JP2017509579A - ガラス物品 - Google Patents

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Abstract

ガラス物品は、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを含む。上記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、上記クラッド層のＣＴＥより大きい。上記コア層はある引張応力を有し、上記クラッド層はある圧縮応力を有する。ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、少なくとも約０．３である。

Description

本開示はガラス物品に関し、より詳細には、複数のガラス層を備える積層ガラス物品、及び上記積層ガラス物品を形成するための方法に関する。
ガラス物品は、例えば自動車用窓ガラス、建築用パネル、電気製品並びに（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及びモニタといったタッチスクリーンデバイスのための）カバーガラスを含む、広範な製品において使用できる。使用中、ガラス物品の表面に比較的大きな傷が導入される場合がある。例えば２００μｍ以上もの深さの傷が、自動車のフロントガラスの表面に導入されたことが観察されている。
従って、高い引掻き耐性を有すること、及びガラス物品の表面に比較的大きな傷が導入された後でさえもガラス物品の強度を保持することが、ガラス物品に関して望ましい。
本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備える、ガラス物品である。上記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、上記クラッド層のＣＴＥより大きい。上記コア層はある引張応力を備え、上記クラッド層はある圧縮応力を備える。ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、少なくとも約０．３である。
また本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備えるガラス物品を形成するステップを含む方法である。上記コア層と上記クラッド層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致、及び上記ガラス物品の厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値が少なくとも約５Ｎとなり、上記ガラス物品の押込み閾値が少なくとも約２０Ｎとなり、上記クラッド層の圧縮応力が最大約５００ＭＰａとなるように選択される。
また本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備える、ガラス物品である。上記コア層は、約５０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約５モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３及び約１モル％〜約８モル％のＭｇＯを含む。上記クラッド層は、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約２１モル％のＢ２Ｏ３、約０．２モル％〜約５モル％のＭｇＯ及び約３モル％〜約１２モル％のＣａＯを含む。上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は少なくとも約５Ｎであり、上記ガラス物品の押込み閾値は少なくとも約２０Ｎである。
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、「発明を実施するための形態」から当業者には容易に明らかとなり、又は以下の「発明を実施するための形態」、請求項及び添付の図面を含む本出願に記載の実施形態を実施することによって認識されるだろう。
以上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも単なる例であり、請求項の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は更なる理解を提供するために含まれているものであり、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面は１つ又は複数の実施形態を図示しており、本説明と併せて様々な実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。
ガラス物品の例示的な一実施形態の断面図 ガラス物品を形成するために使用できる越流分配器の例示的な一実施形態の断面図 実施例１に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例１に従って形成された非強化ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例２に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例２に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例２に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例３に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、及び比較例３に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例４に従って形成された熱強化ガラスシートに関する、（破断までの荷重として与えられる）残留強度：勾配付きヌープ引掻き荷重を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、比較例４に従って形成された熱強化ガラスシート、及び比較例５に従って形成された完全強化（ｆｕｌｌｙ‐ｔｅｍｐｅｒｅｄ）ガラスシートに関する、（破断までの荷重として与えられる）残留強度：勾配付きヌープ引掻き荷重を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートの押込み閾値を示すグラフ 実施例４及び５に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートの押込み閾値を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートのヌープ引掻き閾値を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートのビッカース引掻き閾値を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、並びに比較例８及び９に従って形成されたイオン交換ガラスシートの落下閾値を示すグラフ
これより、添付の図面に図示された例示的実施形態を詳細に参照する。可能な場合は常に、同一の又は類似の部分を指すために、図面全体を通して同一の参照番号を使用する。図面中の構成部品は必ずしも縮尺が正確ではなく、その代わりに、例示的実施形態の原理を説明するにあたって強調が施されている。
本明細書中で使用される場合、用語「平均熱膨張係数」は、０℃〜３００℃での所定の材料又は層の平均熱膨張係数を指す。本明細書中で使用される場合、用語「熱膨張係数」は、そうでないことが示されていない限り、この平均熱膨張係数を指す。
本明細書に記載のガラス物品の強度は、ＡＳＴＭ Ｃ１４９９‐０８「周囲温度における先端セラミックの単調等二軸曲げ強さの標準試験方法」に記載されている試験方法に従ったリング‐オン‐リング荷重を用いて決定される。一般にリング‐オン‐リング荷重試験方法は、単調一軸荷重下で、同心リング構成によって、周囲温度において、先端脆性材料の等二軸曲げ強さを決定するために使用され、ガラス物品の表面強度を評価するための方法として幅広く受容されている。本明細書に記載のリング‐オン‐リング荷重の結果は、２インチ（５．０８ｃｍ）四方のガラスシート上の直径１インチ（２．５４ｃｍ）の支持リング及び直径０．５インチ（１．２７ｃｍ）の荷重リングを用いて決定される。リングの接触半径は１．６ｍｍであり、ヘッド速度は１．２ｍｍ／分である。
本明細書中で使用される場合、用語「残留強度（ｒｅｔａｉｎｅｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）」は、ガラス物品の外側表面に対して傷が制御下で導入された後に決定されたガラス物品の強度を指す。いくつかの実施形態では、上記傷は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨することによって導入される。本明細書では、このような残留強度値は一般に５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）の研磨圧において報告される。他の実施形態では、傷は、勾配付き引掻き荷重を上昇させながら、ヌープダイヤモンドを用いてガラス物品の外側表面を引っ掻くことによって導入される。本明細書では、このような残留強度値は一般に、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎの勾配付き引掻き荷重において報告される。
本明細書中で使用される場合、用語「ヌープ引掻き閾値（Ｋｎｏｏｐ ｓｃｒａｔｃｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながら、ヌープダイヤモンドを用いてガラス物品の表面を引っ掻くのに応答して、ガラス物品に横割れが最初に観察される荷重を指す。機械式試験器は、横割れの始まりを決定するために、荷重を上昇させながら、ガラス物品を引っ掻くヌープダイヤモンドを保持する。横割れは、ヌープダイヤモンドによって形成された元々の傷又は溝の幅の２倍超の、ガラス物品中の持続した割れによって示される。この試験は、室温及び相対湿度５０％で実施される。
本明細書中で使用される場合、用語「押込み閾値（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながらビッカース圧子を用いたガラス物品の表面の押込みに応答してガラス物品に割れが最初に観察される荷重を指す。押込み荷重は、ビッカース圧子を用いて０．２ｍｍ／分の速度でガラス物品の表面に適用され、その後取り外される。最大押込み荷重は１０秒間保持される。押込み閾値は、１０個の窪みの５０％が、圧跡の角から発するいずれの数の径方向／中央割れを呈する押込み荷重として決定される。最大押込み荷重は、所定のガラス物品に関して押込み閾値が満たされるまで上昇する。全ての押込みの測定は、室温及び相対湿度５０％で実施される。
本明細書中で使用される場合、用語「ビッカース引掻き閾値（Ｖｉｃｋｅｒｓ ｓｃｒａｔｃｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながら、ビッカース圧子を用いてガラス物品の表面を引っ掻くのに応答して、ガラス物品に横割れが最初に観察される荷重を指す。この試験手順は、ヌープダイヤモンドをビッカース圧子に置き換える以外は、ヌープ引掻き閾値を決定するために使用される手順と同様である。横割れは、ビッカース圧子によって形成された元々の引っ掻き傷又は溝の幅の２倍超の、ガラス物品中の持続した割れによって示される。
本明細書中で使用される場合、用語「落下閾値（ｄｒｏｐ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、高さを上昇させながら、カバーガラスを備える電子デバイスを落下表面に落下させるのに応答して、上記カバーガラスの破断が最初に観察される高さを指す。本明細書に記載の落下閾値の値は、一般に、電子デバイスとしての、カバーガラスが導入された市販のスマートフォンからのケース、及びＬｅＣｈａｓｅ Ａアスファルト落下表面を使用して決定した。
様々な実施形態では、ガラス物品は、少なくとも第１の層及び第２の層を備える。例えば上記第１の層はコア層を構成し、上記第２の層は上記コア層に隣接する１つ又は複数のクラッド層を構成する。上記第１の層及び／又は上記第２の層は、ガラス、ガラスセラミック又はこれらの組み合わせを備えるガラス層である。いくつかの実施形態では、上記第１の層及び／又は上記第２の層は透明ガラス層である。
図１は、ガラス物品１００の例示的な一実施形態の断面図である。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は、複数のガラス層を備える積層シートを備える。この積層シートは、図１に示すように略平面とすることができ、又は非平面とすることができる。ガラス物品１００は、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６との間に配置されるコア層１０２を備える。いくつかの実施形態では、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、図１に示すように外部層である。他の実施形態では、第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層は、コア層と外部層との間に配置される中間層である。
コア層１０２は、第１の主表面と、上記第１の主表面に対向する第２の主表面とを備える。いくつかの実施形態では、第１のクラッド層１０４は、コア層１０２の第１の主表面に融着される。更に、又はあるいは、第２のクラッド層１０６は、コア層１０２の第２の主表面に融着される。こ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、及び／又は第２のクラッド層１０６とコア層１０２との間の境界は、例えば接着剤、コーティング層、又は各クラッド層をコア層に接着するために追加若しくは構成される非ガラス材料といった、いずれの結合材料を備えない。従って、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、コア層１０２に直接融着され、又はコア層１０２に直接隣接する。いくつかの実施形態では、ガラス物品は、コア層と第１のクラッド層との間、及び／又はコア層と第２のクラッド層との間に配置される、１つ又は複数の中間層を備える。例えば上記中間層は、コア層とクラッド層との境界に形成された、中間ガラス層及び／又は拡散層を備える。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００はガラス‐ガラス積層体を備え、このガラス‐ガラス積層体において、直接隣接するガラス層の間の境界はガラス‐ガラス境界である。
いくつかの実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、第１のガラス組成物とは異なる第２のガラス組成物を含む。例えば図１に示す実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６はそれぞれ第２のガラス組成物を含む。他の実施形態では、第１のクラッド層は第２のガラス組成物を含み、第２のクラッド層は、第１のガラス組成物及び／又は第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。
ガラス物品は、例えばフュージョンドロー、ダウンドロー、スロットドロー、アップドロー又はフロートプロセスといった好適なプロセスを用いて形成できる。いくつかの実施形態では、ガラス物品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、例えばガラス物品１００等のガラス物品を形成するために使用できる越流分配器２００の例示的な一実施形態の断面図である。越流分配器２００は、米国特許第４２１４８８６号明細書に記載されているように構成でき、上記特許文献はその全体が参照により本出願に援用される。例えば越流分配器２００は、下側越流分配器２２０と、上記下側越流分配器の上方に位置決めされた上側越流分配器２４０とを備える。下側越流分配器２２０はトラフ２２２を備える。第１のガラス組成物２２４は溶融して、粘性状態でトラフ２２２へと供給される。第１のガラス組成物２２４は、以下に更に説明するように、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。上側越流分配器２４０はトラフ２４２を備える。第２のガラス組成物２４４は溶融して、粘性状態でトラフ２４２へと供給される。第２のガラス組成物２４４は、以下に更に説明するように、ガラス物品１００の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を形成する。
第１のガラス組成物２２４はトラフ２２２を越流して、下側越流分配器２２０の対向する外側形成表面２２６及び２２８へと流れ落ちる。外側形成表面２２６及び２２８は、ドローライン２３０において集束する。下側越流分配器２２０の各外側形成表面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物の別個の流れは、ドローライン２３０において集束し、ここで上記別個の流れは融着して、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。
第２のガラス組成物２４４はトラフ２４２を越流して、上側越流分配器２４０の対向する外側形成表面２４６及び２４８へと流れ落ちる。第２のガラス組成物２４４は、上記第２のガラス組成物が下側越流分配器２２０の周りを流れて、下側越流分配器の外側形成表面２２６及び２２８を超えて流れる第１のガラス組成物に接触するように、上側越流分配器２４０によって外向きに偏向される。第２のガラス組成物２４４の別個の流れは、下側越流分配器２２０の外側形成表面２２６及び２２８それぞれを流れ落ちる第１のガラス組成物２２４の別個の流れそれぞれと融着する。ドローライン２３０において第１のガラス組成物２２４の流れが集束すると、第２のガラス組成物２４４は、ガラス物品１００の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を形成する。
いくつかの実施形態では、粘性状態のコア層１０２の第１のガラス組成物２２４は、粘性状態の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物２４４と接触して、積層シートを形成する。このような実施形態のうちのいくつかにおいて、積層シートは、図２に示すように下側越流分配器２２０のドローライン２３０から離れるように移動するガラスリボンの一部である。上記ガラスリボンは、例えば重力及び／又は牽引ローラを含む好適な手段によって、下側越流分配器２２０から引き出すことができる。上記ガラスリボンは、下側越流分配器２２０から離れるように移動する際に冷却される。上記ガラスリボンは切断され、これによってガラスリボンから積層シートが分離される。従って積層シートはガラスリボンから切り出される。ガラスリボンは、例えばスコーリング、屈曲、熱衝撃付与及び／又はレーザ切断といった好適な技術を用いて切断できる。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は図１に示す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（例えば切断又は成型によって）更に加工して、ガラス物品１００を形成できる。
図１に示すガラス物品１００は３つの層を備えるが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、ガラス物品は、２つ、４つ又はそれを超える数の層等の、所与の数の層を有することができる。例えば２つの層を備えるガラス物品は、これら２つの層が、越流分配器の各ドローラインから離れるように移動する間に接合されるように位置決めされた、２つの越流分配器を用いて、又は２つのガラス組成物が越流分配器の対向する外側形成表面上を流れ、越流分配器のドローラインにおいて集束するように、分割されたトラフを有する、単一の越流分配器を用いて、形成できる。４つ以上の層を備えるガラス物品は、追加の越流分配器を用いて、及び／又は分割されたトラフを有する越流分配器を用いて、形成できる。このように、所与の数の層を有するガラス物品は、それに対応して越流分配器を改造することによって形成できる。
いくつかの実施形態では、ガラス物品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、又は少なくとも約０．３ｍｍの厚さを備える。更に、又はあるいは、ガラス物品１００は、最大約２ｍｍ、最大約１．５ｍｍ、最大約１ｍｍ、最大約０．７ｍｍ、又は最大約０．５ｍｍの厚さを備える。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００の厚さに対するコア層１０２の厚さの比率は、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、又は少なくとも約０．９５である。いくつかの実施形態では、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６それぞれ）の厚さは、約０．０１ｍｍ〜約０．３ｍｍである。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物は、本明細書に記載されているように、フュージョンドロープロセスを用いてガラス物品１００を形成するために好適な液相粘度を備える。例えば第１の層（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（１０ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約２００ｋＰ（２０ｋＰａ・ｓ）、又は少なくとも約３００ｋＰ（３０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約３０００ｋＰ（３００ｋＰａ・ｓ）、最大約２５００ｋＰ（２５０ｋＰａ・ｓ）、最大約１０００ｋＰ（１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大約８００ｋＰ（８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第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（５ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約１００ｋＰ（１０ｋPaＰａ・ｓ）、又は少なくとも約２００ｋＰ（２０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約３０００ｋＰ（３００ｋＰａ・ｓ）、最大約２５００ｋＰ（２５０ｋＰａ・ｓ）、最大約１０００ｋＰ（１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大約８００ｋＰ（８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。第１のガラス組成物は、第２の層を形成するために越流分配器を超えて第２のガラス組成物を搬送するのを支援できる。従って第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て単層シートを形成するために好適であると一般に考えられる液相粘度よりも低い液相粘度を備えることができる。
いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は、強化ガラス物品として構成される。例えばいくつかの実施形態では、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の第２のガラス組成物は、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物とは異なる平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を備える。例えば、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、コア層１０２より低い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成される。ＣＴＥの不一致（即ち第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の平均ＣＴＥとコア層１０２の平均ＣＴＥとの間の違い）は、ガラス物品１００の冷却時の、クラッド層における圧縮応力の形成、及びコア層における引張応力の形成につながる。様々な実施形態では、第１及び第２のクラッド層はそれぞれ独立して、コア層より高い平均ＣＴＥ、低い平均ＣＴＥ又は略同一の平均ＣＴＥを有することができる。
いくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の平均ＣＴＥと第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の平均ＣＴＥとは、少なくとも約５×１０‐７℃‐１、少なくとも約１５×１０‐７℃‐１、又は少なくとも約２５×１０‐７℃‐１だけ異なる。更に、又はあるいは、第１の層の平均ＣＴＥと第２の層の平均ＣＴＥとは、最大約５５×１０‐７℃‐１、最大約５０×１０‐７℃‐１、最大約４０×１０‐７℃‐１、最大約３０×１０‐７℃‐１、最大約２０×１０‐７℃‐１、又は最大約１０×１０‐７℃‐１しか異ならない。例えばいくつかの実施形態では、第１の層の平均ＣＴＥと第２の層の平均ＣＴＥとは、約５×１０‐７℃‐１〜約３０×１０‐７℃‐１又は約５×１０‐７℃‐１〜約２０×１０‐７℃‐１だけ異なる。いくつかの実施形態では、第２の層の第２のガラス組成物は、最大約４０×１０‐７℃‐１、又は最大約３５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第２の層の第２のガラス組成物は、少なくとも約２５×１０‐７℃‐１、又は少なくとも約３０×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第１の層の第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、又は少なくとも約５５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第１の層の第１のガラス組成物は、最大約９０×１０‐７℃‐１、最大約８５×１０‐７℃‐１、最大約８０×１０‐７℃‐１、最大約７０×１０‐７℃‐１、又は最大約６０×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。
様々な実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所望の強度特性を有するガラス物品を達成できるように選択できる。例えばいくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、並びに第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）のガラス組成物は、所望のＣＴＥ不一致を達成できるように選択され、第１の層及び第２の層それぞれの厚さは、上記所望のＣＴＥ不一致と併せて、第２の層における所望の圧縮応力、第１の層における所望の引張応力、所望の残留強度、及び／又は所望の落下閾値を達成できるように選択される。
様々な実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所望の表面特性を有するガラス物品を達成できるように選択できる。例えばいくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）のガラス組成物、並びに第１の層及び第２の層それぞれの厚さは、所望のヌープ引掻き閾値及び／又は所望の押込み閾値を有するガラス物品を達成できるように選択される。
いくつかの実施形態では、ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約５Ｎ、少なくとも約１０Ｎ、又は少なくとも約１５Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約２０Ｎ、少なくとも約３０Ｎ、又は少なくとも約４０Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品のビッカース引掻き閾値は、少なくとも約２Ｎ、少なくとも約３Ｎ、少なくとも約５Ｎ、又は少なくとも約７Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品の落下閾値は少なくとも約１００ｃｍ、少なくとも約１４０ｃｍ、又は少なくとも約１６０ｃｍである。
ガラス物品の強度及び表面特性は、互いに関連し得る。従って、ガラス物品の様々な特性（例えばＣＴＥ不一致、圧縮応力、引張応力、残留強度、落下閾値、ヌープ引掻き閾値、及び／又は押込み閾値）は一般に、互いに独立して調整できず、組み合わせて調整されるか、又は互いにバランスを取ることによって、ガラス物品が製造される。従来の知識は、比較的高い圧縮応力を有するガラス物品は、ヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び落下閾値の値が、比較的低い圧縮応力を有するガラス物品よりも高くなることを示唆している。しかしながら、本明細書に記載の様々な特性を適切に選択することによって、比較的低い圧縮応力と共に、改善されたヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び／又は落下閾値を有する、ガラス物品の形成を可能とすることができる。これらの改善された特性は、追加の加工（例えばイオン交換処理）なしに、形成されたままの状態のガラス物品に付与できる。例えば、形成されたままの状態のフュージョン成形ガラス積層体は、このフュージョン成形ガラス積層体よりも高い圧縮応力を有するイオン交換ガラス物品に比べて、改善されたヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び／又は落下閾値を有することができる。
いくつかの実施形態では、クラッド層の圧縮応力は、最大約８００ＭＰａ、最大約５００ＭＰａ、最大約３００ＭＰａ、最大約２００ＭＰａ、最大約１５０ＭＰａ、最大約１００ＭＰａ、最大約５０ＭＰａ、又は最大約４０ＭＰａである。更に、又はあるいは、クラッド層の圧縮応力は、少なくとも約１０ＭＰａ、少なくとも約２０ＭＰａ、少なくとも約３０ＭＰａ、少なくとも約５０ＭＰａ、又は少なくとも約１００ＭＰａである。
本明細書に記載のガラス物品は、例えば自動車用窓ガラス、建築、電気製品及び消費者用電子機器（例えばカバーガラス）の用途を含む広範な用途において有用となり得る。強度が比較的低いガラス物品は、例えば自動車用途（例えば自動車のフロントガラス）における使用のために有益であり得る。強度が比較的高いガラス物品は、例えばカバーガラス用途（例えばタッチスクリーンデバイス）のために有用であり得る。いくつかの実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所定の強度（例えば摩耗しない強度及び／又は残留強度）を有するガラス物品を形成できるよう、本明細書に記載されているように選択される。従ってガラス物品の強度を、ガラス組成物及びガラス層の相対厚さを操作することによって制御して、所望の用途に好適なガラス物品を形成する。
様々な用途において、様々な程度の表面研磨又は表面損傷に応答して、ガラス物品の強度が略一定に保たれると有益であり得る。換言すれば、ガラス物品の強度を、表面研磨又は表面損傷に対して比較的非感受性とすると有益であり得る。従って、ガラス物品の使用中にガラス物品の表面に様々な量の損傷が引き起こされた後でさえも、ガラス物品の強度を、ガラス物品の寿命にわたって略一定に保つことができる。ガラス物品の強度は、ガラス物品の寿命中、所定の強度又は所定の強度付近に保つことができる。
いくつかの実施形態では、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）におけるガラス物品の残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）におけるガラス物品の残留強度の比率は、少なくとも約０．３、少なくとも約０．４、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、又は少なくとも約０．９である。更に、又はあるいは、０〜３Ｎの勾配付きヌープ引掻き荷重におけるガラス物品の残留強度に対する、０〜１０Ｎの勾配付きヌープ引掻き荷重におけるガラス物品の残留強度の比率は、少なくとも約０．３、少なくとも約０．４、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、又は少なくとも約０．９である。更に、又はあるいは、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、少なくとも約８０ＭＰａ、少なくとも約９０ＭＰａ、又は少なくとも約１００ＭＰａである。更に、又はあるいは、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、最大約３７５ＭＰａ、最大約３５０ＭＰａ、又は最大約３００ＭＰａである。
いくつかの実施形態では、ガラス物品は、弾性特性勾配を備える。従ってガラス物品の１つ又は複数の弾性特性は、ガラス物品の厚さに沿って変動する。例えば、ガラス物品のヤング率、剪断弾性率又はポアソン比のうちの１つ又は複数は、ガラス物品の厚さ方向に変動する。この弾性特性勾配は、例えば、異なるガラス層が異なる弾性特性を有すること、及び／又は隣接するガラス層間の相互拡散によって形成され得る。いくつかの実施形態では、弾性特性勾配は、ガラス物品の第１の層と第２の層との間の境界（例えばクラッド／コア境界）における弾性特性の段階的変化を含む。例えば、第１の層の少なくとも１つの弾性特性は、第２の層の対応する弾性特性とは異なる。他の実施形態では、弾性特性勾配は、少なくとも１つの弾性特性が、ガラス物品の厚さ方向に沿った第１の位置における第１の値から、ガラス物品の厚さ方向に沿った第２の位置における第２の値へと変化する、漸進的変動を含む。例えば第２の層の少なくとも１つの弾性特性は、コア層から離れてガラス物品の表面へと向う方向に減少する。弾性特性勾配は、ガラス物品の損傷耐性を増強できる。例えば勾配領域は、ガラス物品の損傷耐性を増強するために、窪みのサイズ（例えば数十マイクロメートル）とすることができる。
第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、並びに第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の第２のガラス組成物は、本明細書に記載の所望の特性を有するガラス物品を形成できる好適なガラス組成物を含むことができる。例示的な第１の（コア）ガラス組成物、及び例示的な第２の（クラッド）ガラス組成物を、それぞれ表１及び２に示す。種々の成分の量は、表１及び２において、酸化物ベースのモル％として与えられている。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びこれらの組み合わせからなるグループから選択される、ガラスネットワーク構成材を含む。例えば第１のガラス組成物は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２、少なくとも約５５モル％のＳｉＯ２、少なくとも約６０モル％のＳｉＯ２、又は少なくとも約６５モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８０モル％のＳｉＯ２、最大約７０モル％のＳｉＯ２、最大約６８モル％のＳｉＯ２、又は最大約６０モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約５モル％のＡｌ２Ｏ３、少なくとも約９モル％のＡｌ２Ｏ３、又は少なくとも約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、最大約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、又は最大約１１モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約６モル％のＢ２Ｏ３、又は少なくとも約７モル％のＢ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１１モル％のＢ２Ｏ３、最大約８モル％のＢ２Ｏ３、又は最大約４モル％のＢ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物はＢ２Ｏ３を実質的に含まない。例えば第１のガラス組成物は、最大約０．１モルのＢ２Ｏ３を含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ金属酸化物を含む。例えば、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０５モル％のＮａ２Ｏ、少なくとも約１０モル％のＮａ２Ｏ、又は少なくとも約１３モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１６モル％のＮａ２Ｏ、最大約１４モル％のＮａ２Ｏ、最大約２モル％のＮａ２Ｏ、又は最大約０．１モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＫ２Ｏ、少なくとも約２モル％のＫ２Ｏ、又は少なくとも約８モル％のＫ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１５モル％のＫ２Ｏ、最大約９モル％のＫ２Ｏ、最大約６モル％のＫ２Ｏ、又は最大約０．１モル％のＫ２Ｏを含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ土類酸化物を含む。例えば、第１のガラス組成物は、少なくとも約１モル％のＭｇＯ、少なくとも約２モル％のＭｇＯ、少なくとも約３モル％のＭｇＯ、又は少なくとも約４モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８モル％のＭｇＯ、最大約４モル％のＭｇＯ、又は最大約３モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＣａＯ、少なくとも約２モル％のＣａＯ、少なくとも約４モル％のＣａＯ、少なくとも約５モル％のＣａＯ、又は少なくとも約６モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８モル％のＣａＯ、最大約７モル％のＣａＯ、最大約０．１モル％のＣａＯ、又は最大約０．０１モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＳｒＯ、少なくとも約４モル％のＳｒＯ、少なくとも約５モル％のＳｒＯ、又は少なくとも約６モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約７モル％のＳｒＯ、最大約６モル％のＳｒＯ、又は最大約５モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＢａＯ、少なくとも約０．０２モル％のＢａＯ、又は少なくとも約０．０７モル％のＢａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約０．１モル％のＢａＯ、最大約０．０９モル％のＢａＯ、最大約０．０５モル％のＢａＯ、又は最大約０．０１モル％のＢａＯを含む。いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物はＳｒＯを実質的に含まない。例えば、第１のガラス組成物は、最大約０．１モル％のＳｒＯを含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、例えばＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、（例えばＫＣｌ若しくはＮａＣｌ由来の）Ｃｌ、ＺｒＯ２、又はＦｅ２Ｏ３を含む、１つ又は複数の追加の成分を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、ガラスネットワーク構成材を含む。例えば、第２のガラス組成物は、少なくとも約６０モル％のＳｉＯ２、少なくとも約６２モル％のＳｉＯ２、又は少なくとも約６７モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約７０モル％のＳｉＯ２、最大約６８モル％のＳｉＯ２、最大約６５モル％のＳｉＯ２、又は最大約６３モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約６モル％のＡｌ２Ｏ３、少なくとも約１０モル％のＡｌ２Ｏ３、又は少なくとも約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、最大約１３モル％のＡｌ２Ｏ３、又は最大約８モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約４モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約６モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約９モル％のＢ２Ｏ３、又は少なくとも約１６モル％のＢ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約２１モル％のＢ２Ｏ３、最大約１８モル％のＢ２Ｏ３、又は最大約１１モル％のＢ２Ｏ３を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、アルカリ金属酸化物を含む。例えば、第２のガラス組成物は、約０モル％〜約０．１モル％のＮａ２Ｏ、又は約０モル％〜約０．０６モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、約０モル％〜約０．０５モル％のＫ２Ｏ、又は約０モル％〜約０．０３モル％のＫ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物はアルカリ金属を実質的に含まない。例えば、第２のガラス組成物は、最大約０．１モル％のアルカリ金属酸化物を含む。他の実施形態では、第２のガラス組成物は、約５モル％〜約１０モル％のアルカリ金属酸化物を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ土類酸化物を含む。例えば、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．２モル％のＭｇＯ、少なくとも約１モル％のＭｇＯ、又は少なくとも約３モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約５モル％のＭｇＯ、最大約４モル％のＭｇＯ、最大約２モル％のＭｇＯ、又は最大約０．５モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＣａＯ、少なくとも約４モル％のＣａＯ、少なくとも約５モル％のＣａＯ、又は少なくとも約８モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約１２モル％のＣａＯ、最大約９モル％のＣａＯ、最大約８モル％のＣａＯ、又は最大約５モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．２モル％のＳｒＯ、少なくとも約１モル％のＳｒＯ、又は少なくとも約２モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約３モル％のＳｒＯ、最大約２モル％のＳｒＯ、又は最大約１モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＢａＯ、少なくとも約０．０２モル％のＢａＯ、又は少なくとも約１モル％のＢａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約２モル％のＢａＯ、最大約０．５モル％のＢａＯ、最大約０．０３モル％のＢａＯ、最大約０．０２モル％のＢａＯ、又は最大約０．０１モル％のＢａＯを含む。いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、約３モル％の〜約１６モル％のアルカリ土類酸化物を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、例えばＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、（例えばＫＣｌ若しくはＮａＣｌ由来の）Ｃｌ、ＺｒＯ２、又はＦｅ２Ｏ３を含む、１つ又は複数の追加の成分を含む。
本明細書に記載のガラス物品は、例えば：ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ並びに現金自動預払機（ＡＴＭ）を含む消費者用若しくは市販の電子デバイスにおけるカバーガラス若しくはガラス背面用途；例えば携帯電話、パーソナルメディアプレーヤ及びタブレットコンピュータを含む携帯用電子デバイスのためのタッチスクリーン若しくはタッチセンサ用途；例えば半導体ウエハを含む集積回路用途；光電池用途；建築用ガラス用途；自動車若しくは車両用ガラス用途；又は市販の若しくは家庭用電気製品用途を含む、広範な用途に使用できる。
以下の実施例によって、様々な実施形態を更に明確化する。
実施例１
図１に示す全体的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。コア層は、４３．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐５から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは１．５ｍｍであった。コア層の厚さは約１．１２５ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．１８７５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は３５ＭＰａであった。
実施例２
図１に示す全体的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。コア層は、４３．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐５から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは０．５ｍｍであった。コア層の厚さは約０．３７５ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０６２５であった。ガラスシートの表面圧縮は３５ＭＰａであった。
実施例３
図１に示す全体的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。コア層は、５４．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐７から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。コア層の厚さは約０．９ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１５０ＭＰａであった。
実施例４
図１に示す全体的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。コア層は、５９．８×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐６から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３１．７×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐６から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．６ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１９０ＭＰａであった。
実施例５
図１に示す全体的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。コア層は、７４．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐８から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３０．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐７から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．６１２ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０４４ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１９０ＭＰａであった。
実施例６
図１に示す全体的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。コア層は、約８５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐１１から形成した。第１及び第２のクラッド層は、約３５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐８から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．５９４ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５３ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は３００ＭＰａであった。
比較例１
非強化単層ガラスシートを、ボロアルミノシリケートガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１．５ｍｍであった。
比較例２
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は５３４ＭＰａであり、層深さ（ＤＯＬ）は０．０１２ｍｍであった。
比較例３
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は８５５ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４２ｍｍであった。
比較例４
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１．９ｍｍであった。ガラスシートを熱強化プロセスに供した。熱強化したガラスシートの表面圧縮は４３０ＭＰａであり、ＤＯＬは０．３８ｍｍであった。
比較例５
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは３．９ｍｍであった。ガラスシートを強化（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）プロセスに供して、完全強化ガラスシートを形成した。
比較例６
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は７６９ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４１ｍｍであった。
比較例７
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は９１５ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４ｍｍであった。
比較例８
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は９０６ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０７９ｍｍであった。
比較例９
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は３７３ＭＰａであり、ＤＯＬは０．１１４ｍｍであった。
図３〜１２は、本明細書に記載の実施例及び比較例の様々な特性を示す。図３〜１０及び１２では、各実施例又は比較例の複数の試料に関して決定されたデータポイントの範囲を示す。様々な特性に関して本明細書で報告されている値は、平均値として与えられる。従って、所与の実施例又は比較例の残留強度、押込み閾値、ヌープ引掻き閾値、ビッカース引掻き閾値、及び落下閾値の値は、本明細書では、当該実施例又は比較例に関して決定された平均値として報告されている。
実施例１及び比較例１に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図３に示す。
図３に示すように、積層ガラスシートは、非強化ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。非強化ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約５５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約４６ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．８であった。
実施例２及び比較例２に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図４に示す。
図４に示すように、積層ガラスシートは、イオン交換ソーダライムガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。イオン交換ソーダライムガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約７７ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５６ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．７であった。イオン交換ソーダライムガラスシートの圧縮応力（５３４ＭＰａ）は、積層ガラスシートの圧縮応力（３５ＭＰａ）よりも有意に大きいが、イオン交換ソーダライムガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例２及び比較例３に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図５に示す。
図５に示すように、積層ガラスシートは、イオン交換ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。イオン交換ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３９５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．１であった。イオン交換ガラスシートの圧縮応力（８５５ＭＰａ）は、積層ガラスシートの圧縮応力（３５ＭＰａ）よりも有意に大きいが、イオン交換ガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、比較例１及び比較例３に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図６に示す。
図６に示すように、実施例３〜６の積層ガラスシートは、比較例１の非強化ガラスシートに比べて高い圧縮応力を有していたものの、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。様々な研磨圧における実施例３の積層ガラスシートの平均強度は、約１７１ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例４の積層ガラスシートの平均強度は、約２２０ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例５の積層ガラスシートの平均強度は、約２２０ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例６の積層ガラスシートの平均強度は、約３００ＭＰａであった。これらとは対照的に、様々な研磨圧における上記非強化ガラスシートの平均強度は、約４９ＭＰａであった。
図６に示すように、実施例３〜６の積層ガラスシートは、イオン交換ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。実施例３の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２０８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約１１７ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．６であった。実施例４の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２５０ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約２００ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．８であった。実施例５の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２７０ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約１１７ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．４であった。実施例６の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３０５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約３００ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９８であった。イオン交換ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３９５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．１であった。実施例３のイオン交換ガラスシートは、様々な研磨圧において、上記積層ガラスシート（１７１ＭＰａ）と同等の平均強度（１７８ＭＰａ）を有していたが、イオン交換ガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。イオン交換ガラスシートの強度はまた、実施例４〜６の積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例３及び比較例４に従って形成されたガラスシートの表面を、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎのように引掻き荷重を上昇させながら、引っ掻いた。上記様々な勾配付き引掻き荷重における残留強度を図７に示す。図７の残留強度は、リング‐オン‐リング試験方法を用いて決定された、破断までの荷重として与えられている。
図７に示すように、積層ガラスシートは、熱強化ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約２４５ｋｇｆ（約２４０２．６Ｎ）から、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約２０５ｋｇｆ（約２０１０．４Ｎ）へと低下した。従って、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．８であった。熱強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１５２ｋｇｆ（約１４９０．６Ｎ）から、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約４６ｋｇｆ（約４５１．１Ｎ）へと低下した。従って、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．３であった。熱強化ガラスシートは積層ガラスシートの約２倍の厚さを有するが、熱強化ガラスシートに比べて、この比較的薄い積層ガラスシートは、様々な引掻き荷重条件においてその強度をより多く保持し、これは、積層ガラスが比較的小さい厚さで大きな傷に耐えることができることを示唆している。これにより、均一な残留強度で薄型ガラス物品を製造でき、これは例えば自動車用途及び／又はカバーガラス用途における使用のための計量ガラスシートの製造のために有益となり得る。
実施例３、比較例４及び比較例５に従って形成されたガラスシートの表面を、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎのように引掻き荷重を上昇させながら、引っ掻いた。上記様々な勾配付き引掻き荷重における残留強度を図８に示す。
図８に示すように、積層ガラスシートは、熱強化ガラスシート及び完全強化ガラスシートの両方に比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約６６８ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約６０３ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．９であった。熱強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１６８ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約５２ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．３であった。完全強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１９５ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約１５１ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．８であった。熱強化ガラスシート及び完全強化はいずれも積層ガラスシートより有意に厚いが、熱強化ガラスシート及び完全強化ガラスシートに比べて、この比較的薄い積層ガラスシートは、様々な引掻き荷重条件においてその強度をより多く保持し、これは更に、積層ガラスが比較的小さい厚さで大きな傷に耐えることができることを示唆している。
図９は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートの押込み閾値を示す。同様に図１０は、実施例４、実施例５、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートの押込み閾値を示す。実施例２、実施例３、実施例４及び実施例５の積層ガラスシートは、比較例３、比較例６及び比較例７のイオン交換ガラスシートのＤＯＬと同様のクラッド層寸法を有し、積層ガラスの圧縮応力は大幅に低い。従って、従来の知識は、積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低い押込み閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図９に示すように、実施例３の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）と同等の押込み閾値（５０Ｎ）を有する。同様に図１０に示すように、実施例４の積層ガラスシートは、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）より高い押込み閾値（８０Ｎ）を有し、また実施例５の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較例低い圧縮応力値にも関わらず、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）及び比較例７の押込み閾値（９５Ｎ）より高い押込み閾値（１５０Ｎ）を有する。
図１１は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートのヌープ引掻き閾値を示す。押込み閾値と同様に、従来の知識は、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低いヌープ引掻き閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図１１に示すように、実施例２の積層ガラスシートは、比較例６のヌープ引掻き閾値（５Ｎ）及び比較例７のヌープ引掻き閾値（４Ｎ）より高いヌープ引掻き閾値（７Ｎ）を有し、また実施例３の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、比較例３のヌープ引掻き閾値（１１Ｎ）、比較例６のヌープ引掻き閾値（５Ｎ）及び比較例４のヌープ引掻き閾値（４Ｎ）より高いヌープ引掻き閾値（１５Ｎ）を有する。図１１には図示されていないが、実施例４に従って形成された積層ガラスシートのヌープ引掻き閾値は、（約１５Ｎ〜約２０Ｎの範囲の個々の試料内において）約１８Ｎである。
理論によって束縛されることを望むものではないが、積層ガラスシートの予想外に高い押込み及びヌープ引掻き閾値は、（イオン交換ガラスシートの誤差関数応力プロファイルとは対照的な）積層ガラスシートの段階的な応力プロファイルと、積層ガラスシートの、イオン交換ガラスシートと比べて比較的低い圧縮応力の大きさとの組み合わせの結果であり得ると考えられる。例えば、比較的低い圧縮応力は、積層ガラスシートの予想外に高いヌープ引掻き閾値に寄与し得る。というのは、比較的高い圧縮応力は、ガラス物品内の横割れの形成を促進し、破断を引き起こし得る。
図１２は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３及び比較例７に従って形成されたガラスシートのビッカース引掻き閾値を示す。押込み閾値及びヌープ引掻き閾値と同様に、従来の知識は、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低いビッカース引掻き閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図１２に示すように、実施例２の積層ガラスシートは、比較例１のビッカース引掻き閾値（３Ｎ）と略同一の、並びに比較例２のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）、比較例３のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）及び比較例７のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）より高いビッカース引掻き閾値（３Ｎ）を有する。実施例３の積層ガラスシートは、比較例１のビッカース引掻き閾値（３Ｎ）、比較例２のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）、比較例３のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）及び比較例７のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）より高いビッカース引掻き閾値（７Ｎ）を有する。従って、実施例２及び実施例３は、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、予想外に高いビッカース引掻き閾値を有する。
図１３は、実施例３、比較例８及び比較例９に従って形成されたガラスシートの落下閾値を示す。最大落下高さは２１０ｃｍであった。２１０ｃｍにおいて示されているデータポイントは、最大落下高さからの落下に耐えた。図１３に示す信頼区間は、平均に関する９５％信頼区間である。従来の知識は、積層ガラスシートが、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）イオン交換ガラスシートに比べて更に小さい落下閾値を有することを示唆している。しかしながら、図１３に示すように、実施例３の積層ガラスシートは、比較例８の落下閾値（１６８ｃｍ）と略同一の、及び比較例９の落下閾値（９２ｃｍ）より大きい落下閾値（１６４ｃｍ）を有する。従って実施例３は、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、予想外に高い落下閾値を有する。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正例及び変形例を作成できることは、当業者には明らかであろう。従って本発明は、添付の請求項及びその均等物以外に照らして制限されることはない。
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
ガラスコア層；及び
上記コア層に隣接するガラスクラッド層
を備える、ガラス物品であって、
上記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、上記クラッド層のＣＴＥより大きく、上記コア層はある引張応力を備え、上記クラッド層はある圧縮応力を備え、
上記ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．３である、ガラス物品。
実施形態２
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約５Ｎである、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態３
上記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約２０Ｎである、実施形態１又は実施形態２に記載のガラス物品。
実施形態４
上記ガラス物品の厚さは、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍである、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態５
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、少なくとも約０．８である、実施形態４に記載のガラス物品。
実施形態６
上記ガラス物品は、積層ガラスシートを備え、
上記クラッド層は、第１のクラッド層及び第２のクラッド層を備え、
上記コア層は、上記第１のクラッド層と上記第２のクラッド層との間に配置される、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態７
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約１０Ｎであり、
上記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約３０Ｎであり、
上記ガラス物品の圧縮応力は、最大約５００ＭＰａである、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態８
上記ガラス層の上記圧縮応力は、約２０ＭＰａ〜約３００ＭＰａである、実施形態７に記載のガラス物品。
実施形態９
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、約８０ＭＰａ〜約３７５ＭＰａである、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１０
上記クラッド層は、アルカリ金属を実質的に含まない、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１１
上記ガラス物品は、上記ガラス物品の厚さに沿った、少なくとも１つの弾性特性の勾配を備える、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１２
上記クラッド層は、上記少なくとも１つの弾性特性における上記勾配を備える、実施形態１１に記載のガラス物品。
実施形態１３
上記コア層と上記クラッド層との境界は、上記少なくとも１つの弾性特性における上記勾配を備える、実施形態１１に記載のガラス物品。
実施形態１４
上記少なくとも１つの弾性特性は、ヤング率、剪断弾性率又はポアソン比のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１１〜１３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１５
ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備えるガラス物品を形成するステップを含む、方法であって、
上記ガラス物品は、上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値が少なくとも約５Ｎとなり、上記ガラス物品の押込み閾値が少なくとも約２０Ｎとなり、上記クラッド層の圧縮応力が最大約５００ＭＰａとなるような、上記コア層と上記クラッド層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致、及び上記ガラス物品の厚さに対する上記コア層の厚さの比率を備える、方法。
実施形態１６
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の上記厚さの上記比率は、少なくとも約０．８である、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１７
上記ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．３である、実施形態１５又は実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．７５である、実施形態１７に記載の方法。
実施形態１９
上記ガラス物品は積層ガラスシートを備え、
上記ガラス物品を形成する上記ステップは、フュージョンドロープロセスを用いて上記ガラス物品を形成するステップを含む、実施形態１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２０
ガラスコア層であって、約５０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約５モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３及び約１モル％〜約８モル％のＭｇＯを含む、ガラスコア層；並びに
上記コア層に隣接するガラスクラッド層であって、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約２１モル％のＢ２Ｏ３、約０．２モル％〜約５モル％のＭｇＯ及び約３モル％〜約１２モル％のＣａＯを含む、ガラスクラッド層
を備える、ガラス物品であって、
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は少なくとも約５Ｎであり、上記ガラス物品の押込み閾値は少なくとも約２０Ｎである、ガラス物品。
実施形態２１
上記コア層は更に、約３モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３を含む、実施形態２０に記載のガラス物品。
実施形態２２
上記コア層は更に、約０．０１モル％〜約８モル％のＣａＯを含む、実施形態２０又は実施形態２１に記載のガラス物品。
実施形態２３
上記コア層は更に、約３モル％〜約７モル％のＳｒＯを含む、実施形態２０〜２２のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２４
上記コア層は更に、約０．０１モル％〜約０．１モル％のＢａＯを含む、実施形態２０〜２３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２５
上記クラッド層は更に、約０．２モル％〜約３モル％のＳｒＯを含む、実施形態２０〜２４のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２６
上記クラッド層は更に、約０．０１モル％〜約２モル％のＢａＯを含む、実施形態２０〜２５のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２７
上記コア層は、少なくとも約４０×１０‐７℃‐１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を備える、実施形態２０〜２６のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２８
上記クラッド層は、少なくとも約４０×１０‐７℃‐１のＣＴＥを備える、実施形態２０〜２７のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２９
上記コア層の上記ＣＴＥと上記クラッド層の上記ＣＴＥとは、少なくとも約５×１０‐７℃‐１だけ異なる、実施形態２７又は実施形態２８に記載のガラス物品。
実施形態３０
上記コア層の上記ＣＴＥと上記クラッド層の上記ＣＴＥとは、最大約５５×１０‐７℃‐１しか異ならない、実施形態２７〜２９のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３１
上記クラッド層は、アルカリ金属を実質的に含まない、実施形態２０〜３０のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３２
上記ガラス物品の厚さは、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍであり、
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、少なくとも約０．８である、実施形態２０〜３１のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３３
上記コア層はある引張応力を備え、
上記クラッド層は、最大約５００ＭＰａの圧縮応力を備える、実施形態２０〜３２のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３４
ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ、現金自動預払機（ＡＴＭ）を含む消費者用若しくは市販の電子デバイスにおけるカバーガラス若しくはガラス背面用途；
携帯電話、パーソナルメディアプレーヤ及びタブレットコンピュータを含む携帯用電子デバイスのためのタッチスクリーン若しくはタッチセンサ用途；
半導体ウエハを含む集積回路用途；
光電池用途；
建築用ガラス用途；
自動車若しくは車両用ガラス用途；又は
市販の若しくは家庭用電気製品用途
のための、実施形態１〜１４又は２０〜３３のいずれか１つに記載のガラス物品の使用。
１００ ガラス物品
１０２ コア層
１０４ 第１のクラッド層
１０６ 第２のクラッド層
２００ 越流分配器
２２０ 下側越流分配器
２２２ トラフ
２２４ 第１のガラス組成物
２２６ 外側形成表面
２２８ 外側形成表面
２３０ ドローライン
２４０ 上側越流分配器
２４２ トラフ
２４４ 第２のガラス組成物
２４６ 外側形成表面
２４８ 外側形成表面
優先権
本出願は、２０１４年３月２７日出願の米国特許出願第６１／９７０９７２号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記特許出願の内容は、その全体が参照により本出願に援用される。
本開示はガラス物品に関し、より詳細には、複数のガラス層を備える積層ガラス物品、及び上記積層ガラス物品を形成するための方法に関する。
ガラス物品は、例えば自動車用窓ガラス、建築用パネル、電気製品並びに（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及びモニタといったタッチスクリーンデバイスのための）カバーガラスを含む、広範な製品において使用できる。使用中、ガラス物品の表面に比較的大きな傷が導入される場合がある。例えば２００μｍ以上もの深さの傷が、自動車のフロントガラスの表面に導入されたことが観察されている。
従って、高い引掻き耐性を有すること、及びガラス物品の表面に比較的大きな傷が導入された後でさえもガラス物品の強度を保持することが、ガラス物品に関して望ましい。
本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備える、ガラス物品である。上記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、上記クラッド層のＣＴＥより大きい。上記コア層はある引張応力を備え、上記クラッド層はある圧縮応力を備える。ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、少なくとも約０．３である。
また本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備えるガラス物品を形成するステップを含む方法である。上記コア層と上記クラッド層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致、及び上記ガラス物品の厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値が少なくとも約５Ｎとなり、上記ガラス物品の押込み閾値が少なくとも約２０Ｎとなり、上記クラッド層の圧縮応力が最大約５００ＭＰａとなるように選択される。
また本出願において開示されるのは、ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備える、ガラス物品である。上記コア層は、約５０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約５モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３及び約１モル％〜約８モル％のＭｇＯを含む。上記クラッド層は、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約２１モル％のＢ２Ｏ３、約０．２モル％〜約５モル％のＭｇＯ及び約３モル％〜約１２モル％のＣａＯを含む。上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は少なくとも約５Ｎであり、上記ガラス物品の押込み閾値は少なくとも約２０Ｎである。
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、「発明を実施するための形態」から当業者には容易に明らかとなり、又は以下の「発明を実施するための形態」、請求項及び添付の図面を含む本出願に記載の実施形態を実施することによって認識されるだろう。
以上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも単なる例であり、請求項の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は更なる理解を提供するために含まれているものであり、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面は１つ又は複数の実施形態を図示しており、本説明と併せて様々な実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。
ガラス物品の例示的な一実施形態の断面図 ガラス物品を形成するために使用できる越流分配器の例示的な一実施形態の断面図 実施例１に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例１に従って形成された非強化ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例２に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例２に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例２に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例３に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、及び比較例３に従って形成されたイオン交換ガラスシートに関する、残留強度：研磨圧を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、及び比較例４に従って形成された熱強化ガラスシートに関する、（破断までの荷重として与えられる）残留強度：勾配付きヌープ引掻き荷重を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、比較例４に従って形成された熱強化ガラスシート、及び比較例５に従って形成された完全強化（ｆｕｌｌｙ‐ｔｅｍｐｅｒｅｄ）ガラスシートに関する、（破断までの荷重として与えられる）残留強度：勾配付きヌープ引掻き荷重を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートの押込み閾値を示すグラフ 実施例４及び５に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートの押込み閾値を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３、６及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートのヌープ引掻き閾値を示すグラフ 実施例２及び３に従って形成された積層ガラスシート、比較例１に従って形成された非強化ガラスシート、並びに比較例２、３及び７に従って形成されたイオン交換ガラスシートのビッカース引掻き閾値を示すグラフ 実施例３に従って形成された積層ガラスシート、並びに比較例８及び９に従って形成されたイオン交換ガラスシートの落下閾値を示すグラフ
これより、添付の図面に図示された例示的実施形態を詳細に参照する。可能な場合は常に、同一の又は類似の部分を指すために、図面全体を通して同一の参照番号を使用する。図面中の構成部品は必ずしも縮尺が正確ではなく、その代わりに、例示的実施形態の原理を説明するにあたって強調が施されている。
本明細書中で使用される場合、用語「平均熱膨張係数」は、０℃〜３００℃での所定の材料又は層の平均熱膨張係数を指す。本明細書中で使用される場合、用語「熱膨張係数」は、そうでないことが示されていない限り、この平均熱膨張係数を指す。
本明細書に記載のガラス物品の強度は、ＡＳＴＭ Ｃ１４９９‐０８「周囲温度における先端セラミックの単調等二軸曲げ強さの標準試験方法」に記載されている試験方法に従ったリング‐オン‐リング荷重を用いて決定される。一般にリング‐オン‐リング荷重試験方法は、単調一軸荷重下で、同心リング構成によって、周囲温度において、先端脆性材料の等二軸曲げ強さを決定するために使用され、ガラス物品の表面強度を評価するための方法として幅広く受容されている。本明細書に記載のリング‐オン‐リング荷重の結果は、２インチ（５．０８ｃｍ）四方のガラスシート上の直径１インチ（２．５４ｃｍ）の支持リング及び直径０．５インチ（１．２７ｃｍ）の荷重リングを用いて決定される。リングの接触半径は１．６ｍｍであり、ヘッド速度は１．２ｍｍ／分である。
本明細書中で使用される場合、用語「残留強度（ｒｅｔａｉｎｅｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）」は、ガラス物品の外側表面に対して傷が制御下で導入された後に決定されたガラス物品の強度を指す。いくつかの実施形態では、上記傷は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨することによって導入される。本明細書では、このような残留強度値は一般に５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）の研磨圧において報告される。他の実施形態では、傷は、勾配付き引掻き荷重を上昇させながら、ヌープダイヤモンドを用いてガラス物品の外側表面を引っ掻くことによって導入される。本明細書では、このような残留強度値は一般に、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎの勾配付き引掻き荷重において報告される。
本明細書中で使用される場合、用語「ヌープ引掻き閾値（Ｋｎｏｏｐ ｓｃｒａｔｃｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながら、ヌープダイヤモンドを用いてガラス物品の表面を引っ掻くのに応答して、ガラス物品に横割れが最初に観察される荷重を指す。機械式試験器は、横割れの始まりを決定するために、荷重を上昇させながら、ガラス物品を引っ掻くヌープダイヤモンドを保持する。横割れは、ヌープダイヤモンドによって形成された元々の傷又は溝の幅の２倍超の、ガラス物品中の持続した割れによって示される。この試験は、室温及び相対湿度５０％で実施される。
本明細書中で使用される場合、用語「押込み閾値（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながらビッカース圧子を用いたガラス物品の表面の押込みに応答してガラス物品に割れが最初に観察される荷重を指す。押込み荷重は、ビッカース圧子を用いて０．２ｍｍ／分の速度でガラス物品の表面に適用され、その後取り外される。最大押込み荷重は１０秒間保持される。押込み閾値は、１０個の窪みの５０％が、圧跡の角から発するいずれの数の径方向／中央割れを呈する押込み荷重として決定される。最大押込み荷重は、所定のガラス物品に関して押込み閾値が満たされるまで上昇する。全ての押込みの測定は、室温及び相対湿度５０％で実施される。
本明細書中で使用される場合、用語「ビッカース引掻き閾値（Ｖｉｃｋｅｒｓ ｓｃｒａｔｃｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、荷重を上昇させながら、ビッカース圧子を用いてガラス物品の表面を引っ掻くのに応答して、ガラス物品に横割れが最初に観察される荷重を指す。この試験手順は、ヌープダイヤモンドをビッカース圧子に置き換える以外は、ヌープ引掻き閾値を決定するために使用される手順と同様である。横割れは、ビッカース圧子によって形成された元々の引っ掻き傷又は溝の幅の２倍超の、ガラス物品中の持続した割れによって示される。
本明細書中で使用される場合、用語「落下閾値（ｄｒｏｐ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」は、高さを上昇させながら、カバーガラスを備える電子デバイスを落下表面に落下させるのに応答して、上記カバーガラスの破断が最初に観察される高さを指す。本明細書に記載の落下閾値の値は、一般に、電子デバイスとしての、カバーガラスが導入された市販のスマートフォンからのケース、及びＬｅＣｈａｓｅ Ａアスファルト落下表面を使用して決定した。
様々な実施形態では、ガラス物品は、少なくとも第１の層及び第２の層を備える。例えば上記第１の層はコア層を構成し、上記第２の層は上記コア層に隣接する１つ又は複数のクラッド層を構成する。上記第１の層及び／又は上記第２の層は、ガラス、ガラスセラミック又はこれらの組み合わせを備えるガラス層である。いくつかの実施形態では、上記第１の層及び／又は上記第２の層は透明ガラス層である。
図１は、ガラス物品１００の例示的な一実施形態の断面図である。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は、複数のガラス層を備える積層シートを備える。この積層シートは、図１に示すように略平面とすることができ、又は非平面とすることができる。ガラス物品１００は、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６との間に配置されるコア層１０２を備える。いくつかの実施形態では、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、図１に示すように外部層である。他の実施形態では、第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層は、コア層と外部層との間に配置される中間層である。
コア層１０２は、第１の主表面と、上記第１の主表面に対向する第２の主表面とを備える。いくつかの実施形態では、第１のクラッド層１０４は、コア層１０２の第１の主表面に融着される。更に、又はあるいは、第２のクラッド層１０６は、コア層１０２の第２の主表面に融着される。こ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、及び／又は第２のクラッド層１０６とコア層１０２との間の境界は、例えば接着剤、コーティング層、又は各クラッド層をコア層に接着するために追加若しくは構成される非ガラス材料といった、いずれの結合材料を備えない。従って、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、コア層１０２に直接融着され、又はコア層１０２に直接隣接する。いくつかの実施形態では、ガラス物品は、コア層と第１のクラッド層との間、及び／又はコア層と第２のクラッド層との間に配置される、１つ又は複数の中間層を備える。例えば上記中間層は、コア層とクラッド層との境界に形成された、中間ガラス層及び／又は拡散層を備える。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００はガラス‐ガラス積層体を備え、このガラス‐ガラス積層体において、直接隣接するガラス層の間の境界はガラス‐ガラス境界である。
いくつかの実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、第１のガラス組成物とは異なる第２のガラス組成物を含む。例えば図１に示す実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６はそれぞれ第２のガラス組成物を含む。他の実施形態では、第１のクラッド層は第２のガラス組成物を含み、第２のクラッド層は、第１のガラス組成物及び／又は第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。
ガラス物品は、例えばフュージョンドロー、ダウンドロー、スロットドロー、アップドロー又はフロートプロセスといった好適なプロセスを用いて形成できる。いくつかの実施形態では、ガラス物品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、例えばガラス物品１００等のガラス物品を形成するために使用できる越流分配器２００の例示的な一実施形態の断面図である。越流分配器２００は、米国特許第４２１４８８６号明細書に記載されているように構成でき、上記特許文献はその全体が参照により本出願に援用される。例えば越流分配器２００は、下側越流分配器２２０と、上記下側越流分配器の上方に位置決めされた上側越流分配器２４０とを備える。下側越流分配器２２０はトラフ２２２を備える。第１のガラス組成物２２４は溶融して、粘性状態でトラフ２２２へと供給される。第１のガラス組成物２２４は、以下に更に説明するように、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。上側越流分配器２４０はトラフ２４２を備える。第２のガラス組成物２４４は溶融して、粘性状態でトラフ２４２へと供給される。第２のガラス組成物２４４は、以下に更に説明するように、ガラス物品１００の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を形成する。
第１のガラス組成物２２４はトラフ２２２を越流して、下側越流分配器２２０の対向する外側形成表面２２６及び２２８へと流れ落ちる。外側形成表面２２６及び２２８は、ドローライン２３０において集束する。下側越流分配器２２０の各外側形成表面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物の別個の流れは、ドローライン２３０において集束し、ここで上記別個の流れは融着して、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。
第２のガラス組成物２４４はトラフ２４２を越流して、上側越流分配器２４０の対向する外側形成表面２４６及び２４８へと流れ落ちる。第２のガラス組成物２４４は、上記第２のガラス組成物が下側越流分配器２２０の周りを流れて、下側越流分配器の外側形成表面２２６及び２２８を超えて流れる第１のガラス組成物に接触するように、上側越流分配器２４０によって外向きに偏向される。第２のガラス組成物２４４の別個の流れは、下側越流分配器２２０の外側形成表面２２６及び２２８それぞれを流れ落ちる第１のガラス組成物２２４の別個の流れそれぞれと融着する。ドローライン２３０において第１のガラス組成物２２４の流れが集束すると、第２のガラス組成物２４４は、ガラス物品１００の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６を形成する。
いくつかの実施形態では、粘性状態のコア層１０２の第１のガラス組成物２２４は、粘性状態の第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の第２のガラス組成物２４４と接触して、積層シートを形成する。このような実施形態のうちのいくつかにおいて、積層シートは、図２に示すように下側越流分配器２２０のドローライン２３０から離れるように移動するガラスリボンの一部である。上記ガラスリボンは、例えば重力及び／又は牽引ローラを含む好適な手段によって、下側越流分配器２２０から引き出すことができる。上記ガラスリボンは、下側越流分配器２２０から離れるように移動する際に冷却される。上記ガラスリボンは切断され、これによってガラスリボンから積層シートが分離される。従って積層シートはガラスリボンから切り出される。ガラスリボンは、例えばスコーリング、屈曲、熱衝撃付与及び／又はレーザ切断といった好適な技術を用いて切断できる。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は図１に示す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（例えば切断又は成型によって）更に加工して、ガラス物品１００を形成できる。
図１に示すガラス物品１００は３つの層を備えるが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、ガラス物品は、２つ、４つ又はそれを超える数の層等の、所与の数の層を有することができる。例えば２つの層を備えるガラス物品は、これら２つの層が、越流分配器の各ドローラインから離れるように移動する間に接合されるように位置決めされた、２つの越流分配器を用いて、又は２つのガラス組成物が越流分配器の対向する外側形成表面上を流れ、越流分配器のドローラインにおいて集束するように、分割されたトラフを有する、単一の越流分配器を用いて、形成できる。４つ以上の層を備えるガラス物品は、追加の越流分配器を用いて、及び／又は分割されたトラフを有する越流分配器を用いて、形成できる。このように、所与の数の層を有するガラス物品は、それに対応して越流分配器を改造することによって形成できる。
いくつかの実施形態では、ガラス物品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、又は少なくとも約０．３ｍｍの厚さを備える。更に、又はあるいは、ガラス物品１００は、最大約２ｍｍ、最大約１．５ｍｍ、最大約１ｍｍ、最大約０．７ｍｍ、又は最大約０．５ｍｍの厚さを備える。いくつかの実施形態では、ガラス物品１００の厚さに対するコア層１０２の厚さの比率は、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、又は少なくとも約０．９５である。いくつかの実施形態では、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６それぞれ）の厚さは、約０．０１ｍｍ〜約０．３ｍｍである。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物は、本明細書に記載されているように、フュージョンドロープロセスを用いてガラス物品１００を形成するために好適な液相粘度を備える。例えば第１の層（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（１０ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約２００ｋＰ（２０ｋＰａ・ｓ）、又は少なくとも約３００ｋＰ（３０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約３０００ｋＰ（３００ｋＰａ・ｓ）、最大約２５００ｋＰ（２５０ｋＰａ・ｓ）、最大約１０００ｋＰ（１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大約８００ｋＰ（８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第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（５ｋＰａ・ｓ）、少なくとも約１００ｋＰ（１０ｋPaＰａ・ｓ）、又は少なくとも約２００ｋＰ（２０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約３０００ｋＰ（３００ｋＰａ・ｓ）、最大約２５００ｋＰ（２５０ｋＰａ・ｓ）、最大約１０００ｋＰ（１００ｋＰａ・ｓ）、又は最大約８００ｋＰ（８０ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を備える。第１のガラス組成物は、第２の層を形成するために越流分配器を超えて第２のガラス組成物を搬送するのを支援できる。従って第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て単層シートを形成するために好適であると一般に考えられる液相粘度よりも低い液相粘度を備えることができる。
いくつかの実施形態では、ガラス物品１００は、強化ガラス物品として構成される。例えばいくつかの実施形態では、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の第２のガラス組成物は、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物とは異なる平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を備える。例えば、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、コア層１０２より低い平均ＣＴＥを有するガラス組成物から形成される。ＣＴＥの不一致（即ち第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の平均ＣＴＥとコア層１０２の平均ＣＴＥとの間の違い）は、ガラス物品１００の冷却時の、クラッド層における圧縮応力の形成、及びコア層における引張応力の形成につながる。様々な実施形態では、第１及び第２のクラッド層はそれぞれ独立して、コア層より高い平均ＣＴＥ、低い平均ＣＴＥ又は略同一の平均ＣＴＥを有することができる。
いくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の平均ＣＴＥと第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の平均ＣＴＥとは、少なくとも約５×１０‐７℃‐１、少なくとも約１５×１０‐７℃‐１、又は少なくとも約２５×１０‐７℃‐１だけ異なる。更に、又はあるいは、第１の層の平均ＣＴＥと第２の層の平均ＣＴＥとは、最大約５５×１０‐７℃‐１、最大約５０×１０‐７℃‐１、最大約４０×１０‐７℃‐１、最大約３０×１０‐７℃‐１、最大約２０×１０‐７℃‐１、又は最大約１０×１０‐７℃‐１しか異ならない。例えばいくつかの実施形態では、第１の層の平均ＣＴＥと第２の層の平均ＣＴＥとは、約５×１０‐７℃‐１〜約３０×１０‐７℃‐１又は約５×１０‐７℃‐１〜約２０×１０‐７℃‐１だけ異なる。いくつかの実施形態では、第２の層の第２のガラス組成物は、最大約４０×１０‐７℃‐１、又は最大約３５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第２の層の第２のガラス組成物は、少なくとも約２５×１０‐７℃‐１、又は少なくとも約３０×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第１の層の第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、又は少なくとも約５５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。更に、又はあるいは、第１の層の第１のガラス組成物は、最大約９０×１０‐７℃‐１、最大約８５×１０‐７℃‐１、最大約８０×１０‐７℃‐１、最大約７０×１０‐７℃‐１、又は最大約６０×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを備える。
様々な実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所望の強度特性を有するガラス物品を達成できるように選択できる。例えばいくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、並びに第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）のガラス組成物は、所望のＣＴＥ不一致を達成できるように選択され、第１の層及び第２の層それぞれの厚さは、上記所望のＣＴＥ不一致と併せて、第２の層における所望の圧縮応力、第１の層における所望の引張応力、所望の残留強度、及び／又は所望の落下閾値を達成できるように選択される。
様々な実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所望の表面特性を有するガラス物品を達成できるように選択できる。例えばいくつかの実施形態では、第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）のガラス組成物、並びに第１の層及び第２の層それぞれの厚さは、所望のヌープ引掻き閾値及び／又は所望の押込み閾値を有するガラス物品を達成できるように選択される。
いくつかの実施形態では、ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約５Ｎ、少なくとも約１０Ｎ、又は少なくとも約１５Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約２０Ｎ、少なくとも約３０Ｎ、又は少なくとも約４０Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品のビッカース引掻き閾値は、少なくとも約２Ｎ、少なくとも約３Ｎ、少なくとも約５Ｎ、又は少なくとも約７Ｎである。更に、又はあるいは、ガラス物品の落下閾値は少なくとも約１００ｃｍ、少なくとも約１４０ｃｍ、又は少なくとも約１６０ｃｍである。
ガラス物品の強度及び表面特性は、互いに関連し得る。従って、ガラス物品の様々な特性（例えばＣＴＥ不一致、圧縮応力、引張応力、残留強度、落下閾値、ヌープ引掻き閾値、及び／又は押込み閾値）は一般に、互いに独立して調整できず、組み合わせて調整されるか、又は互いにバランスを取ることによって、ガラス物品が製造される。従来の知識は、比較的高い圧縮応力を有するガラス物品は、ヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び落下閾値の値が、比較的低い圧縮応力を有するガラス物品よりも高くなることを示唆している。しかしながら、本明細書に記載の様々な特性を適切に選択することによって、比較的低い圧縮応力と共に、改善されたヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び／又は落下閾値を有する、ガラス物品の形成を可能とすることができる。これらの改善された特性は、追加の加工（例えばイオン交換処理）なしに、形成されたままの状態のガラス物品に付与できる。例えば、形成されたままの状態のフュージョン成形ガラス積層体は、このフュージョン成形ガラス積層体よりも高い圧縮応力を有するイオン交換ガラス物品に比べて、改善されたヌープ引掻き閾値、押込み閾値及び／又は落下閾値を有することができる。
いくつかの実施形態では、クラッド層の圧縮応力は、最大約８００ＭＰａ、最大約５００ＭＰａ、最大約３００ＭＰａ、最大約２００ＭＰａ、最大約１５０ＭＰａ、最大約１００ＭＰａ、最大約５０ＭＰａ、又は最大約４０ＭＰａである。更に、又はあるいは、クラッド層の圧縮応力は、少なくとも約１０ＭＰａ、少なくとも約２０ＭＰａ、少なくとも約３０ＭＰａ、少なくとも約５０ＭＰａ、又は少なくとも約１００ＭＰａである。
本明細書に記載のガラス物品は、例えば自動車用窓ガラス、建築、電気製品及び消費者用電子機器（例えばカバーガラス）の用途を含む広範な用途において有用となり得る。強度が比較的低いガラス物品は、例えば自動車用途（例えば自動車のフロントガラス）における使用のために有益であり得る。強度が比較的高いガラス物品は、例えばカバーガラス用途（例えばタッチスクリーンデバイス）のために有用であり得る。いくつかの実施形態では、ガラス組成物、及びガラス層の相対厚さは、所定の強度（例えば摩耗しない強度及び／又は残留強度）を有するガラス物品を形成できるよう、本明細書に記載されているように選択される。従ってガラス物品の強度を、ガラス組成物及びガラス層の相対厚さを操作することによって制御して、所望の用途に好適なガラス物品を形成する。
様々な用途において、様々な程度の表面研磨又は表面損傷に応答して、ガラス物品の強度が略一定に保たれると有益であり得る。換言すれば、ガラス物品の強度を、表面研磨又は表面損傷に対して比較的非感受性とすると有益であり得る。従って、ガラス物品の使用中にガラス物品の表面に様々な量の損傷が引き起こされた後でさえも、ガラス物品の強度を、ガラス物品の寿命にわたって略一定に保つことができる。ガラス物品の強度は、ガラス物品の寿命中、所定の強度又は所定の強度付近に保つことができる。
いくつかの実施形態では、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）におけるガラス物品の残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）におけるガラス物品の残留強度の比率は、少なくとも約０．３、少なくとも約０．４、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、又は少なくとも約０．９である。更に、又はあるいは、０〜３Ｎの勾配付きヌープ引掻き荷重におけるガラス物品の残留強度に対する、０〜１０Ｎの勾配付きヌープ引掻き荷重におけるガラス物品の残留強度の比率は、少なくとも約０．３、少なくとも約０．４、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、又は少なくとも約０．９である。更に、又はあるいは、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、少なくとも約８０ＭＰａ、少なくとも約９０ＭＰａ、又は少なくとも約１００ＭＰａである。更に、又はあるいは、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、最大約３７５ＭＰａ、最大約３５０ＭＰａ、又は最大約３００ＭＰａである。
いくつかの実施形態では、ガラス物品は、弾性特性勾配を備える。従ってガラス物品の１つ又は複数の弾性特性は、ガラス物品の厚さに沿って変動する。例えば、ガラス物品のヤング率、剪断弾性率又はポアソン比のうちの１つ又は複数は、ガラス物品の厚さ方向に変動する。この弾性特性勾配は、例えば、異なるガラス層が異なる弾性特性を有すること、及び／又は隣接するガラス層間の相互拡散によって形成され得る。いくつかの実施形態では、弾性特性勾配は、ガラス物品の第１の層と第２の層との間の境界（例えばクラッド／コア境界）における弾性特性の段階的変化を含む。例えば、第１の層の少なくとも１つの弾性特性は、第２の層の対応する弾性特性とは異なる。他の実施形態では、弾性特性勾配は、少なくとも１つの弾性特性が、ガラス物品の厚さ方向に沿った第１の位置における第１の値から、ガラス物品の厚さ方向に沿った第２の位置における第２の値へと変化する、漸進的変動を含む。例えば第２の層の少なくとも１つの弾性特性は、コア層から離れてガラス物品の表面へと向う方向に減少する。弾性特性勾配は、ガラス物品の損傷耐性を増強できる。例えば勾配領域は、ガラス物品の損傷耐性を増強するために、窪みのサイズ（例えば数十マイクロメートル）とすることができる。
第１の層（例えばコア層１０２）の第１のガラス組成物、並びに第２の層（例えば第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）の第２のガラス組成物は、本明細書に記載の所望の特性を有するガラス物品を形成できる好適なガラス組成物を含むことができる。例示的な第１の（コア）ガラス組成物、及び例示的な第２の（クラッド）ガラス組成物を、それぞれ表１及び２に示す。種々の成分の量は、表１及び２において、酸化物ベースのモル％として与えられている。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びこれらの組み合わせからなるグループから選択される、ガラスネットワーク構成材を含む。例えば第１のガラス組成物は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２、少なくとも約５５モル％のＳｉＯ２、少なくとも約６０モル％のＳｉＯ２、又は少なくとも約６５モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８０モル％のＳｉＯ２、最大約７０モル％のＳｉＯ２、最大約６８モル％のＳｉＯ２、又は最大約６０モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約５モル％のＡｌ２Ｏ３、少なくとも約９モル％のＡｌ２Ｏ３、又は少なくとも約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、最大約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、又は最大約１１モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約６モル％のＢ２Ｏ３、又は少なくとも約７モル％のＢ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１１モル％のＢ２Ｏ３、最大約８モル％のＢ２Ｏ３、又は最大約４モル％のＢ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物はＢ２Ｏ３を実質的に含まない。例えば第１のガラス組成物は、最大約０．１モルのＢ２Ｏ３を含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ金属酸化物を含む。例えば、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０５モル％のＮａ２Ｏ、少なくとも約１０モル％のＮａ２Ｏ、又は少なくとも約１３モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１６モル％のＮａ２Ｏ、最大約１４モル％のＮａ２Ｏ、最大約２モル％のＮａ２Ｏ、又は最大約０．１モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＫ２Ｏ、少なくとも約２モル％のＫ２Ｏ、又は少なくとも約８モル％のＫ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約１５モル％のＫ２Ｏ、最大約９モル％のＫ２Ｏ、最大約６モル％のＫ２Ｏ、又は最大約０．１モル％のＫ２Ｏを含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ土類酸化物を含む。例えば、第１のガラス組成物は、少なくとも約１モル％のＭｇＯ、少なくとも約２モル％のＭｇＯ、少なくとも約３モル％のＭｇＯ、又は少なくとも約４モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８モル％のＭｇＯ、最大約４モル％のＭｇＯ、又は最大約３モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＣａＯ、少なくとも約２モル％のＣａＯ、少なくとも約４モル％のＣａＯ、少なくとも約５モル％のＣａＯ、又は少なくとも約６モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約８モル％のＣａＯ、最大約７モル％のＣａＯ、最大約０．１モル％のＣａＯ、又は最大約０．０１モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＳｒＯ、少なくとも約４モル％のＳｒＯ、少なくとも約５モル％のＳｒＯ、又は少なくとも約６モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約７モル％のＳｒＯ、最大約６モル％のＳｒＯ、又は最大約５モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＢａＯ、少なくとも約０．０２モル％のＢａＯ、又は少なくとも約０．０７モル％のＢａＯを含む。更に、又はあるいは、第１のガラス組成物は、最大約０．１モル％のＢａＯ、最大約０．０９モル％のＢａＯ、最大約０．０５モル％のＢａＯ、又は最大約０．０１モル％のＢａＯを含む。いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物はＳｒＯを実質的に含まない。例えば、第１のガラス組成物は、最大約０．１モル％のＳｒＯを含む。
いくつかの実施形態では、第１のガラス組成物は、例えばＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、（例えばＫＣｌ若しくはＮａＣｌ由来の）Ｃｌ、ＺｒＯ２、又はＦｅ２Ｏ３を含む、１つ又は複数の追加の成分を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、ガラスネットワーク構成材を含む。例えば、第２のガラス組成物は、少なくとも約６０モル％のＳｉＯ２、少なくとも約６２モル％のＳｉＯ２、又は少なくとも約６７モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約７０モル％のＳｉＯ２、最大約６８モル％のＳｉＯ２、最大約６５モル％のＳｉＯ２、又は最大約６３モル％のＳｉＯ２を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約６モル％のＡｌ２Ｏ３、少なくとも約１０モル％のＡｌ２Ｏ３、又は少なくとも約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、最大約１３モル％のＡｌ２Ｏ３、又は最大約８モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約４モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約６モル％のＢ２Ｏ３、少なくとも約９モル％のＢ２Ｏ３、又は少なくとも約１６モル％のＢ２Ｏ３を含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約２１モル％のＢ２Ｏ３、最大約１８モル％のＢ２Ｏ３、又は最大約１１モル％のＢ２Ｏ３を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、アルカリ金属酸化物を含む。例えば、第２のガラス組成物は、約０モル％〜約０．１モル％のＮａ２Ｏ、又は約０モル％〜約０．０６モル％のＮａ２Ｏを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、約０モル％〜約０．０５モル％のＫ２Ｏ、又は約０モル％〜約０．０３モル％のＫ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物はアルカリ金属を実質的に含まない。例えば、第２のガラス組成物は、最大約０．１モル％のアルカリ金属酸化物を含む。他の実施形態では、第２のガラス組成物は、約５モル％〜約１０モル％のアルカリ金属酸化物を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ土類酸化物を含む。例えば、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．２モル％のＭｇＯ、少なくとも約１モル％のＭｇＯ、又は少なくとも約３モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約５モル％のＭｇＯ、最大約４モル％のＭｇＯ、最大約２モル％のＭｇＯ、又は最大約０．５モル％のＭｇＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約３モル％のＣａＯ、少なくとも約４モル％のＣａＯ、少なくとも約５モル％のＣａＯ、又は少なくとも約８モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約１２モル％のＣａＯ、最大約９モル％のＣａＯ、最大約８モル％のＣａＯ、又は最大約５モル％のＣａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．２モル％のＳｒＯ、少なくとも約１モル％のＳｒＯ、又は少なくとも約２モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約３モル％のＳｒＯ、最大約２モル％のＳｒＯ、又は最大約１モル％のＳｒＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、少なくとも約０．０１モル％のＢａＯ、少なくとも約０．０２モル％のＢａＯ、又は少なくとも約１モル％のＢａＯを含む。更に、又はあるいは、第２のガラス組成物は、最大約２モル％のＢａＯ、最大約０．５モル％のＢａＯ、最大約０．０３モル％のＢａＯ、最大約０．０２モル％のＢａＯ、又は最大約０．０１モル％のＢａＯを含む。いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、約３モル％の〜約１６モル％のアルカリ土類酸化物を含む。
いくつかの実施形態では、第２のガラス組成物は、例えばＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、（例えばＫＣｌ若しくはＮａＣｌ由来の）Ｃｌ、ＺｒＯ２、又はＦｅ２Ｏ３を含む、１つ又は複数の追加の成分を含む。
本明細書に記載のガラス物品は、例えば：ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ並びに現金自動預払機（ＡＴＭ）を含む消費者用若しくは市販の電子デバイスにおけるカバーガラス若しくはガラス背面用途；例えば携帯電話、パーソナルメディアプレーヤ及びタブレットコンピュータを含む携帯用電子デバイスのためのタッチスクリーン若しくはタッチセンサ用途；例えば半導体ウエハを含む集積回路用途；光電池用途；建築用ガラス用途；自動車若しくは車両用ガラス用途；又は市販の若しくは家庭用電気製品用途を含む、広範な用途に使用できる。
以下の実施例によって、様々な実施形態を更に明確化する。
実施例１
図１に示す全体的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。コア層は、４３．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐５から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは１．５ｍｍであった。コア層の厚さは約１．１２５ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．１８７５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は３５ＭＰａであった。
実施例２
図１に示す全体的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。コア層は、４３．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐５から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは０．５ｍｍであった。コア層の厚さは約０．３７５ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０６２５であった。ガラスシートの表面圧縮は３５ＭＰａであった。
実施例３
図１に示す全体的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。コア層は、５４．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐７から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３５．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐５から形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。コア層の厚さは約０．９ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１５０ＭＰａであった。
実施例４
図１に示す全体的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。コア層は、５９．８×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐６から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３１．７×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐６から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．６ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１９０ＭＰａであった。
実施例５
図１に示す全体的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。コア層は、７４．６×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐８から形成した。第１及び第２のクラッド層は、３０．９×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐７から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．６１２ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０４４ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は１９０ＭＰａであった。
実施例６
図１に示す全体的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。コア層は、約８５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物１‐１１から形成した。第１及び第２のクラッド層は、約３５×１０‐７℃‐１の平均ＣＴＥを有する例示的ガラス組成物２‐８から形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。コア層の厚さは約０．５９４ｍｍであり、各クラッド層の厚さは約０．０５３ｍｍであった。ガラスシートの表面圧縮は３００ＭＰａであった。
比較例１
非強化単層ガラスシートを、ボロアルミノシリケートガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１．５ｍｍであった。
比較例２
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は５３４ＭＰａであり、層深さ（ＤＯＬ）は０．０１２ｍｍであった。
比較例３
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は８５５ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４２ｍｍであった。
比較例４
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１．９ｍｍであった。ガラスシートを熱強化プロセスに供した。熱強化したガラスシートの表面圧縮は４３０ＭＰａであり、ＤＯＬは０．３８ｍｍであった。
比較例５
単層ガラスシートを、ソーダライムガラスから形成した。ガラスシートの厚さは３．９ｍｍであった。ガラスシートを強化（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）プロセスに供して、完全強化ガラスシートを形成した。
比較例６
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は７６９ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４１ｍｍであった。
比較例７
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは０．７ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は９１５ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０４ｍｍであった。
比較例８
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は９０６ＭＰａであり、ＤＯＬは０．０７９ｍｍであった。
比較例９
単層ガラスシートを、イオン交換可能なガラスから形成した。ガラスシートの厚さは１ｍｍであった。ガラスシートをイオン交換プロセスに供した。イオン交換したガラスシートの表面圧縮は３７３ＭＰａであり、ＤＯＬは０．１１４ｍｍであった。
図３〜１２は、本明細書に記載の実施例及び比較例の様々な特性を示す。図３〜１０及び１２では、各実施例又は比較例の複数の試料に関して決定されたデータポイントの範囲を示す。様々な特性に関して本明細書で報告されている値は、平均値として与えられる。従って、所与の実施例又は比較例の残留強度、押込み閾値、ヌープ引掻き閾値、ビッカース引掻き閾値、及び落下閾値の値は、本明細書では、当該実施例又は比較例に関して決定された平均値として報告されている。
実施例１及び比較例１に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図３に示す。
図３に示すように、積層ガラスシートは、非強化ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。非強化ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約５５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約４６ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．８であった。
実施例２及び比較例２に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図４に示す。
図４に示すように、積層ガラスシートは、イオン交換ソーダライムガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。イオン交換ソーダライムガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約７７ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５６ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．７であった。イオン交換ソーダライムガラスシートの圧縮応力（５３４ＭＰａ）は、積層ガラスシートの圧縮応力（３５ＭＰａ）よりも有意に大きいが、イオン交換ソーダライムガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例２及び比較例３に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図５に示す。
図５に示すように、積層ガラスシートは、イオン交換ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約８８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約８３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９であった。イオン交換ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３９５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．１であった。イオン交換ガラスシートの圧縮応力（８５５ＭＰａ）は、積層ガラスシートの圧縮応力（３５ＭＰａ）よりも有意に大きいが、イオン交換ガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、比較例１及び比較例３に従って形成されたガラスシートの表面を、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１００ｋＰａ）及び２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）において５秒間研磨した。上記様々な研磨圧における残留強度を図６に示す。
図６に示すように、実施例３〜６の積層ガラスシートは、比較例１の非強化ガラスシートに比べて高い圧縮応力を有していたものの、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。様々な研磨圧における実施例３の積層ガラスシートの平均強度は、約１７１ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例４の積層ガラスシートの平均強度は、約２２０ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例５の積層ガラスシートの平均強度は、約２２０ＭＰａであった。様々な研磨圧における実施例６の積層ガラスシートの平均強度は、約３００ＭＰａであった。これらとは対照的に、様々な研磨圧における上記非強化ガラスシートの平均強度は、約４９ＭＰａであった。
図６に示すように、実施例３〜６の積層ガラスシートは、イオン交換ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。実施例３の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２０８ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約１１７ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．６であった。実施例４の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２５０ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約２００ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．８であった。実施例５の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約２７０ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約１１７ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．４であった。実施例６の積層ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３０５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約３００ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．９８であった。イオン交換ガラスシートの残留強度は、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における約３９５ＭＰａから、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における約５３ＭＰａへと低下した。従って、研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度の比率は、約０．１であった。実施例３のイオン交換ガラスシートは、様々な研磨圧において、上記積層ガラスシート（１７１ＭＰａ）と同等の平均強度（１７８ＭＰａ）を有していたが、イオン交換ガラスシートの強度は、積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。イオン交換ガラスシートの強度はまた、実施例４〜６の積層ガラスシートに比べて損傷レベルが上昇した結果として、より急峻に低下した。
実施例３及び比較例４に従って形成されたガラスシートの表面を、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎのように引掻き荷重を上昇させながら、引っ掻いた。上記様々な勾配付き引掻き荷重における残留強度を図７に示す。図７の残留強度は、リング‐オン‐リング試験方法を用いて決定された、破断までの荷重として与えられている。
図７に示すように、積層ガラスシートは、熱強化ガラスシートに比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約２４５ｋｇｆ（約２４０２．６Ｎ）から、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約２０５ｋｇｆ（約２０１０．４Ｎ）へと低下した。従って、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．８であった。熱強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１５２ｋｇｆ（約１４９０．６Ｎ）から、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約４６ｋｇｆ（約４５１．１Ｎ）へと低下した。従って、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．３であった。熱強化ガラスシートは積層ガラスシートの約２倍の厚さを有するが、熱強化ガラスシートに比べて、この比較的薄い積層ガラスシートは、様々な引掻き荷重条件においてその強度をより多く保持し、これは、積層ガラスが比較的小さい厚さで大きな傷に耐えることができることを示唆している。これにより、均一な残留強度で薄型ガラス物品を製造でき、これは例えば自動車用途及び／又はカバーガラス用途における使用のための計量ガラスシートの製造のために有益となり得る。
実施例３、比較例４及び比較例５に従って形成されたガラスシートの表面を、０〜３Ｎ、０〜７Ｎ及び０〜１０Ｎのように引掻き荷重を上昇させながら、引っ掻いた。上記様々な勾配付き引掻き荷重における残留強度を図８に示す。
図８に示すように、積層ガラスシートは、熱強化ガラスシート及び完全強化ガラスシートの両方に比べて、幅広い損傷条件にわたって、その強度をより多く保持した。積層ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約６６８ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約６０３ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．９であった。熱強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１６８ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約５２ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．３であった。完全強化ガラスシートの残留強度は、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜３Ｎにおける約１９５ＭＰａから、勾配付きヌープ引掻き荷重０〜１０Ｎにおける約１５１ＭＰａへと低下した。従って、引掻き荷重０〜３Ｎにおける残留強度に対する、引掻き荷重０〜１０Ｎにおける残留強度の比率は、約０．８であった。熱強化ガラスシート及び完全強化はいずれも積層ガラスシートより有意に厚いが、熱強化ガラスシート及び完全強化ガラスシートに比べて、この比較的薄い積層ガラスシートは、様々な引掻き荷重条件においてその強度をより多く保持し、これは更に、積層ガラスが比較的小さい厚さで大きな傷に耐えることができることを示唆している。
図９は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートの押込み閾値を示す。同様に図１０は、実施例４、実施例５、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートの押込み閾値を示す。実施例２、実施例３、実施例４及び実施例５の積層ガラスシートは、比較例３、比較例６及び比較例７のイオン交換ガラスシートのＤＯＬと同様のクラッド層寸法を有し、積層ガラスの圧縮応力は大幅に低い。従って、従来の知識は、積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低い押込み閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図９に示すように、実施例３の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）と同等の押込み閾値（５０Ｎ）を有する。同様に図１０に示すように、実施例４の積層ガラスシートは、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）より高い押込み閾値（８０Ｎ）を有し、また実施例５の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較例低い圧縮応力値にも関わらず、比較例６の押込み閾値（５５Ｎ）及び比較例７の押込み閾値（９５Ｎ）より高い押込み閾値（１５０Ｎ）を有する。
図１１は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３、比較例６及び比較例７に従って形成されたガラスシートのヌープ引掻き閾値を示す。押込み閾値と同様に、従来の知識は、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低いヌープ引掻き閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図１１に示すように、実施例２の積層ガラスシートは、比較例６のヌープ引掻き閾値（５Ｎ）及び比較例７のヌープ引掻き閾値（４Ｎ）より高いヌープ引掻き閾値（７Ｎ）を有し、また実施例３の積層ガラスシートは、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、比較例３のヌープ引掻き閾値（１１Ｎ）、比較例６のヌープ引掻き閾値（５Ｎ）及び比較例４のヌープ引掻き閾値（４Ｎ）より高いヌープ引掻き閾値（１５Ｎ）を有する。図１１には図示されていないが、実施例４に従って形成された積層ガラスシートのヌープ引掻き閾値は、（約１５Ｎ〜約２０Ｎの範囲の個々の試料内において）約１８Ｎである。
理論によって束縛されることを望むものではないが、積層ガラスシートの予想外に高い押込み及びヌープ引掻き閾値は、（イオン交換ガラスシートの誤差関数応力プロファイルとは対照的な）積層ガラスシートの段階的な応力プロファイルと、積層ガラスシートの、イオン交換ガラスシートと比べて比較的低い圧縮応力の大きさとの組み合わせの結果であり得ると考えられる。例えば、比較的低い圧縮応力は、積層ガラスシートの予想外に高いヌープ引掻き閾値に寄与し得る。というのは、比較的高い圧縮応力は、ガラス物品内の横割れの形成を促進し、破断を引き起こし得る。
図１２は、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３及び比較例７に従って形成されたガラスシートのビッカース引掻き閾値を示す。押込み閾値及びヌープ引掻き閾値と同様に、従来の知識は、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）積層ガラスシートがイオン交換ガラスシートに比べてはるかに低いビッカース引掻き閾値を有することになることを示唆している。しかしながら図１２に示すように、実施例２の積層ガラスシートは、比較例１のビッカース引掻き閾値（３Ｎ）と略同一の、並びに比較例２のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）、比較例３のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）及び比較例７のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）より高いビッカース引掻き閾値（３Ｎ）を有する。実施例３の積層ガラスシートは、比較例１のビッカース引掻き閾値（３Ｎ）、比較例２のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）、比較例３のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）及び比較例７のビッカース引掻き閾値（１Ｎ）より高いビッカース引掻き閾値（７Ｎ）を有する。従って、実施例２及び実施例３は、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、予想外に高いビッカース引掻き閾値を有する。
図１３は、実施例３、比較例８及び比較例９に従って形成されたガラスシートの落下閾値を示す。最大落下高さは２１０ｃｍであった。２１０ｃｍにおいて示されているデータポイントは、最大落下高さからの落下に耐えた。図１３に示す信頼区間は、平均に関する９５％信頼区間である。従来の知識は、積層ガラスシートが、（例えば積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力の結果として）イオン交換ガラスシートに比べて更に小さい落下閾値を有することを示唆している。しかしながら、図１３に示すように、実施例３の積層ガラスシートは、比較例８の落下閾値（１６８ｃｍ）と略同一の、及び比較例９の落下閾値（９２ｃｍ）より大きい落下閾値（１６４ｃｍ）を有する。従って実施例３は、積層ガラスシートの比較的低い圧縮応力にも関わらず、予想外に高い落下閾値を有する。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正例及び変形例を作成できることは、当業者には明らかであろう。従って本発明は、添付の請求項及びその均等物以外に照らして制限されることはない。
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
ガラスコア層；及び
上記コア層に隣接するガラスクラッド層
を備える、ガラス物品であって、
上記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、上記クラッド層のＣＴＥより大きく、上記コア層はある引張応力を備え、上記クラッド層はある圧縮応力を備え、
上記ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．３である、ガラス物品。
実施形態２
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約５Ｎである、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態３
上記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約２０Ｎである、実施形態１又は実施形態２に記載のガラス物品。
実施形態４
上記ガラス物品の厚さは、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍである、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態５
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、少なくとも約０．８である、実施形態４に記載のガラス物品。
実施形態６
上記ガラス物品は、積層ガラスシートを備え、
上記クラッド層は、第１のクラッド層及び第２のクラッド層を備え、
上記コア層は、上記第１のクラッド層と上記第２のクラッド層との間に配置される、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態７
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約１０Ｎであり、
上記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約３０Ｎであり、
上記ガラス物品の圧縮応力は、最大約５００ＭＰａである、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態８
上記ガラス層の上記圧縮応力は、約２０ＭＰａ〜約３００ＭＰａである、実施形態７に記載のガラス物品。
実施形態９
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における残留強度及び研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における残留強度はそれぞれ、約８０ＭＰａ〜約３７５ＭＰａである、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１０
上記クラッド層は、アルカリ金属を実質的に含まない、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１１
上記ガラス物品は、上記ガラス物品の厚さに沿った、少なくとも１つの弾性特性の勾配を備える、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１２
上記クラッド層は、上記少なくとも１つの弾性特性における上記勾配を備える、実施形態１１に記載のガラス物品。
実施形態１３
上記コア層と上記クラッド層との境界は、上記少なくとも１つの弾性特性における上記勾配を備える、実施形態１１に記載のガラス物品。
実施形態１４
上記少なくとも１つの弾性特性は、ヤング率、剪断弾性率又はポアソン比のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１１〜１３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態１５
ガラスコア層と、上記ガラスコア層に隣接するガラスクラッド層とを備えるガラス物品を形成するステップを含む、方法であって、
上記ガラス物品は、上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値が少なくとも約５Ｎとなり、上記ガラス物品の押込み閾値が少なくとも約２０Ｎとなり、上記クラッド層の圧縮応力が最大約５００ＭＰａとなるような、上記コア層と上記クラッド層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致、及び上記ガラス物品の厚さに対する上記コア層の厚さの比率を備える、方法。
実施形態１６
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の上記厚さの上記比率は、少なくとも約０．８である、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１７
上記ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、上記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．３である、実施形態１５又は実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における上記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における上記残留強度の比率は、少なくとも約０．７５である、実施形態１７に記載の方法。
実施形態１９
上記ガラス物品は積層ガラスシートを備え、
上記ガラス物品を形成する上記ステップは、フュージョンドロープロセスを用いて上記ガラス物品を形成するステップを含む、実施形態１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２０
ガラスコア層であって、約５０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約５モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３及び約１モル％〜約８モル％のＭｇＯを含む、ガラスコア層；並びに
上記コア層に隣接するガラスクラッド層であって、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約２１モル％のＢ２Ｏ３、約０．２モル％〜約５モル％のＭｇＯ及び約３モル％〜約１２モル％のＣａＯを含む、ガラスクラッド層
を備える、ガラス物品であって、
上記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は少なくとも約５Ｎであり、上記ガラス物品の押込み閾値は少なくとも約２０Ｎである、ガラス物品。
実施形態２１
上記コア層は更に、約３モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３を含む、実施形態２０に記載のガラス物品。
実施形態２２
上記コア層は更に、約０．０１モル％〜約８モル％のＣａＯを含む、実施形態２０又は実施形態２１に記載のガラス物品。
実施形態２３
上記コア層は更に、約３モル％〜約７モル％のＳｒＯを含む、実施形態２０〜２２のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２４
上記コア層は更に、約０．０１モル％〜約０．１モル％のＢａＯを含む、実施形態２０〜２３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２５
上記クラッド層は更に、約０．２モル％〜約３モル％のＳｒＯを含む、実施形態２０〜２４のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２６
上記クラッド層は更に、約０．０１モル％〜約２モル％のＢａＯを含む、実施形態２０〜２５のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２７
上記コア層は、少なくとも約４０×１０‐７℃‐１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を備える、実施形態２０〜２６のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２８
上記クラッド層は、少なくとも約４０×１０‐７℃‐１のＣＴＥを備える、実施形態２０〜２７のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２９
上記コア層の上記ＣＴＥと上記クラッド層の上記ＣＴＥとは、少なくとも約５×１０‐７℃‐１だけ異なる、実施形態２７又は実施形態２８に記載のガラス物品。
実施形態３０
上記コア層の上記ＣＴＥと上記クラッド層の上記ＣＴＥとは、最大約５５×１０‐７℃‐１しか異ならない、実施形態２７〜２９のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３１
上記クラッド層は、アルカリ金属を実質的に含まない、実施形態２０〜３０のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３２
上記ガラス物品の厚さは、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍであり、
上記ガラス物品の上記厚さに対する上記コア層の厚さの比率は、少なくとも約０．８である、実施形態２０〜３１のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３３
上記コア層はある引張応力を備え、
上記クラッド層は、最大約５００ＭＰａの圧縮応力を備える、実施形態２０〜３２のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３４
ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ、現金自動預払機（ＡＴＭ）を含む消費者用若しくは市販の電子デバイスにおけるカバーガラス若しくはガラス背面用途；
携帯電話、パーソナルメディアプレーヤ及びタブレットコンピュータを含む携帯用電子デバイスのためのタッチスクリーン若しくはタッチセンサ用途；
半導体ウエハを含む集積回路用途；
光電池用途；
建築用ガラス用途；
自動車若しくは車両用ガラス用途；又は
市販の若しくは家庭用電気製品用途
のための、実施形態１〜１４又は２０〜３３のいずれか１つに記載のガラス物品の使用。
１００ ガラス物品
１０２ コア層
１０４ 第１のクラッド層
１０６ 第２のクラッド層
２００ 越流分配器
２２０ 下側越流分配器
２２２ トラフ
２２４ 第１のガラス組成物
２２６ 外側形成表面
２２８ 外側形成表面
２３０ ドローライン
２４０ 上側越流分配器
２４２ トラフ
２４４ 第２のガラス組成物
２４６ 外側形成表面
２４８ 外側形成表面

Claims (9)

  1. ガラスコア層；及び
    前記コア層に隣接するガラスクラッド層
    を備える、ガラス物品であって、
    前記コア層の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、前記クラッド層のＣＴＥより大きく、前記コア層はある引張応力を備え、前記クラッド層はある圧縮応力を備え、
    前記ガラス物品の残留強度は、１ｍＬの粒度９０のＳｉＣ粒子を用いて、前記ガラス物品の外側表面を、ある研磨圧において５秒間研磨した後に決定される強度であり、
    研磨圧５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）における前記残留強度に対する、研磨圧２５ｐｓｉ（約１７０ｋＰａ）における前記残留強度の比率は、少なくとも約０．３である、ガラス物品。
  2. 前記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約５Ｎであること；又は
    前記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約２０Ｎであること
    のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１に記載のガラス物品。
  3. ガラスコア層であって、約５０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約５モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３及び約１モル％〜約８モル％のＭｇＯを含む、ガラスコア層；並びに
    前記コア層に隣接するガラスクラッド層であって、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約２１モル％のＢ２Ｏ３、約０．２モル％〜約５モル％のＭｇＯ及び約３モル％〜約１２モル％のＣａＯを含む、ガラスクラッド層
    を備える、ガラス物品であって、
    前記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は少なくとも約５Ｎであり、前記ガラス物品の押込み閾値は少なくとも約２０Ｎである、ガラス物品。
  4. 前記コア層は、約３モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３を含むこと；
    前記コア層は、約０．０１モル％〜約８モル％のＣａＯを含むこと；
    前記コア層は、約３モル％〜約７モル％のＳｒＯを含むこと；又は
    前記コア層は、約０．０１モル％〜約０．１モル％のＢａＯを含むこと
    のうちの少なくとも１つを満たす、請求項３に記載のガラス物品。
  5. 前記クラッド層は、約０．２モル％〜約３モル％のＳｒＯを含むこと；又は
    前記クラッド層は、約０．０１モル％〜約２モル％のＢａＯを含むこと
    のうちの少なくとも１つを満たす、請求項３または４に記載のガラス物品。
  6. 前記ガラス物品は、積層ガラスシートを備え、
    前記クラッド層は、第１のクラッド層及び第２のクラッド層を備え、
    前記コア層は、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス物品。
  7. 前記ガラス物品のヌープ引掻き閾値は、少なくとも約１０Ｎであり、
    前記ガラス物品の押込み閾値は、少なくとも約３０Ｎであり、
    前記ガラス物品の圧縮応力は、最大約５００ＭＰａである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス物品。
  8. 前記クラッド層は、アルカリ金属を実質的に含まない、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス物品。
  9. 前記ガラス物品は、前記ガラス物品の厚さに沿った、少なくとも１つの弾性特性の勾配を備え、
    前記少なくとも１つの弾性特性は、ヤング率、剪断弾性率又はポアソン比のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス物品。
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