(57)【要約】第１クラッド層、第２クラッド層、および第１クラッド層と第２クラッド層との間のコア層、を備えた積層ガラス物品を、コア層のエッジを露出させて製造する方法である。エッチング液を積層ガラス物品のエッジに塗布して、凹部を形成することができる。次いでこの凹部が充填され得る。
2016521676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス第１クラッド層、ガラス第２クラッド層、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間のガラスコア層、およびエッジ、を備えた、積層ガラス物品を製造する方法であって、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の夫々が、前記コア層に融合されており、前記コア層が前記エッジで露出されており、
前記積層ガラス物品の前記エッジにエッチング液を塗布するステップ、
前記積層ガラス物品の前記エッジに、前記コア層の少なくとも一部分を前記エッチング液で除去することによって、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間に広がる凹部を形成するステップ、および、
前記凹部を充填するステップ、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記凹部を充填するステップが、該凹部を、２液型エポキシ、２液型ウレタン、２液型アクリル、２液型シリコーン、湿気硬化型ウレタン、湿気硬化型エポキシ樹脂、フェノール類、ノボラック、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、架橋アクリル、架橋ビニル、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミド、またはポリアミド、などの、充填材で充填するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記充填するステップが、
フリーラジカル付加重合可能なプレポリマー材料、フリーラジカル逐次重合可能なプレポリマー材料、またはカチオン付加重合可能なプレポリマー材料、などの、液体プレポリマー材料を、前記積層ガラス物品の少なくとも１つの前記エッジに塗布するステップ、および、
前記液体プレポリマー材料を、光硬化または電子ビーム硬化などによって硬化して、保護ポリマー層を形成するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記凹部を充填するステップが、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とのうちの少なくとも一方を、前記凹部を充填するように操作するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記操作するステップが、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とのうちの少なくとも一方の一部分を、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とのうちの少なくとも一方の該一部分が少なくとも部分的に前記凹部を充填するように、火炎研磨またはレーザ処理などによって軟化させるステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記コア層が、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層よりも、前記エッチング液内で少なくとも約５倍溶けやすいものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記積層ガラス物品の厚さが約４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の夫々の厚さが、約１０μｍから約２００μｍであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記コア層の熱膨張係数が、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の夫々の熱膨張係数と同じか、あるいは前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の夫々の熱膨張係数よりも高いことを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のエッチング速度が、約０．１０μｍ／分から約１．００μｍ／分であり、かつ前記コア層のエッチング速度が、約２．００μｍ／分から約５．００μｍ／分であることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年６月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／８３５１１５号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、一般に積層ガラス物品に関し、より具体的には、改善されたエッジを有する積層ガラスシートまたは管と、改善されたエッジを有する積層ガラスシートまたは管を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスシートは、自動車用または建築用の窓ガラスとして採用することができる。さらに、ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ、および現金自動預け払い機（ＡＴＭ）などの、消費者向けおよび市販の電子機器には、カバーガラスおよびガラス背面板などのガラスシートが採用されている。こういったガラスシートのいくつかは、ユーザの指および／またはスタイラスデバイスなどの種々の物体でガラスシートに接触することが必要な、「タッチ」機能を含むことがある。従ってこのガラスは、通常の接触に損傷することなく耐え得る十分に頑丈なものでなければならない。さらにこういったガラスシートは、携帯電話、個人用メディアプレイヤ、およびタブレットコンピュータなどの、携帯型電子機器、または自動車、あるいは建物にも組み込まれ得る。これらの装置に組み込まれたガラスシートは、その関連する装置の運搬および／または使用中に損傷を受けやすくなり得る。従って種々の装置に使用されるガラスシートは、実際の使用による日常的な「タッチ」による接触だけではなく、機器の運搬時に生じ得る偶発的な接触および衝撃にも耐えることができるよう、強度を高めることが必要になり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
積層ガラスシートでは、例えば積層ガラスシートのコア層とクラッド層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合によって生成される圧縮応力で、シートの表面を強化することができる。しかしながら圧縮応力による表面の強化は、一般に、ガラスシートが切断されると露出され得るコア層に、高い引張応力を生じさせる。露出されたガラスコア層が欠陥を有している、あるいは損傷事象を被ると、ガラスシートは破壊または破損する可能性がある。
【０００５】
従って、積層ガラスシートの露出されたエッジの強化が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様においては、積層ガラス物品を製造する方法が開示される。この方法は、第１クラッド層、第２クラッド層、第１クラッド層と第２クラッド層との間のコア層、および、コア層が露出されているエッジ、を備えた、積層ガラス物品を形成するステップを有してなる。エッチング液を積層ガラス物品のエッジに塗布し、エッチング液でコア層の少なくとも一部分を除去することによって、積層ガラス物品のエッジに凹部を形成することができる。この凹部は第１クラッド層と第２クラッド層との間に配置され、これらの間に広がるものでもよい。さらに、この凹部を充填材で充填する。
【０００７】
別の態様において、積層ガラス物品は、第１クラッド層、第２クラッド層、第１クラッド層と第２クラッド層との間のコア層、および、コア層が露出されているエッジ、を備えている。エッチング液を積層ガラス物品のエッジに塗布し、エッチング液でコア層の少なくとも一部分を除去することによって、積層ガラス物品のエッジに凹部を形成することができる。この凹部は第１クラッド層と第２クラッド層との間に配置され、これらの間に広がるものでもよい。さらに、この凹部を保護ポリマー層で充填する。
【０００８】
別の実施形態において、積層ガラス物品は、第１クラッド層、第２クラッド層、第１クラッド層と第２クラッド層との間のコア層、および、コア層が露出されているエッジ、を備えている。エッチング液を積層ガラス物品のエッジに塗布してもよい。エッチング液でコア層の少なくとも一部分を除去することによって、積層ガラス物品のエッジに凹部を形成することができる。この凹部は第１クラッド層と第２クラッド層との間に配置され、これらの間に広がるものでもよい。さらに第１クラッド層および第２クラッド層の少なくとも一方を、この凹部を充填するように操作する。
【０００９】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかであろうし、あるいは以下の詳細な説明、請求項、並びに添付の図面を含め、本書において説明される実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【００１０】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、種々の実施形態を説明したものであること、また請求される主題の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供するよう意図されたものであることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本書で説明される種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、請求される主題の原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本書で図示および説明される１以上の実施形態による、積層ガラス構造の断面の概略図
【図２】本書で図示および説明される１以上の実施形態による、積層ガラスシートを作製するためのフュージョンドロープロセスの概略図
【図３】エッチング後の積層ガラス構造の断面の概略図
【図４】凹部がポリマー充填材で充填された、エッチング後の積層ガラス構造の断面の概略図
【図５】クラッド層を充填材として凹部が充填された、エッチング後の積層ガラス構造の断面の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、改善されたエッジ表面を有する積層ガラスシートと、これを作製する方法の実施形態を詳細に参照する。図４は、積層ガラスシートの一実施の形態の断面を概略的に描いたものである。積層ガラスシートは概して、ガラスコア層と、ガラスコア層に融合された少なくとも１つのガラスクラッド層とを備えている。積層ガラスシートはさらに、例えば積層ガラスシートが最終的な用途に適したサイズおよび形状に切断された場合にガラスコア層が露出されている、少なくとも１つのエッジを備えている。露出したガラスコア層の一部分を除去してもよく、さらに積層ガラスシートのエッジに充填材を塗布してガラスコア層の露出部分をカバーしてもよい。積層ガラスシートと、この積層ガラスシートを作製する方法の種々の実施形態を、添付の図面を特に参照して本書でより詳細に説明する。
【００１３】
本書で使用される「ＣＴＥ」という用語は、約２０℃から約３００℃までの温度範囲に亘って平均化された、そのガラス組成物の熱膨張係数を称する。
【００１４】
「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成物内の特定の成分の欠如を説明するために使用される場合、その成分がガラス組成物内に、約１質量％未満、またはいくつかの事例では約０．５質量％未満の微量で混入物質として存在していることを意味する。
【００１５】
本書で説明されるガラス組成物の実施形態において、構成成分（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、およびＬｉＯ2など）の濃度は、特に指示がない限り酸素基準の質量パーセント（質量％）で与えられる。
【００１６】
本書では「充填材」は、積層ガラスシートからコア層の少なくとも一部分を除去することによって形成された凹部内に充填され得る、任意の材料を称する。種々の実施形態において、充填材は、ポリマー材料、プレポリマー材料、ガラスフリット、またはクラッド層の一部分、あるいはこれらの組合せでもよい。
【００１７】
本書では「添加剤」は、ポリマー材料またはプレポリマー材料に加えることが可能な、ポリマー材料またはプレポリマー材料の種々の特性に影響を及ぼし得る成分を称する。
積層ガラス物品
ここで図１を参照すると、積層ガラス構造の断面が概略的に描かれている。積層ガラス構造とは、例えば、積層ガラスシート、積層ガラス管、または別の積層ガラス物品などの、積層ガラス物品を表す。積層ガラス物品は、図１に示されている積層ガラス構造を備えている。例えば積層ガラス物品は、積層ガラス構造を有する積層ガラスシート１００を備えている。積層ガラスシート１００は概して、ガラスコア層１０２と少なくとも１つのガラスクラッド層とを備えている。図１に描かれている実施形態において、積層ガラスシートは一対のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを備えている。ガラスコア層１０２は概して、第１の表面と、第１の表面に対向している反対側の第２の表面とを有する。一連の実施形態において、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、例えば接着剤、中間層、またはコーティング層などの何らかの追加の材料をガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂとの間に配置せずに、ガラスコア層１０２に融合される。
【００１８】
いくつかの実施形態において積層ガラス物品は、図１に示されている積層ガラス構造を有する積層ガラス管を含む。例えば積層ガラス構造は、積層ガラス管の一部の長手方向の断面を表す。積層ガラス管は、ガラスコア層と少なくとも１つのガラスクラッド層とを備えている。例えば積層ガラス管は、積層ガラスシート１００を参照して本書で説明されるように、一対のガラスクラッド層と、これらのクラッド層間に配置されたガラスコア層とを備えている。ガラスコア層およびガラスクラッド層の夫々は、適切な横断面形状（例えば、円形、楕円形、三角形、長方形、または別の多角形または非多角形形状）を有する管状層を含む。例えばいくつかの実施形態において、積層ガラス管は円筒状の管を含み、このときガラスコア層およびガラスクラッド層は、円筒状管と同心の円筒状層を含む。いくつかの実施形態において、積層ガラス管のエッジ（例えば管の一方または両方の端部）は、積層ガラスシート１００を参照して本書で説明されるように保護される。
【００１９】
例示的な実施形態において、１以上のクラッド層とガラスコア層とを含み得る積層ガラスシートの厚さは、４ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、またはさらには２．０ｍｍ以下でもよい。他の実施形態において、積層ガラスシートの厚さは、約１．５ｍｍ以下、またはさらには１．０ｍｍ以下でもよい。実施形態において、積層ガラスシートの厚さは、０．２ｍｍ以上、またはさらには０．３ｍｍ以上でもよい。他の実施形態において、積層ガラスシートの厚さは０．４ｍｍ以上でもよい。クラッド層は薄い層でもよい。実施形態において、各クラッド層の厚さは、２００μｍ未満、またはさらには１５０μｍ未満でもよい。他の実施形態において、各クラッド層の厚さは約１００μｍ未満でもよい。例示的な実施形態において、各クラッド層の厚さは、１０μｍ以上、またはさらには１５μｍ以上でもよい。さらに他の実施形態において、各クラッド層の厚さは、２０μｍ以上、またはさらには２５μｍ以上でもよい。
【００２０】
本書で説明される積層ガラスシート１００は、積層された結果、同様の材料から作製される単独のシートよりも向上した強度を有し得る。例えばいくつかの実施形態において、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、ガラスコア層１０２よりも低い平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するガラス組成物から形成される。比較的低い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成されたガラスクラッド層を、積層プロセス中に、より高い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成されたガラスコア層と組み合わせると、ガラスコア層とガラスクラッド層とのＣＴＥの差によって、冷却されたときにガラスクラッド層に圧縮応力が形成される。本書で説明されるいくつかの実施形態において、ガラスクラッド層は、２０℃から３００℃の範囲に亘って平均化された平均ＣＴＥが約９５×１０-7／℃以下のガラス組成物から形成される。いくつかの実施形態において、２０℃から３００℃の範囲に亘って平均化されたこのガラス組成物の平均ＣＴＥは、約６５×１０-7／℃以下でもよい。さらに他の実施形態において、２０℃から３００℃の範囲に亘って平均化されたこのガラス組成物の平均ＣＴＥは、約３５×１０-7／℃以下でもよい。しかしながら例示的な実施形態において、クラッド層の平均ＣＴＥは、クラッド層が組み合わされるガラスコア層の平均ＣＴＥ未満の、いかなる値でもよい。
【００２１】
ガラスコア層１０２は、積層ガラスシートの強度を向上させるために、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂに比べて高い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成され得る。いくつかの実施形態においてガラスコア層は、２０℃から３００℃の範囲において約４０×１０-7／℃以上の平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するガラス組成物から形成され得る。これらの実施形態のいくつかにおいて、ガラスコア層のガラス組成物の平均ＣＴＥは、２０℃から３００℃の範囲で約６０×１０-7／℃以上でもよい。さらに他の実施形態において、２０℃から３００℃の範囲に亘って平均化されたガラスコア層のガラス組成物の平均ＣＴＥは、約９０×１０-7／℃以上でもよい。
【００２２】
ガラスクラッド層のＣＴＥがガラスコア層のＣＴＥよりも低い実施形態において、ガラスコア層の少なくとも一部分は、ガラスクラッド層とガラスコア層との間のＣＴＥ値の不整合の結果、引っ張られた状態（ガラスコア層が中心引張領域を有する場合など）になり得る。ガラスコア層１０２が（例えば積層シートの切断により）ガラスシートのエッジで露出される実施形態では、ガラスシートの中心引張領域が露出され、これによりガラスシートは、ガラスシートの露出されたエッジに生じる小さな傷または損傷事象から破壊または破損し易くなる。特に、ガラスコア層１０２の引張応力が増加したため、ガラスの落下またはガラスに対する何らかの他の形の力による衝撃で、ガラスが粉々になる可能性がある。従って本書で説明される実施形態では、ガラスコア層が露出したガラスシートのエッジを、こういった破壊を防ぐよう改善する。
【００２３】
本書で説明される積層ガラスシートの形成には、限定するものではないが、フュージョン積層プロセス、スロットドロー積層プロセス、およびフロートガラスプロセスを含め、様々なプロセスを使用することができ、この場合積層を、溶解および成形と同時に行ってもよい。あるいは積層を、シート成形後の別のプロセスステップとしてもよい。
【００２４】
特定の実施形態において積層ガラスシート１００は、その全体が参照することにより本書に組み込まれる、米国特許第４，２１４，８８６号明細書に記載されているようなフュージョン積層プロセスによって形成してもよい。例として図２を参照すると、積層ガラスシートを形成するための積層フュージョンドロー装置２００は、下方アイソパイプ２０４の上方に位置付けられた上方アイソパイプ２０２を備えている。上方アイソパイプ２０２はトラフ２１０を含み、このトラフ２１０内に溶解装置（図示なし）から溶融ガラスクラッド組成物２０６が供給される。同様に下方アイソパイプ２０４はトラフ２１２を含み、このトラフ２１２内に溶解装置（図示なし）から溶融ガラスコア組成物２０８が供給される。
【００２５】
溶融ガラスコア組成物２０８は、トラフ２１２を満たすとトラフ２１２から溢れ出て、下方アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８上を流れる。下方アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８は、底部２２０で合流する。従って外側成形表面２１６、２１８上を流れている溶融ガラスコア組成物２０８は下方アイソパイプ２０４の底部２２０で再結合し、それにより積層ガラスシートのガラスコア層１０２を形成する。
【００２６】
同時に溶融ガラスクラッド組成物２０６は、上方アイソパイプ２０２に形成されたトラフ２１０から溢れ出て、上方アイソパイプ２０２の外側成形表面２２２、２２４上を流れる。溶融ガラスクラッド組成物２０６は、溶融ガラスクラッド組成物２０６が下方アイソパイプ２０４の周りを流れて、下方アイソパイプの外側成形表面２１６、２１８上を流れている溶融ガラスコア組成物２０８に接触するよう、上方アイソパイプ２０２によって外側に逸らされ、溶融ガラスコア組成物に融合してガラスコア層１０２の周りにガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを形成する。
【００２７】
上記のように、いくつかの実施形態において、溶融ガラスコア組成物２０８は溶融ガラスクラッド組成物２０６の平均熱膨張係数ＣＴＥcladよりも大きい平均熱膨張係数ＣＴＥcoreを有する。従って、ガラスコア層１０２およびガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂが冷えると、ガラスコア層１０２とガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂとの平均熱膨張係数の差によってガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂに圧縮応力が発現する。圧縮応力は、イオン交換処理または熱強化処理を行わなくても、得られる積層ガラスシートの強度を増加させる。
【００２８】
ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂがガラスコア層１０２に融合され、それにより積層ガラスシート１００が形成されると、適切な方法によって積層ガラスシート１００を最終的な寸法に切断してもよい。例えば積層ガラスシート１００は、レーザによって、あるいは「スクライブ・アンド・ブレーク」技術を用いて、切断することができる。積層ガラスシートの切断によって、ガラスシートのエッジはガラスコア層１０２内の引張ゾーンをエッジで露出させるように露出され、それにより損傷を受けやすくなる。
【００２９】
実施形態によれば、ガラスコア層１０２がガラスシートのエッジに沿ってもはや露出されないように、ガラスコア層１０２の露出部分の少なくとも一部を、またいくつかの実施形態ではその全体を、充填材でカバーすることによって、ガラスシートのエッジを改善することができる。ガラスコア層の露出部分をカバーすることによって、高い引張応力を有し得るガラスコア層１０２が衝撃または力に直接曝されるまたはこれを受ける可能性を低減することで、積層ガラスシート１００を破壊または破損から保護する。ガラスコア層の露出部分の充填材によるカバーは、ガラスコア層が露出された後のいかなる時点で行ってもよいが、いくつかの実施形態では、露出されたガラスコア層を充填材でカバーする前に、ガラスコア層の一部分を積層ガラスシートから除去してもよい。
【００３０】
ガラスコア層の露出部分を除去することで、積層ガラスシートのエッジに、第１クラッド層と第２クラッド層との間に配置され、第１クラッド層と第２クラッド層との間に広がり得る、凹部を生成する。ガラスコア層の、積層ガラスシートの表面に位置する一部分を除去してもよく、次いでこの凹部内に充填材を塗布して、露出されたガラスコア層のその一部分をカバーしてもよい。ガラスコア層の露出部分は、任意の適切な方法によって除去することができる。例えばガラスコア層の露出部分は、機械加工またはレーザアブレーションなどによって機械的に除去してもよい。あるいはまたはさらには、例えば積層ガラスシートが特に薄く、ガラスコア層の露出部分を機械的手段によって除去すると積層ガラスシートを破砕させて望ましくない製品損失を生じさせる可能性がある場合などには、ガラスコア層の露出部分を化学エッチングなどの化学的手段によって除去してもよい。
【００３１】
化学エッチングは、積層ガラスシートの厚さに拘らず、あるいはガラスコア層の厚さに対するクラッド層の厚さに拘らず、ガラスコア層の一部分を除去するために使用することができる。ただし上述したように、積層ガラスシート、クラッド層、またはガラスコア層のいずれかが薄い実施形態では、化学エッチングによって（１以上の層の破砕をもたらし得る機械的除去とは対照的に）積層ガラスシートの破砕を防ぐことができる。実施形態においては、積層ガラスシートのエッジ全体がエッチング液に曝され得る。従ってガラスコア層だけではなくクラッド層もエッチング液に曝され得、これによりガラスコア層の一部分と共にクラッド層の一部分が除去される可能性がある。従って、クラッド層を構成している材料がエッチング液内で、ガラスコア層と同じくらい溶けやすい、あるいはガラスコア層よりも溶けやすい場合には、上で参照したクラッド層間の凹部は形成されず、さらに後者の場合には、ガラスコア層のより大きい部分が露出される可能性がある。従って凹部の形成に適しているいくつかの実施形態において、ガラスコア層はエッチング液内でクラッド層よりも少なくとも５倍溶けやすいものとすることができ、またはさらにはエッチング液内でクラッド層よりも少なくとも２５倍溶けやすいものとしてもよい。他の実施形態において、ガラスコア層はエッチング液内でクラッド層よりも少なくとも５０倍溶けやすいものでもよく、またはさらにはエッチング液内でクラッド層よりも少なくとも７５倍溶けやすいものでもよい。さらに他の実施形態において、ガラスコア層はエッチング液内でクラッド層よりも少なくとも１００倍溶けやすいものでもよい。いくつかの実施形態においてエッチング液は、ガラスコア層を、クラッド層よりも少なくとも２倍速く、クラッド層よりも少なくとも５倍速く、クラッド層よりも少なくとも２５倍速く、クラッド層よりも少なくとも５０倍速く、クラッド層よりも少なくとも７５倍速く、またはクラッド層よりも少なくとも１００倍速くエッチングする。従ってエッチング液はコア層を、クラッド層に優先して選択的にエッチングする。
【００３２】
溶解速度は、以下の方程式に従って測定することができる。
【００３３】
【数１】
2016521676.tif 000003
【００３４】
ここで、Ｗiはグラムで示したガラスシートの初期質量、Ｗfはグラムで示したガラスシートの最終質量、ρはｇ／ｃｍ3で示したガラスの密度、Ａsはｃｍ2で示したエッチング液に曝されたガラスの表面積、そしてｔは分で示した時間である。
【００３５】
ガラスコア層はクラッド層よりもエッチング液内で溶けやすいものとされ得るが、いくつかの実施形態においてガラスコア層およびクラッド層はさらに、フュージョンドロー法を受け入れることができる材料を含み得る。従っていくつかの実施形態では、ガラスコア層およびガラスクラッド層の両方に対するガラス組成物の成分を、フュージョンドロー法を受け入れることができるガラスを提供し、かつクラッド層よりもエッチング液内で溶けやすいガラスコア層を提供するように、バランスを取るようにすることができる。
ガラスコア層
本書で説明される積層ガラスシート１００のいくつかの実施形態において、ガラスコア層１０２を形成するガラス組成物は、フュージョン成形に適した液相粘度および液相温度を有する。例えばガラスコア層１０２を形成することができるガラス組成物の液相粘度は、約３５キロポアズ以上である。いくつかの実施形態において、ガラスコア層１０２を形成することができるガラス組成物の液相粘度は、１００キロポアズ以上、またはさらには２００キロポアズ以上である。いくつかの実施形態において、ガラスコア層を形成することができるガラス組成物の液相温度は約１４００℃以下である。いくつかの実施形態において、この液相温度は１３５０℃以下であり、またはさらには１３００℃以下である。さらに他の実施形態において、液相温度は１２００℃以下であり、またはさらには１１００℃以下である。
【００３６】
例示的なコアガラス組成物において、ＳｉＯ2は最も大きい構成物質であり、従ってＳｉＯ2はガラス組成物から形成されるガラス網状組織の主要な構成物質である。純粋なＳｉＯ2は、比較的低いＣＴＥを有し、アルカリを含まない。しかしながら純粋なＳｉＯ2は、極めて高い溶融点を有する。従って、ガラス組成物内のＳｉＯ2の濃度が過度に高い場合、ＳｉＯ2の濃度がより高いことによってガラスの溶解がより困難になり、これがガラスの成形性に悪影響を与えるため、ガラス組成物の成形性は低下し得る。いくつかの実施形態においてガラス組成物は、約４０質量％から約６０質量％の濃度のＳｉＯ2を含み、またはいくつかの実施形態では約４５質量％から約５５質量％の濃度のＳｉＯ2を含む。他の実施形態においてガラス組成物は、約５０質量％の濃度のＳｉＯ2を含む。
【００３７】
コアガラス層の組成物は、Ａｌ2Ｏ3をさらに含み得る。Ａｌ2Ｏ3は、ＳｉＯ2と同様にガラスの網状組織形成体として働き得る。Ａｌ2Ｏ3は、適切に設計されたガラス組成物から形成されたガラス溶融物内で、その４面体配位により、ガラス組成物の粘度を増加させ得る。しかしながら、ガラス組成物内のＳｉＯ2の濃度およびアルカリ酸化物の濃度とＡｌ2Ｏ3の濃度とのバランスを取ると、Ａｌ2Ｏ3はガラス溶融物の液相温度を低下させることができ、それにより液相粘度を向上させて、フュージョン成形プロセスなどの特定の成形プロセスとガラス組成物との適合性を改善することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態においてＡｌ2Ｏ3は、少なくとも約１２質量％、またはいくつかの実施形態では少なくとも約２０質量％の濃度で存在し得る。ある一連の実施形態においてＡｌ2Ｏ3含有量は、溶解および成形のための所望のガラス粘度を達成するために、約３５質量％を超えない。いくつかの実施形態においてＡｌ2Ｏ3含有量は、約１５質量％から約３５質量％であり、またいくつかの実施形態では約１７質量％から約３０質量％である。
【００３９】
Ｎａ2Ｏは、ガラスの粘度を低下させてその溶融性と成形性を改善させることができる成分である。いくつかの実施形態において、Ｎａ2Ｏはコアガラス組成物内に、少なくとも約１２質量％の濃度で存在し得る。Ｎａ2Ｏの含有量が過度に多い場合、ガラスの熱膨張係数が過度に大きくなり、ガラスの耐熱衝撃性が低下し得る。いくつかの実施形態において、コアガラス組成物内のＮａ2Ｏの濃度は約２５質量％未満である。いくつかの実施形態において、Ｎａ2Ｏはコアガラス組成物内に、約１５質量％から約２０質量％の濃度で、またいくつかの実施形態では約１６質量％の濃度で存在する。
【００４０】
Ｂ2Ｏ3をコアガラス組成物に加えて、ガラスの粘度および液相温度を低下させることができる。Ｂ2Ｏ3の濃度が増加すると、ガラス組成物の液相温度は、Ｂ2Ｏ3のモル％当たり１８℃から２２℃低下し得る。従ってＢ2Ｏ3は、ガラス組成物の液相粘度を減少させるよりも急速に、ガラス組成物の液相温度を低下させる。Ｂ2Ｏ3は、ガラスの網状組織を軟化させるためにもガラス組成物に加えられ得る。いくつかの実施形態において、Ｂ2Ｏ3はガラス組成物内に存在し得る。いくつかの実施形態において、Ｂ2Ｏ3はガラス組成物内に、約４質量％以上の濃度で存在する。例えばいくつかの実施形態において、Ｂ2Ｏ3はガラス組成物内に、約５質量％以上かつ約１３質量％以下の濃度で存在する。これらの実施形態のいくつかにおいて、ガラス組成物内のＢ2Ｏ3の濃度は、約７質量％以下、またはさらには約６質量％以下である。
【００４１】
いくつかの実施形態において、コアガラス組成物は、例えばＫ2Ｏなどの他のアルカリ金属酸化物など、他の要素を約０．１から約１５質量％の範囲の量で含む。いくつかの実施形態においてコアガラスは、約０．１から約５質量％のＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯなどのアルカリ土類金属酸化物を、またいくつかの実施形態では約０．１から約１質量％のＳｎＯ2またはＦｅ2Ｏ3をさらに含有する。
【００４２】
いくつかの実施形態において、ガラスコア層の組成物は、例えばフッ化水素酸、塩酸、リン酸、硫酸、または重フッ化アンモニウムなど、一方または両方のクラッド層よりもエッチング液内で溶けやすいように選択され得る。いくつかの実施形態において、ガラスコア層のエッチング速度は、約２．００μｍ／分から約５．００μｍ／分であり、またいくつかの実施形態では約３．００μｍ／分から約４．００μｍ／分である。いくつかの実施形態において、ガラスコア層のエッチング速度は、約３．２５μｍ／分から約３．８５μｍ／分であり、またいくつかの実施形態では約３．３０μｍ／分から約３．６０μｍ／分である。
【００４３】
いくつかの実施形態において、こういった液相粘度および液相温度およびエッチング速度は、約４０質量％から約５５質量％のＳｉＯ2、約２５質量％から約３０質量％のＡｌ2Ｏ3、約１２質量％から約２０質量％のＮａ2Ｏ、約０．１質量％から約１．０質量％のＫ2Ｏ、約０質量％から約１３質量％のＢ2Ｏ3、約０質量％から約０．５質量％のＭｇＯ、約０質量％から約０．５質量％のＣａＯ、および約０質量％から約１質量％のＳｎＯ2を含む、ガラス組成物から形成されたガラスコア層で達成することができる。
【００４４】
ガラスコア層１０２を形成するために使用される特定のガラス組成物を本書で参照したが、ガラス組成物がエッチングを受け入れ、かついくつかの実施形態ではさらにフュージョン成形を受け入れることができるものである限り、積層ガラスシート１００のガラスコア層１０２の形成に他のガラス組成物を使用し得ることを理解されたい。
ガラスクラッド層
いくつかの実施形態においてクラッド層は、ガラスコア層よりもエッチング液内において溶け難いものとされ得る。ガラスコア層と同様に、クラッド層もフュージョンドロー法を受け入れることができる材料から構成してもよい。従っていくつかの実施形態では、フュージョンドロー法を受け入れることができかつガラスコア層がクラッド層よりもエッチング液内で溶けやすい、ガラスを提供するように、ガラスクラッド層の組成物はバランスを取ることができる。２以上のクラッド層を有する実施形態において、これらのクラッド層の組成は同じでもよいし、あるいは異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、積層ガラスシートは、各クラッド層がガラスコア層よりもエッチング液内で溶け難い異なる組成を有する（または少なくとも１つのクラッド層が１以上の他のクラッド層とは異なる組成を有する）、複数のクラッド層（２つ、またはさらには３以上のクラッド層）を含み得る。
【００４５】
再び図１を参照すると、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂの組成物がガラスコア層１０２に融合することができ、かつガラスコア層１０２よりもエッチング液内で溶け難いものである限り、様々な異なるガラス組成物から形成することができる。いくつかの実施形態においてガラスクラッド層は、アルカリ金属および／またはアルカリ金属含有化合物を含んでもよく、一方他の実施形態においてガラスクラッド層は、アルカリ金属および／またはアルカリ金属含有化合物を含まないか、あるいは実質的に含まない。
【００４６】
いくつかの実施形態において、ＳｉＯ2はクラッド層組成物の最も大きい構成物質である。いくつかの実施形態において、クラッド層組成物はＳｉＯ2を、約５０質量％から約７５質量％の、またいくつかの実施形態では約５５質量％から約７０質量％の濃度で含む。他の実施形態において、クラッド層組成物はＳｉＯ2を、約５８質量％から約６５質量％の、またいくつかの実施形態では約６０質量％の濃度で含む。
【００４７】
クラッド層組成物はＡｌ2Ｏ3をさらに含み得る。いくつかの実施形態においてＡｌ2Ｏ3は、少なくとも約７質量％、または少なくとも約１０質量％の濃度で存在する。いくつかの実施形態においてＡｌ2Ｏ3含有量は、溶解および成形のための所望のガラス粘度を達成するために、約２５質量％を超えない。いくつかの実施形態においてクラッド層のＡｌ2Ｏ3含有量は、約１２質量％から約２０質量％、または約１５質量％から約１７質量％でもよい。
【００４８】
Ｎａ2Ｏはクラッド層組成物内に存在し得、またいくつかの実施形態では少なくとも約５質量％の濃度で存在し得る。いくつかの実施形態において、クラッド層組成物内のＮａ2Ｏの濃度は約１５質量％未満である。いくつかの実施形態において、Ｎａ2Ｏはクラッド層組成物内に約７質量％から約１３質量％の濃度で存在し、またいくつかの実施形態では約１２質量％の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｎａ2Ｏはクラッド層組成物（または複数のクラッド層組成物）に含まれていない。
【００４９】
Ｋ2Ｏは、高温粘度を低下させて溶融性および成形性を高める効果を有し得る成分である。いくつかの実施形態において、クラッド層組成物内のＫ2Ｏの含有量は約０から約５質量％である。Ｋ2Ｏの含有量が過度に多い場合、ガラスのＣＴＥが大きくなり得、ガラスの耐熱衝撃性が低下し得る。いくつかの実施形態においてＫ2Ｏは、クラッド層組成物内に、４質量％以下、またはさらには２質量％以下の濃度で存在し、他の実施形態においてＫ2Ｏは、クラッド層組成物（または複数のクラッド層組成物）に含まれていない。
【００５０】
いくつかの実施形態においてクラッド層組成物は、約０．１から約５質量％のＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯなどのアルカリ土類金属酸化物、および約０．１から約１質量％のＳｎＯ2またはＦｅ2Ｏ3など、他の要素を含有する。他の実施形態において、１以上のクラッド層は、アルカリ土類金属酸化物を含まない、または実質的に含まない。他の実施形態において１以上のクラッド層は、ＳｎＯ2、またはＦｅ2Ｏ3、またはその両方を、含まない、または実質的に含まない。
【００５１】
いくつかの実施形態においてガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、およびＫ＋などのアルカリイオンを含有するガラス組成物から形成される。こういった実施形態において、アルカリイオンの存在は、イオン交換によるガラスの化学強化を助けて、それにより積層ガラスシートの強度を向上させることができる。
【００５２】
いくつかの実施形態においてガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、およびＫ＋などのアルカリイオンを含まない、または実質的に含まない、ガラス組成物から形成される。こういった実施形態においてガラスの表面は、ガラスクラッド層がガラスコア層よりも低いＣＴＥを有する場合、ＣＴＥのメカニズムにより圧縮状態に置かれ得る。ガラスクラッド層がアルカリイオンを含まないまたは実質的に含まない実施形態において、積層ガラスシートは、ディスプレイガラスまたはタッチセンサ基板などの電子基板として実装され得、このときクラッドガラスの表面に堆積された薄膜層の電子機能は、比較的アルカリを含まない表面環境によって強化または保持される。
【００５３】
クラッド層の組成は、クラッド層組成物が、例えばフッ化水素酸、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、または重フッ化アンモニウムなどのエッチング液内で、ガラスコア層よりも溶け難いように選択され得る。いくつかの実施形態において、クラッド層のエッチング速度は約０．１０μｍ／分から約１．００μｍ／分であり、またいくつかの実施形態では約０．２０μｍ／分から約０．９０μｍ／分である。いくつかの他の実施形態において、クラッド層のエッチング速度は約０．４０μｍ／分から約０．５０μｍ／分である。
【００５４】
いくつかの実施形態において、液相粘度および液相温度およびエッチング速度は、約５５質量％から約６５質量％のＳｉＯ2、約１５質量％から約２０質量％のＡｌ2Ｏ3、約１０質量％から約１５質量％のＮａ2Ｏ、約０．１質量％から約７質量％のＫ2Ｏ、約０質量％から約２質量％のＢａＯ、約０質量％から約５質量％のＭｇＯ、約０質量％から約１質量％のＣａＯ、約０質量％から約５質量％のＢ2Ｏ3、および約０質量％から約１質量％のＳｎＯ2、を含む、ガラス組成物から形成された１以上のガラスクラッド層で達成することができる。
【００５５】
ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを形成するために使用される特定のガラス組成物を本書で参照したが、ガラス組成物が容易にエッチングを受け入れないものであり、かついくつかの実施形態ではさらにフュージョン積層プロセスによる形成を受け入れることができるものである限り、積層ガラスシート１００のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂの形成に他のガラス組成物を使用することができる。
積層ガラス物品のエッチング
任意の適切なエッチング液を使用して、ガラスコア層の一部分を除去することができる。例示的なエッチング液として、フッ化水素酸、塩酸、重フッ化アンモニウム、およびこれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態においてエッチング液は、例えばＨＦ、あるいはＮａＦまたはＫＦなどのフッ化物塩と結合されたＨＦなどの、酸を含んだ酸溶液である。さらに、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌ、Ｈ3ＰＯ4、ＨＮＯ3、またはＣＨ3ＣＯＯＨなどの他の酸をＨＦ溶液に加えて、エッチング速度およびエッチング副生成物の溶解度を高めることができる。いくつかの実施形態では積層ガラスシートのエッジを、アルカリ溶液を用いてエッチングしてもよい。このアルカリ溶液は、限定するものではないが、ＫＯＨ、ＮＨ4ＯＨ、ＮＨ4ＨＦ2、およびＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム）などを含む。いくつかの実施形態では、アルカリエッチング液を、最大で約２５℃から約６５℃、または約２５℃から約５０℃の範囲内の温度まで加熱してエッチング速度を高める。エッチング液のタイプは、ガラスコア層の組成およびクラッド層の組成に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態においてエッチング液は、フッ化水素酸および塩酸を１：１の体積比で混合した混合物である。いくつかの実施形態においてエッチング液は、フッ化水素酸および塩酸を１：２から１：１０の体積比で混合した混合物である。
【００５６】
エッチング液は積層ガラスシートのエッジに、任意の適切な方法で塗布することができる。エッチング液をガラスシートのエッジに塗布する例示的な方法は、ディップコーティング、スプレーコーティング、またはロールコーティングなどを挙げることができる。いくつかの実施形態においてエッチング液は、エッチング液をより選択的に積層ガラスシートに塗布することができるよう、例えばエッチング液を積層ガラスシートのエッジのみの上に正確に塗布することができるよう、ゲルの粘度を有する。積層ガラスシートへの塗布時のエッチング液の温度は、ガラスコア層の組成、クラッド層の組成、または塗布方法に従って選択され得る。いくつかの実施形態においてエッチング液の温度は、約２５℃から約６５℃、または約２５℃から約５０℃である。エッチング液塗布の継続時間は、ガラスコア層およびクラッド層に対するエッチング液のエッチング速度と、所望の凹部深さとに依存する。
【００５７】
図３は、エッチング後の積層ガラスシートの一実施の形態の概略図を示している。ガラスコア層１０２は２つのガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂの間に位置付けられている。本書で開示される化学エッチング法などによりガラスコア層１０２の一部分を除去することによって、クラッド層１０４ａとクラッド層１０４ｂとの間に凹部３０１を生成した。積層ガラスシートのエッジから積層ガラスシートの中心へと測定したこの凹部の深さは、任意の適切な深さとすることができる。いくつかの実施形態において、この凹部の深さは約５μｍから約１００μｍであり、またはいくつかの実施形態において、約１５μｍから約９０μｍである。いくつかの実施形態において、この凹部の深さは約２５μｍから約８０μｍであり、またはいくつかの実施形態において、約３５μｍから約７０μｍである。
【００５８】
積層ガラスシートのエッジでガラスコア層１０２の一部分を除去し、次いで積層ガラスシートのエッジでこの凹部に充填材を塗布することによって、ガラスコア層を完全に包囲することができる。例えば充填材が凹部３０１を完全に充填することができると、ガラスコア層を完全に被覆することができ、それにより高引張応力のガラスコア層を、積層ガラスシートの破損を引き起こし得る力から保護する。ガラスシートの端部の塗布に適した充填材を使用して、ガラスシートのエッジをカバーすることができる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、マスク層を、エッチングしないクラッド層の部分に適用してもよい。エッチング液によるエッチングを防ぐ任意の従来のマスク材料を使用することができ、また任意の従来のプロセスによって適用することができる。
凹部の充填
図４は、凹部３０１がポリマーまたはプレポリマー充填材４０１で充填された実施形態を概略的に描いている。図４に示されている実施形態ではクラッド層１０４ａ、１０４ｂを変形させる必要はなく、積層ガラスシート１００のクラッド層１０４ａ、１０４ｂ間に形成された凹部３０１内にポリマーまたはプレポリマー充填材４０１が挿入され得る。種々のタイプのポリマーまたはプレポリマーコーティング材料を、積層ガラスシートのエッジをカバーするための充填材として使用することができる。いくつかの実施形態において、充填材は積層ガラスシートのエッジに液体として塗布され、次いで固体へと乾燥される。液体コーティングは、例えばディップコーティング、スプレーコーティング、ジェッティング、ディスペンシング、ロールコーティング、刷毛またはスポンジ塗布などの、任意の適切な方法で塗布することができる。所望の量の液体充填材を積層ガラスシートのエッジに塗布した後、充填材を適切な方法で乾燥させる。いくつかの実施形態において、ポリマーまたはプレポリマー充填材は、例えば冷却、ポリマー系からの溶剤の蒸発、またはプレポリマー材料を硬化させることによって乾燥させる。
【００６０】
冷えると凝固するポリマーは、ホットメルトポリマーと称され得る。ホットメルトポリマーは、冷えると液体から固体に急速に変わり、ポリマーの凝固のために蒸発させる必要がある溶剤または水を含有していないという利点を有する。しかしながらホットメルトは液体状態であっても比較的高い粘度を有し得、また非常に急速に冷えるので、狭い空間内に流れて、露出されたガラスコア層を完全にカバーすることはできない。さらに多くのホットメルトポリマーは凝固後に熱可塑性の性質を有し、高温に曝されると、これが軟化につながる可能性がある。例示的なホットメルトポリマーとしては、限定するものではないが、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンアクリレート、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン酢酸ビニル、ポリオレフィン、スチレンブロック共重合体、およびポリウレタンが挙げられる。ホットメルトポリマーは任意の適切な方法によって、例えば約８０℃超、またはさらには約１００℃超の温度で塗布することができる。いくつかの例示的なホットメルトポリマーは、約１５０℃超、またはさらには約２００℃超の温度で塗布することができる。その軟化温度を超えて加熱され得るホットメルトポリマーを、ノズルから凹部内へと押し出してもよい。他の実施形態ではホットメルトポリマーを、その軟化点を十分に超えて加熱し、ブレードまたはナイフなどの塗布器を用いて凹部３０１に塗布してもよい。ホットメルトポリマーを凹部に塗布するために、他の方法を利用してもよい。例示的なホットメルトポリマーは、塗布の際の周囲温度がそうである可能性があるが、その塗布温度を下回る温度で急速に固体状態に戻る。従ってホットメルトポリマーは、溶剤をさらに凝固または蒸発させることなく、硬い保護層を提供することができる。しかしながらホットメルトポリマーは高温に曝されると軟化する可能性があり、これが充填材４０１のずれをもたらして、積層ガラスシート１００のエッジでガラスコア層１０２を露出させる可能性がある。
【００６１】
他の実施形態において、充填材４０１は積層ガラスシートのエッジにポリマー溶液またはエマルションとして塗布され得る。ポリマー溶液またはエマルションは低い粘度を有し得、これによりポリマー溶液またはエマルションがガラスコア層の露出部分を都合よく完全にカバーすることが可能になる。従ってポリマー溶液またはエマルションは、スプレーコーティング、ディップコーティング、またはポリマーエマルションを積層ガラスシート１００の凹部３０１内に滴下するなどの任意の適切な方法によって、積層ガラスシートのエッジに塗布することができる。
【００６２】
ポリマーエマルションは、最初に水（または他の溶剤）、ポリマー、および界面活性剤を含むものでもよく、この場合ポリマーは、水の連続相内で、界面活性剤で乳化される。実施形態において、界面活性剤は、脂肪酸、ラウリル硫酸ナトリウム、およびアルファオレフィンスルホン酸塩を含み得る。いくつかの実施形態において、ヒドロキシエチル・セルロースまたは特定のポリビニル・アルコールなどの水溶性ポリマーを、最初の混合物内に、界面活性剤に加えて、または界面活性剤の代わりに含んでもよい。いくつかの実施形態において、最初の混合物内に存在するポリマーは、以下のモノマー、すなわちエチレン、塩化ビニル、プロピレン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルアルコール、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、イソブテン、アクリル、ポリエステル、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの混合物、のうちの１以上から形成されたポリマーを含み得る。ポリマーエマルションは、積層ガラスシートの凹部３０１に、重合前に、重合中に、または重合が起こった後に、あるいはこれらのいくつかを組み合わせて塗布してもよい。水または溶剤を除去して、ポリマーを積層ガラスシート１００の凹部３０１に充填させなければならない。水または溶剤をポリマーエマルションから除去するステップは、積層ガラスシート１００全体を炉または窯内などで加熱するステップを含むものでもよいし、あるいは風で乾かすまたは放射熱を集中させることなどによって、例えばポリマーエマルションまたは溶液のみを局所加熱するステップを含むものでもよい。
【００６３】
しかしながらポリマーエマルション中の水または溶剤は、ポリマーエマルション系の体積の大部分を構成し得るため、形成されたポリマーで凹部３０１を完全に充填することは困難になり得る。従って、凹部３０１をポリマーエマルションで充填し、続いて水または溶剤を除去すると、ポリマーは凹部の一部分のみを充填することができる。従ってポリマーエマルションまたは溶液を使用すると、凹部にポリマーエマルションまたは溶液を複数回塗布することを必要とする可能性があり、また複数回の乾燥サイクルを必要とし得、それにより改善されたエッジを有する積層ガラスシートの形成に期間およびコストが追加され得る。
【００６４】
いくつかの実施形態において、充填材はポリマーコーティング系で塗布され得、これは積層ガラスシートのエッジを液体プレポリマー材料でコーティングし、次いでプレポリマー材料を化学反応させてポリマー充填材コーティングを形成するものを含む。このポリマーコーティング系は水または溶剤を含んでもよいが、この水または溶剤は最小限の量で存在し得る。特定の実施形態において水または溶剤は、ポリマーコーティング系内に１０質量％未満の濃度、またはさらには８質量％未満の濃度で存在し得る。いくつかの実施形態において水または溶剤は、ポリマーコーティング系内に６質量％未満の濃度、またはさらには４質量％未満の濃度で存在し得る。
【００６５】
いくつかの実施形態においてプレポリマー材料は、ポリマーコーティング系が硬化されると熱硬化性ポリマーが形成され、それによりポリマー充填材のクリープおよびずれが低減されるように選択され得る。例示的なポリマーコーティング系としては、限定するものではないが、２液型エポキシ、２液型ウレタン、２液型アクリル、２液型シリコーン、湿気硬化型ウレタンまたはエポキシ樹脂、フェノール類、ノボラック、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、架橋アクリルまたはビニル、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミド、およびポリアミドが挙げられる。
【００６６】
いくつかの実施形態においてプレポリマー材料は、光または電子ビーム硬化性である。光または電子ビーム硬化性プレポリマーは、アクリレートなどのフリーラジカル付加重合可能なプレポリマー、チオレン（thiol-ene）などのフリーラジカル逐次重合可能なプレポリマー、およびエポキシホモポリマーなどのカチオン付加重合可能なプレポリマー、から選択され得る。上記化学的性質を混合させたものを、光または電子ビーム硬化性プレポリマーにおいて使用することもできる。
【００６７】
光または電子ビーム硬化性プレポリマー系は、プレポリマーが液体、ペースト、またはゲルの相である場合、積層ガラスシート１００の凹部３０１に塗布することができる。従っていくつかの実施形態において、光または電子ビーム硬化性プレポリマー系は、ロールコーティングによって、またはスポンジ、ニードル式ディスペンサ、スプレー、ディップ、インクジェット、刷毛、またはブレードで塗布することによって、塗布することができる。電子ビームまたは光硬化性プレポリマー系を積層ガラスシートの凹部に塗布した後、プレポリマーを重合および硬化させることによってガラスコア層の露出部分に保護バリアを形成するエネルギー形態にこれを曝すことなどによって、電子ビームまたは光硬化性プレポリマーを重合および硬化させることができる。電子ビームまたは光硬化性プレポリマーは、任意の従来の電子ビームまたは光硬化用装置によって硬化させることができる。積層ガラスシートの凹部内で硬化される（すなわち、固体状態になる）と、電子ビームまたは光硬化性ポリマーは、液体、ペースト、またはゲル相の状態にあったときと同じまたは略同じ体積を有し得、あるいは硬化状態で顕著な収縮を経験し得る。従って、電子ビームまたは光硬化性プレポリマーでは複数回の塗布および複数回の硬化ステップを必要としない可能性があり、これにより処理時間とコストを低減することができる。
【００６８】
いくつかの実施形態ではポリマー充填材を、積層ガラスシートの所望の用途と保護エッジの付随する要件とに基づいて選択してもよい。例えば積層ガラスシートを衝撃から保護するポリマーコーティングでは、ウレタンアクリレートなどのウレタンベースの組成をポリマー充填材として使用してもよい。他の実施形態においてエポキシベースのポリマー充填材を使用すると、引っ掻き傷からの保護に役立つであろう。
【００６９】
種々の実施形態では、充填材の所望の性質を得るために、ポリマー充填材に添加剤を加えてもよい。例えばポリマー充填材は、耐衝撃性を向上させるために、シリカ、アルミナ、石英、またはクリストバライトなどを含み得る。いくつかの実施形態においてポリマー充填材は、シラン、ジルコン酸塩、チタン酸塩、および酸官能性材料などの、接着促進剤を含む。ポリマー充填材内の添加剤をナノサイズの添加剤として存在させて、高い添加剤投入レベルでの透明性を促進することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態において充填材は、ガラスコア層を除去して形成された凹部内に挿入することが可能な、ガラスフリットである。ガラスフリットは任意の適切なプロセスで凹部内に挿入され得る。ガラスフリットのサイズは、ガラスフリットを凹部に入れることができるサイズである限り制限されない。ガラスフリットを凹部内に挿入した後に、ガラスフリットをレーザによって溶解させて、凹部でガラスコア層を封止することができる。ガラスフリットの組成は特に限定されず、ガラスコア層またはクラッド層の組成と同じものでもよいし、あるいは異なったものでもよい。
【００７１】
図５は、凹部を１以上のクラッド層１０４ａ、１０４ｂで充填した、積層ガラスシート１００を概略的に描いたものである。図３に示されているように、凹部３０１はガラスコア層の一部分を除去することによって、クラッド層１０４ａと１０４ｂとの間に形成される。これによりクラッド層１０４ａ、１０４ｂのいくつかの部分が、凹部３０１を越えて、または凹部３０１の上に突出することになる（以下「突出部」と称する）。いくつかの実施形態において、凹部３０１を充填する充填材は、この突出部を凹部３０１内へと操作することによって形成され得る。
【００７２】
いくつかの実施形態では、ガラスコア層１０２の一部分を除去して凹部３０１を形成した後、この突出部の表面を溶かして曲げやすくする温度まで、例えば酸素トーチからの炎またはレーザビームなどによって突出部を加熱してもよい。柔軟な突出部は次いで、例えば重力または機械的手段によって凹部内へと操作することができる。一旦突出部が凹部内へと操作されると、加熱された材料を、周囲温度で冷却することによって凝固させることができる。さらなる火炎研磨ステップを、積層ガラスシートのエッジ表面を滑らかにするために行ってもよい。
【００７３】
図示の図４および図５では、両方の凹部が夫々ポリマー充填材またはクラッド層充填材で充填されているが、いくつかの実施形態では積層ガラスシートの一方の凹部のみを充填材で充填してもよい。さらに、積層ガラスシートの特定のエッジでは凹部を形成しなくてもよいし、あるいは積層ガラスシートの特定のエッジに形成された凹部内に、充填材を挿入しなくてもよい。例えば積層ガラスシートの最終用途が、積層ガラスシートを装置に嵌めるために積層ガラスシートの凹部を接近可能なままとすることを必要とする装置内である場合、凹部を充填材で充填しなくてもよいことがある。
【００７４】
本書で説明されるガラス物品は、例えばＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、および量子ドットディスプレイ、コンピュータモニタ、サウンドバー、および現金自動預け払い機（ＡＴＭ）を含む、消費者向けまたは市販の電子機器におけるカバーガラスまたはガラス背面板用途、また例えば携帯電話、個人用メディアプレイヤ、およびタブレットコンピュータを含む携帯型電子機器用のタッチスクリーンまたはタッチセンサ用途、また例えば半導体ウエハを含む集積回路用途、太陽電池用途、建築用ガラス用途、自動車または車両用の例えば窓、照明、計器、およびヘルメットバイザーを含むガラス用途、市販のまたは家庭用の電化製品用途、照明または標識（例えば、静的または動的な標識）用途、例えばレールおよび航空宇宙用途を含む輸送機関用途、または抗菌用途、などの様々な用途に使用することができる。
【００７５】
様々な製品が本書で説明されるガラス物品を組み込むことができる。いくつかの実施形態において、例えばＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、または量子ドットディスプレイなどの電子機器（例えば、消費者向けまたは市販の電子機器）は１以上のガラス物品を含み、これはカバーガラスまたはガラス背面板として配置され得る。いくつかの実施形態において、例えば半導体ウエハなどの集積回路は１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、太陽電池セルは１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、建築用ペインは１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、例えば、はめ込みガラスまたは窓、照明、または計器などの車両用部材または部品は、１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、ヘルメットバイザーは１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、電化製品（例えば、家庭用または市販の電化製品）は１以上のガラス物品を含む。いくつかの実施形態において、照明または標識は１以上のガラス物品を含む。
【実施例】
【００７６】
実施形態を、以下の実施例によってさらに明らかにする。
【００７７】
ガラスコア層として使用するのに適したガラスシートを、以下の表１に概略を示す組成で製造した。
【００７８】
【表１】
2016521676.tif 000004
【００７９】
上記概略の組成を有するガラスシートを、以下の表２に示すＨＦ、またはＨＦおよびＨＣｌの混合物を含む、４つのエッチング液でエッチングした。４つのエッチング液の夫々でのエッチング速度を、以下の表２にさらに示す。
【００８０】
【表２】
2016521676.tif 000005
【００８１】
表２に示した４つのエッチング液に加えて、種々の量のＨＦおよびＨＮＯ3を含む４つのエッチング液を、表１に示したガラスコアシートの組成でさらに使用した。これらのエッチング液およびエッチング速度を以下の表３に示す。
【００８２】
【表３】
2016521676.tif 000006
【００８３】
ガラスクラッド層として使用するのに適したガラスシートを、以下の表４に概略を示す組成で製造した。
【００８４】
【表４】
2016521676.tif 000007
【００８５】
上の表４の概略の組成を有するガラスシートを、以下の表５に示すＨＦ、またはＨＦおよびＨＣｌの混合物を含む、４つのエッチング液でエッチングした。４つのエッチング液の夫々でのエッチング速度を表５にさらに示す。
【００８６】
【表５】
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【００８７】
表５に示した４つのエッチング液に加えて、種々の量のＨＦおよびＨＮＯ3を含む４つのエッチング液を、表４に示したガラスクラッドシートの組成でさらに使用した。これらのエッチング液およびエッチング速度を以下の表６に示す。
【００８８】
【表６】
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【００８９】
表２、３、５、および６に示されているエッチング速度が裏付けているが、表１で提供されるガラス組成物のエッチング速度は、表４で提供されるガラス組成物のエッチング速度よりも大幅に速い。一連の実施形態において、表１で提供されるガラス組成物はガラスコア層として使用するのに適し、また表４で提供されるガラス組成物は積層ガラスシート内で対応するクラッド層として使用するのに適している。
【００９０】
請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本書において説明した実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、本書において説明した種々の実施形態の改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本明細書はこのような改変および変形を含むと意図されている。
【符号の説明】
【００９１】
１００    積層ガラスシート
１０２    ガラスコア層
１０４ａ、１０４ｂ    ガラスクラッド層
３０１    凹部
４０１    充填材
【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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【国際調査報告】
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