熱導体−ガラス−ガラス−熱導体−ガラス−ガラス−熱導体）。ガラス片および熱導体３４０から成る一連の反復部は、例えば、１０個のガラス片、５０個のガラス片および２００個のガラス片を含む、単一のガラス片から数百のガラス片のあらゆる整数値を備えてもよいことが想定されている。
【００３５】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、熱導体３４０は、該ガラス片を越えて延在して、放熱フィン３４２を形成するように、該ガラス片よりも幅広になっている。ガラス片１４０のカットエッジをエッジ処理するための装置１００の別の実施形態においては、熱導体３４０は、該ガラス片と実質的に同じ幅である。実質的に同じ幅は、ガラス片１４０および熱導体３４０の長さの違いが、１０％未満、８％未満、６％未満、４％未満、２％未満または１％未満であることを意味する。
【００３６】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、アクティブ領域１４２は、プリント回路を備えている。プリント回路は、ガラスシートの表面で様々な用途に用いられる。例えば、完全一体型のタッチスクリーンは、該ガラススクリーンの表面のプリント回路の利用によって、その表示領域内でのユーザによる接触の存在および位置を検出する。
【００３７】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、該イオン交換源は、該ガラス片のカットエッジに塗布されるペーストである。該イオン交換ペーストは、少なくとも１つの塩および少なくとも１つの結合剤を含む。また、該ペーストは、該カットエッジから流れ出ることなく、ガラス片１４０の空縁部１４４上に拡散し、および該少なくとも１つの塩の融点よりも高く加熱することが可能である。該塩は、イオン交換プロセスを経るために、溶融状態でなければならないため、該イオン交換ペーストは、該カットエッジから流れ出ることなく、該少なくとも１つの塩の融点よりも高く加熱することに耐える必要がある。例えば、ガラスを化学強化する方法は、塩からのカリウムイオンに対する該カットガラス内でのナトリウムイオンの交換を含み、およびカリウム塩は、適切に該イオンを交換するために、溶融状態でなければならない。該少なくとも１つの塩は、好ましくは、カリウム塩である。カリウム塩の具体的な、非限定的な実施例は、ＫＮＯ３、ＫＮＯ２、ＫＣｌ、Ｋ２ＳＯ４、または、これらの組合せを含む。くわえて、該少なくとも１つの結合剤は、好ましくは、粘土、酸化アルミニウム、酸化鉄、ゼオライト、他の不活性有機材料、または、これらの組合せを含む。
【００３８】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の別の実施形態においては、イオン交換源１１０は、不純物のない溶融塩の浴である。該少なくとも１つの塩は、好ましくは、カリウム塩である。カリウム塩の具体的な、非限定的な実施例は、ＫＮＯ３、ＫＮＯ２、ＫＣｌ、Ｋ２ＳＯ４、または、これらの組合せを含む。該化学強化プロセスの一部としての該イオン交換は、化学強化されたガラス片１４０の少なくともカットエッジを、溶融塩の浴中に浸漬することによって実現される。該溶融塩は、該カットエッジと流体的に接触し、およびイオン、例えば、ガラス片１４０内のナトリウムおよびカリウムの交換は、イオン交換ペーストを用いる場合と同じ方法で実現される。さらに、装置１００を、ガラス片１４０のアクティブ領域１４２の温度を、所望の閾値温度未満に維持する冷却システム１３０によって、該溶融塩浴内に部分的にまたは完全に浸漬してもよいことも想定されている。
【００３９】
ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の実施形態において、熱源１２０は、赤外線（ＩＲ）源である。ガラス片１４０のカットエッジを化学強化するための装置１００の別の実施形態においては、熱源１２０は、抵抗ヒータである。追加的な実施形態および想定される熱源は、誘導加熱、対流および伝導加熱、マイクロ波または高周波（ＲＦ）加熱も含む。該イオン交換源が、不純物のない溶融塩の浴である実施形態においては、該熱源は、塩浴自体であってもよい。
【００４０】
ここでもまた、装置１００の開示は、圧縮強度を確立するまたは再び確立するために、ガラス片１４０を冷却することとともに、該ガラスの縁部をイオン交換することに主に注力するが、該装置および教示は、火炎研磨、アニーリングまたは焼き戻し等の他の高温処理まで拡張することができる。火炎研磨またはアニーリングプロセス中に、該アクティブ領域を冷却する場合、カットエッジの強化中に、許容可能な範囲内で、ガラス片１４０のアクティブ領域１４２の温度を維持する同じ原理およびシステムが適用可能である。
【００４１】
本願明細書には、ガラス片１４０のカットエッジをエッジ処理するための装置１００に関する多数の実施形態が開示されている。一つの実施形態で教示され、および開示された要素が、他の開示された実施形態に適用可能であることを理解すべきである。開示された要素の全ての組合せは、各開示された実施形態とともに想定されている。
【００４２】
装置１００の有効性を確認するために、実証的試験を行った。図１に描かれているような装置１００を、冷却の有効性をテストするために用いた。最大光束約１，０００，０００Ｗ／ｍ２の光束を伴う３０ｋＷのＩＲ源ランプを、装置１００の６インチ（約１５．２ｃｍ）上に吊り下げた。８つのスペーサ１６０と、４９ｍｍ×１００ｍｍの７つのカットガラス片とを該アセンブリに取り付けた。ガラス片１４０は、所定のサイズに切断する前に、予め化学強化した。粘土と、イオン交換源１１０としての亜硝酸カリウムペースト（イオン交換ペースト）とから成る１ｍｍ厚の層を、ガラス片１４０の表面およびスペーサ１６０にコーティングした。該ランプ源は、６５％（６００，０００Ｗ／ｍ２）まで作動させた。該イオン交換ペーストの表面は、３０秒以内に、５３０〜５５０℃の温度に達して、ＩＲシステムの出力を必要に応じて調節することにより、該実験の期間中に、５００℃（ＦＬＩＲ  ＩＲカメラにより、放射率０．９４で測定した）に維持した。該ランプは、２時間後に完全に出力を下げて、ガラス片１４０を装置１００から取り出した。後方散乱およびマイクロプローブによって測定した該カットエッジにおけるイオン交換深さは、３０μｍであることが分かった。該ガラスの強度も、平均で１４８ＭＰａ〜４６８ＭＰａ改善したことが分かった。くわえて、その強度は、ＳｉＣを用いた研磨の後で、大部分（８０％以上）が維持された。そして、冷却システム１３０および装置１００の有効性は、有機層（ベンゾシクロブテン：“ＢＣＢ”）がその上に印刷されたガラス片が、該層が、光画像により損傷が見られることなく、該縁部から最大で１ｍｍまでの焼き戻し距離で存続したことを示したことで確認された。
【００４３】
「１つの（ａ、ａｎ）」および「該（ｔｈｅ）」という単数形は、本願明細書で用いる場合、複数の対象を含む。「少なくとも１つの」構成要素、要素等の本願明細書における記述は、「１つの」という冠詞の代替的使用が単一の構成要素、要素等に限定すべきではないという推論を形成するのに用いるべきではない。
【００４４】
本発明を説明および定義するために、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」および「約（“ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ”および“ａｂｏｕｔ”）」という用語は、本願明細書において、何らかの定量比較、値、測定値または他の表現に起因する可能性のある不確定要素の特有の程度を表すのに用いられていることを留意されたい。また、「実質的に」および「約」という用語は、本願明細書において、定量的表現が、問題となっている内容の基本的機能の変化を生じることなく、提示された指示的意味から変わってもよい程度を表すのにも用いられている。
【００４５】
また、本願明細書における、特定の方法で特定の特性または機能を具体化するように「構成され」ている本開示の構成要素に関する記述は、意図した用途の記述とは対照的に、構造的記述であることに留意されたい。より具体的には、構成要素が「構成される」様態に関する本願明細書における記述は、該構成要素の既存の物理的状態を示し、したがって、該構成要素の構造的特徴に関する明確な記述として解釈すべきである。
【００４６】
「好ましくは」および「典型的には」等の用語は、本願明細書で用いる場合、クレームされた発明の範囲を限定するために用いられず、または、いくつかの機能が、クレームされた発明の構造または機能に関して必須であり、本質的であり、または重要であることを意味するために用いられないことに留意されたい。むしろ、それらの用語は、単に、本開示の実施形態の具体的な態様を識別すること、または、本開示の特定の実施形態において用いられても、用いられていなくてもよい代替的な、または追加的な形状構成を強調することが意図されている。
【００４７】
当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更および変形を行えることは明白であろう。本発明の趣旨および内容が組み込まれている、開示された実施形態の変更の組合せ、サブコンビネーションおよび変形は、当業者に想起される可能性があるため、本発明は、添付クレームおよびそれらの等価物の範囲内にあるあらゆるものを含むように解釈すべきである。
【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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【国際調査報告】
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