TW201742835A - 有孔隙生成於其中的積層玻璃製品及形成其之方法 - Google Patents

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Abstract

一種玻璃製品包括由具有芯熱膨脹係數（CTE）的芯玻璃組成物形成的芯層及熔合於芯層之第一和第二主表面並由包含包層CTE的包層玻璃組成物形成的第一和第二包層。孔隙延伸穿過芯層、第一包層及第二包層中的每一者。包層CTE小於芯CTE，使得第一和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。該玻璃製品之彎曲強度可為至少約75 MPa。該玻璃製品在修改的環上環測試中可承受的峰值負載可以比參考玻璃製品在修改的環上環測試中可承受的峰值負載小至多96.5％。

Description

有孔隙生成於其中的積層玻璃製品及形成其之方法
本說明書主張於2016年3月24日提出申請且標題為「有孔隙生成於其中的積層玻璃製品及形成其之方法（Laminated Glass Article with Aperture Formed Therein and Method for Forming the Same）」的美國臨時專利申請案序號第62/312,767號的優先權權益，該申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
本揭示係關於玻璃製品，更具體言之係關於包含複數個玻璃層的積層玻璃製品及形成其之方法。
玻璃製品可被用於各式各樣的產品，包括例如汽車玻璃、建築面板、電器及玻璃罩（例如用於諸如智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦及監視器的觸控螢幕裝置）。在使用過程中，相對較大的缺陷可能被引入玻璃製品的表面中。例如，已經觀察到，當智慧型手機掉落到諸如瀝青的粗糙表面上時，與粗糙表面的尖銳特徵接觸所造成的局部壓痕可能在玻璃罩的表面中產生深達約300 μm的缺陷。因此，提供一種對深缺陷所致破裂具有改善抗性以能夠擁有改善的機械可靠性和掉落性能的玻璃製品會是理想的。
本文中揭示的是有孔隙生成於其中的積層玻璃製品及形成其之方法。
本文中揭示的是一種在積層玻璃製品中形成孔隙的方法。該積層玻璃製品包含位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間的玻璃芯層。芯層包含芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含芯熱膨脹係數（CTE）。第一包層和第二包層中的每一者皆包含包層玻璃組成物，包層玻璃組成物包含包層CTE。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。該方法包含使用穿孔工具形成穿過該積層玻璃製品的導向孔，該穿孔工具具有由下式決定、小於或等於12％的ADG參數，其中Dη係該穿孔工具之尖端直徑，α係該穿孔工具之尖端的夾角，ρ係該穿孔工具上的研磨材料之平均磨粒尺寸，以及使用成形工具擴大穿過玻璃製品形成的導向孔，以形成該孔隙。
本文中揭示的是一種在積層玻璃製品中形成孔隙的方法。該積層玻璃製品包含位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間的玻璃芯層。芯層包含芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含芯熱膨脹係數（CTE）。第一包層和第二包層中的每一者皆包含包層玻璃組成物，包層玻璃組成物包含包層CTE。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。該方法包含使用穿孔工具形成穿過該積層玻璃製品的導向孔，該穿孔工具具有由下式決定、小於或等於12％的ADG參數，其中Dη係該穿孔工具之尖端直徑，α係該穿孔工具之尖端的夾角，ρ係該穿孔工具上的研磨材料之平均磨粒尺寸，以及使用成形工具擴大穿過該玻璃製品形成的該導向孔，以形成該孔隙，該成形工具包含位於該成形工具之外表面上的研磨顆粒。
本文中揭示的是一種玻璃製品，該玻璃製品包含由包含芯熱膨脹係數（CTE）的芯玻璃組成物形成的芯層。第一包層被熔合於芯層之第一主表面，並且第二包層被熔合於芯層之第二主表面。第一包層和第二包層中的每一者皆由包含包層CTE的包層玻璃組成物形成。孔隙延伸穿過芯層、第一包層及第二包層中的每一者。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。該玻璃製品之彎曲強度為至少約75 MPa。
本文中揭示的是一種積層玻璃製品，該積層玻璃製品包含位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間的玻璃芯層。芯層包含芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含芯熱膨脹係數（CTE）。第一包層和第二包層中之每一者皆包含包層玻璃組成物，該包層玻璃組成物包含包層CTE。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中之每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。孔隙延伸穿過該玻璃製品之整體厚度。該玻璃製品在修改的環上環測試中可承受的峰值負載比參考玻璃製品在修改的環上環測試中可承受的峰值負載小至多96.5％。該參考玻璃製品與該玻璃製品大致上相同但沒有延伸穿過其中的孔隙。
本文中揭示的是一種在積層玻璃製品中形成孔隙的方法。該積層玻璃製品包含位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間的玻璃芯層。芯層包含芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含芯熱膨脹係數（CTE）。第一包層和第二包層中的每一者皆包含包層玻璃組成物，包層玻璃組成物包含包層CTE。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。該方法包含形成穿過該積層玻璃製品的導向孔，以及擴大穿過該玻璃製品形成的導向孔，以形成孔隙。
應瞭解的是，前文的概述與以下的實施方式皆只為例示性的，而且意在提供用以瞭解所主張標的物之本質與特點的概觀或架構。附圖被包括以提供進一步的瞭解，而且附圖被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明一個或更多個實施例，而且該等圖式與實施方式可以一起解釋各種實施例的原理與操作。
現在將詳細參照附圖中圖示的例示性實施例。只要有可能，將在圖式中從頭至尾使用相同的元件符號來指稱相同或相似的部分。圖式中的元件不一定依比例繪製，通常是將重點放在說明例示性實施例的原理上。
本文中使用的術語「平均熱膨脹係數」或「平均CTE」是指給定材料或層在0℃與300℃之間的平均線性熱膨脹係數。本文中使用的術語「熱膨脹係數」或「CTE」是指平均熱膨脹係數，除非另有指明。CTE可以使用例如ASTM E228「使用推桿式膨脹計用於固體材料的線性熱膨脹的標準測試方法（Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials With a Push-Rod Dilatometer）」或ISO 7991:1987「玻璃 - 平均線性熱膨脹係數的測定（Glass -- Determination of coefficient of mean linear thermal expansion.）」中描述的程序測定。
本文中使用的術語「彎曲強度」是指使用與ASTM C1499-03「用於先進陶瓷在環境溫度下的單調等軸彎曲強度的標準測試方法」中描述的測試方法類似的經修改環上環測試方法（修改過的ROR測試）測得的玻璃製品彎曲強度。使用與ASTM C1499-03中所述稍微不同的測試夾具和測試條件進行修改過的ROR測試。具體來說，使用1英吋直徑的支撐環和½英吋直徑的加載環測試50 mm x 50 mm的樣品。環的曲率半徑為1 /16 英吋。以1.2 mm/min的速率施加負載。在室溫下在50％相對濕度中進行測試。修改的ROR測試的一般條件在美國專利申請公開號2013/0045375（例如在第0027段）中有概述，將該專利申請以引用方式全部併入本文中。簡要地參照第 17 圖 和第 18 圖 ，示意性描繪出修改的ROR測試，其中環以生成於其中的孔隙上方為中心。注意到，除非另有指明，否則被測試以產生本文所述數據的樣品在測試前未被磨損。
本文中使用的術語「峰值負載」是指在修改過的ROR測試中玻璃製品可承受的峰值負載、或玻璃製品發生破壞時的負載。
本文中使用的術語「ADG參數」是指穿孔工具的夾角和尖端直徑的乘積與穿孔工具的研磨顆粒的平均磨粒尺寸之比率，本文中將有更詳細的描述。ADG參數可用於決定特定工具是否適合用作包含高芯拉伸應力的玻璃製品的穿孔工具，本文中將有更詳細的討論。
在本文描述的各種實施例中，玻璃製品包含在玻璃製品內的給定深度處的壓縮應力或拉伸應力。壓縮應力及/或拉伸應力值可以使用任何適當的技術來測定，包括例如基於雙折射的量測技術、折射近場（RNF）技術、或光彈性量測技術（例如使用偏振計）。用於應力量測的例示性標準包括例如ASTM C1422/C1422M-10「化學強化平板玻璃的標準規範（Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass）」和ASTM F218「分析玻璃中的應力之標準方法（Standard Method for Analyzing Stress in Glass）」。
在各種實施例中，積層玻璃製品包含位於第一包層與第二包層之間的芯層。芯層及/或包層是包含玻璃材料、陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、或上述材料之組合的玻璃層。在一些實施例中，芯層及/或包層是透明的玻璃層。例如，玻璃製品可透射至少約80％在約400 nm至約700 nm的波長範圍內的可見光。芯層是由包含芯CTE的芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由包含包層CTE的包層玻璃組成物形成。第一包層的包層玻璃組成物和第二包層的包層玻璃組成物可以彼此相同或不同。包層CTE小於芯CTE，使得第一包層和第二包層中的每一者皆處於壓縮應力下，並且芯層處於拉伸應力下。芯拉伸應力可以例如小於約58 MPa。例如，最大芯拉伸應力可以是57 MPa。在一些實施例中，芯拉伸應力小於約55 MPa。孔隙延伸穿過芯層、第一包層及第二包層中的每一者。在一些實施例中，玻璃製品的彎曲強度為至少約75 MPa。另外或替代地，玻璃製品在修改的ROR測試中可承受的峰值負載比參考玻璃製品在修改的ROR測試中可承受的峰值負載小至多96.5％。在此類實施例中，參考玻璃製品與玻璃製品大致上相同，不同之處僅在於參考玻璃製品沒有延伸穿過其中的孔隙。
第 1 圖 為積層玻璃製品100的一個例示性實施例之剖視圖。在一些實施例中，玻璃製品100包含積層片，積層片包含複數個玻璃層。積層片可以如第 1 圖 所示為大體上平面的或非平面的。玻璃製品100包含位於第一包層104與第二包層106之間的芯層102。在一些實施例中，第一包層104和第二包層106如第 1 圖 所示是外部層。例如，第一包層104的外表面108充當玻璃製品100的外表面及/或第二包層106的外表面110充當玻璃製品的外表面。在其他實施例中，第一包層及/或第二包層是位於芯層與外部層之間的中間層。
芯層102包含第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面。在一些實施例中，第一包層104熔合到芯層102的第一主表面。另外或替代地，第二包層106熔合到芯層102的第二主表面。在這樣的實施例中，第一包層104與芯層102之間的界面112及/或第二包層106與芯層102之間的界面114沒有任何黏結材料，例如黏著劑、塗層或任何被添加或設置來將各個包層黏附於芯層的非玻璃材料。因此，第一包層104及/或第二包層106直接熔合到芯層102或直接鄰接芯層102。在一些實施例中，玻璃製品100包含一個或更多個位於芯層102與第一包層104之間及/或芯層102與第二包層106之間的中間層。例如，中間層包含形成在芯層102與包層的界面的中間玻璃層及/或擴散層。擴散層可以包含混合區域，混合區域包含與擴散層相鄰的每個層的成分（例如兩個直接相鄰的玻璃層之間的混合區域）。在一些實施例中，玻璃製品100包含玻璃-玻璃積層體（例如原位熔合多層玻璃-玻璃積層體），其中直接相鄰的玻璃層之間的界面是玻璃-玻璃界面。
在一些實施例中，芯層102包含芯玻璃組成物，並且第一及/或第二包層104和106包含與芯玻璃組成物不同的包層玻璃組成物。在使玻璃製品進行如本文所述的任何類型的化學強化處理之前，芯玻璃組成物與包層玻璃組成物彼此不同。例如，在第 1 圖 圖示的實施例中，芯層102包含第一玻璃組成物或由第一玻璃組成物形成，並且每個第一包層104和第二包層106皆包含第二玻璃組成物或由第二玻璃組成物形成。在其他實施例中，第一包層104包含第二玻璃組成物或由第二玻璃組成物形成，並且第二包層106包含與第一玻璃組成物和第二玻璃組成物不同的第三玻璃組成物或由與第一玻璃組成物和第二玻璃組成物不同的第三玻璃組成物形成。
玻璃製品100可以使用適當的製程形成，例如熔融拉伸、下拉、狹縫拉伸、上拉或浮式製程。在一些實施例中，玻璃製品100是使用熔融拉伸製程形成的。第 2 圖 為可用於形成玻璃製品（例如玻璃製品100）的溢流分配器200的一個例示性實施例之剖視圖。溢流分配器200可以如美國專利第4,214,886號中所述設置，將該專利以引用方式全部併入本文中。例如，溢流分配器200包含下溢流分配器220和位於下溢流分配器220上方的上溢流分配器240。下溢流分配器220包含槽222。第一玻璃組成物224被熔化並以黏性狀態進料到槽222中。第一玻璃組成物224形成玻璃製品100的芯層102，如下面進一步描述的。上溢流分配器240包含槽242。第二玻璃組成物244被熔化並以黏性狀態進料到槽242中。第二玻璃組成物244形成玻璃製品100的第一和第二包層104和106，如下面進一步描述的。
第一玻璃組成物224溢流出槽222並沿著下溢流分配器220的相對外成形表面226和228向下流。外成形表面226和228在拉伸線230會聚。沿下溢流分配器220的各別外成形表面226和228向下流的、第一玻璃組成物224的個別流在拉伸線230會聚並熔合在一起而形成玻璃製品100的芯層102。
第二玻璃組成物244溢流出槽242並沿著上溢流分配器240的相對外成形表面246和248向下流。第二玻璃組成物244被上溢流分配器240向外偏轉，使得第二玻璃組成物圍繞下溢流分配器220流動並接觸流過下溢流分配器的外成形表面226和228的第一玻璃組成物224。將第二玻璃組成物244的個別流熔合於第一玻璃組成物224沿著下溢流分配器220的相應外成形表面226和228向下流的相應個別流。當第一玻璃組成物224的流在拉伸線230會聚時，第二玻璃組成物244形成玻璃製品100的第一和第二包層104和106。
在一些實施例中，一種方法包含以下步驟：使芯層102處於黏性狀態的第一玻璃組成物224與第一和第二包層104和106處於黏性狀態的第二玻璃組成物244接觸以形成積層片。在一些這樣的實施例中，積層片是遠離下溢流分配器220的拉伸線230前進的玻璃帶的一部分，如第 2 圖 所示。玻璃帶可以被適當的工具（包括例如重力及/或拉輥）拉離下溢流分配器220。玻璃帶在離開下溢流分配器220時冷卻。玻璃帶被切斷以從中分離出積層片。因此，積層片被從玻璃帶切出。可以使用適當的技術切斷玻璃帶，例如刻劃、彎曲、熱衝擊、及/或雷射切割。在一些實施例中，玻璃製品100包含如第 1 圖 圖示的積層片。在其他實施例中，可以進一步處理（例如藉由切割或模製）積層片以形成玻璃製品100。
雖然第 1 圖 圖示的玻璃製品100包含三個層，但本揭示也包括其他的實施例。在其他實施例中，玻璃製品可以具有決定數量的層，例如四個層、五個層、或更多個層。例如，可以使用具有分離槽的下溢流分配器形成包含四個層的玻璃製品，使得兩種玻璃組成物流過下溢流分配器的相對外成形表面並在拉伸線會聚。可以使用附加的溢流分配器及/或使用具有分離槽的溢流分配器來形成包含五個層或更多個層的玻璃製品。因此，可以藉由相應地修改溢流分配器來形成具有決定數量的層的玻璃製品。
雖然第 1 圖 圖示的玻璃製品100包含積層片，但本揭示還包括其他的實施例。在其他實施例中，玻璃製品包含積層管，積層管包含多個管狀層（例如藉由一個或更多個環形孔形成的）。例如，積層管的部分剖面包含與第 1 圖 所示類似的積層結構。在其他實施例中，玻璃製品包含成形玻璃製品（例如藉由將積層片塑形或模製所形成的）。
可以將玻璃製品100的厚度量測為玻璃製品的相對外表面（例如外表面108和110）之間的距離。在一些實施例中，玻璃製品100包含至少約0.05 mm、至少約0.1 mm、至少約0.2 mm、或至少約0.3 mm的厚度。另外或替代地，玻璃製品100包含至多約2 mm、至多約1.5 mm、至多約1 mm、至多約0.7 mm、或至多約0.5 mm的厚度。在一些實施例中，芯層102的厚度與玻璃製品100的厚度之比率為至少約0.7、至少約0.8、至少約0.85、至少約0.9、或至少約0.95。另外或替代地，芯層102的厚度與玻璃製品100的厚度之比率為至多約0.95、至多約0.93、至多約0.9、至多約0.87、或至多約0.85。在一些實施例中，第一包層104和第二包層106中之每一者的厚度皆從約0.01 mm至約0.3 mm。
在一些實施例中，芯層102的第一玻璃組成物及/或第一包層104及/或第二包層106的第二玻璃組成物包含至少約30千泊（kP）、至少約50 kP、至少約100 kP、至少約200 kP、或至少約300 kP的液相黏度。在一些實施例中，第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物包含適用於使用本文描述的熔融拉伸製程形成玻璃製品100的液相黏度。例如，芯層102的第一玻璃組成物包含至少約100 kP、至少約200 kP、或至少約300 kP的液相黏度。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約3000 kP、至多約2500 kP、至多約1000 kP、或至多約800 kP的液相黏度。另外或替代地，第一包層104及/或第二包層106的第二玻璃組成物包含至少約50 kP、至少約100 kP、或至少約200 kP的液相黏度。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約3000 kP、至多約2500 kP、至多約1000 kP、或至多約800 kP的液相黏度。第一玻璃組成物可以有助於攜帶第二玻璃組成物流過溢流分配器以形成第二層。因此，第二玻璃組成物可以包含比一般認為適用於使用熔融拉伸製程形成單層片材的液相黏度更低的液相黏度。
在一些實施例中，將玻璃製品100機械強化。例如，第一包層104及/或第二包層106的第二玻璃組成物包含與芯層102的第一玻璃組成物不同的CTE。玻璃製品100的直接相鄰層之間的此類CTE對比會造成玻璃製品的機械強化。例如，第一和第二包層104和106是由CTE比芯層102的玻璃組成物（例如第一玻璃組成物）更低的玻璃組成物（例如第二玻璃組成物）形成。因此，玻璃製品100包含大於零的CTE對比CTEcore – CTEclad 。第一和第二包層104和106比芯層102相對較低的CTE導致玻璃製品100冷卻時包層中形成壓縮應力並且芯層中形成拉伸應力。因此，芯層102的CTE CTEcore 與第一包層104及/或第二包層106的CTE CTEclad 之間的差、或CTE對比CTEcore - CTEclad 在包層中產生壓縮應力，玻璃製品100從而被機械強化。在其中包層是玻璃製品的外部層的實施例中，包層中的此類壓縮應力可以藉由抵抗存在於玻璃製品的外表面的裂縫延伸而有利於玻璃製品的強度。在各種實施例中，每個第一和第二包層皆可獨立具有比芯層更高的CTE、比芯層更低的CTE、或大致上與芯層相同的CTE。
在一些實施例中，芯層102的CTE與第一包層104及/或第二包層106的CTE相差至少約1x10-7 ℃-1 、至少約2x10-7 ℃-1 、至少約3x10-7 ℃-1 、至少約4x10﹣ 7 ℃-1 、至少約5x10﹣ 7 ℃-1 、至少約10x10﹣ 7 ℃-1 、至少約15x10﹣ 7 ℃-1 、至少約20x10﹣ 7 ℃-1 、至少約25x10﹣ 7 ℃-1 、至少約30x10﹣ 7 ℃-1 、至少約35x10﹣ 7 ℃-1 、至少約40x10﹣ 7 ℃-1 、或至少約45x10﹣ 7 ℃-1 。另外或替代地，芯層102的CTE與第一包層104及/或第二包層106的CTE相差至多約100x10﹣ 7 ℃-1 、至多約75x10﹣ 7 ℃-1 、至多約50x10﹣ 7 ℃-1 、至多約40x10﹣ 7 ℃-1 、至多約30x10﹣ 7 ℃-1 、至多約20x10﹣ 7 ℃-1 、至多約10x10﹣ 7 ℃-1 、至多約9x10﹣ 7 ℃-1 、至多約8x10﹣ 7 ℃-1 、至多約7x10﹣ 7 ℃-1 、至多約6x10﹣ 7 ℃-1 、或至多約5x10﹣ 7 ℃-1 。例如，在一些實施例中，芯層102的CTE與第一包層104及/或第二包層106的CTE相差約1x10﹣ 7 ℃-1 至約10x10﹣ 7 ℃-1 、或約1x10﹣ 7 ℃-1 至約5x10﹣ 7 ℃-1 。在一些實施例中，第一包層及/或第二包層的第二玻璃組成物包含至多約90x10﹣ 7 ℃-1 、至多約89x10﹣ 7 ℃-1 、至多約88x10﹣ 7 ℃-1 、至多約80x10﹣ 7 ℃-1 、至多約70x10﹣ 7 ℃-1 、至多約60x10﹣ 7 ℃-1 、至多約50x10﹣ 7 ℃-1 、至多約40x10﹣ 7 ℃-1 、或至多約35x10﹣ 7 ℃-1 的CTE。另外或替代地，第一包層104及/或第二包層106的第二玻璃組成物包含至少約10x10﹣ 7 ℃-1 、至少約15x10﹣ 7 ℃-1 、至少約25x10﹣ 7 ℃-1 、至少約30x10﹣ 7 ℃-1 、至少約40x10﹣ 7 ℃-1 、至少約50x10﹣ 7 ℃-1 、至少約60x10﹣ 7 ℃-1 、至少約70x10﹣ 7 ℃-1 、至少約80x10﹣ 7 ℃-1 、或至少約85x10﹣ 7 ℃-1 的CTE。另外或替代地，芯層102的第一玻璃組成物包含至少約40x10﹣ 7 ℃-1 、至少約50x10﹣ 7 ℃-1 、至少約55x10﹣ 7 ℃-1 、至少約65x10﹣ 7 ℃-1 、至少約70x10﹣ 7 ℃-1 、至少約80x10﹣ 7 ℃-1 、或至少約90x10﹣ 7 ℃-1 的CTE。另外或替代地，芯層102的第一玻璃組成物包含至多約120x10﹣ 7 ℃-1 、至多約110x10﹣ 7 ℃-1 、至多約100x10﹣ 7 ℃-1 、至多約90x10﹣ 7 ℃-1 、至多約75x10﹣ 7 ℃-1 、或至多約70x10﹣ 7 ℃-1 的CTE。
在各種實施例中，玻璃製品包含延伸穿過芯層、第一包層及第二包層中的每一者的孔隙。在玻璃製品中形成孔隙會降低玻璃製品的彎曲強度。此類降低的彎曲強度可能使玻璃製品不適合用於其中玻璃製品可能遭遇損傷引發的狀況的應用，例如車輛應用（例如汽車玻璃、內部面板及外部面板）、建築面板、電器及消費性電子應用（例如用於諸如智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦及監視器的觸控螢幕裝置的玻璃罩或背板）。例如，可能存在於形成孔隙的邊界的內部邊緣中的邊緣缺陷可能導致裂紋從內部邊緣延伸穿過玻璃製品的長度及/或寬度。在玻璃製品如本文所述進行強化（例如機械及/或化學強化）的實施例中，包層處於壓縮，並且芯層處於張力。因為裂紋能夠更容易延伸穿過處於張力的玻璃，所以玻璃製品在孔隙形成期間或之後可能特別容易在內部邊緣的芯層暴露部分產生裂紋延伸。
第3圖為有孔隙120生成於其中的玻璃製品100之透視圖。玻璃製品100包含外部邊緣116，外部邊緣116界定玻璃製品的外周邊。在一些實施例中，玻璃製品100包含切自較大玻璃片的部分。例如，該部分可以藉由機械切割（例如刻劃和斷裂）、熱應力（例如使用加熱金屬絲、火炬、雷射或另一種加熱裝置加熱）、及/或雷射切割（例如如美國專利申請公開號2015/0165560中所述，將此專利申請以引用方式全部併入本文中）切自玻璃片。在此類實施例中，外部邊緣116的至少一部分包含切割邊緣。切割邊緣可以形成後直接使用或經受進一步的修整製程（例如研磨及/或拋光）。孔隙120延伸穿過第一包層104、芯層102及第二包層106中的每一者。因此，孔隙120完全延伸穿過玻璃製品100的厚度。在第 3 圖 圖示的實施例中，孔隙120包含橢圓形的形狀。在其他實施例中，孔隙包含圓形、矩形或其他多邊形或非多邊形的形狀。
在一些實施例中，孔隙120是直的孔隙，且側壁大致垂直於第一包層104的外表面108及或第二包層106的外表面110延伸。例如，孔隙120的面積從第一包層104的外表面108到第二包層106的外表面110保持大致上恆定。在其他實施例中，孔隙120是錐形孔隙，且側壁不垂直於第一包層104的外表面108及或第二包層106的外表面110延伸。例如，孔隙120的面積從第一包層104的外表面108增大或減小到第二包層106的外表面110。在其他實施例中，孔隙120的側壁貫穿玻璃製品100的厚度的第一部分向內或向外逐漸變細並保持大致上恆定或貫穿玻璃製品的厚度的第二部分在相反方向上逐漸變細。例如，孔隙120的面積從第一包層104的外表面108減小到中間點，並從中間點增大到第二包層106的外表面110。
在各種實施例中，有孔隙120形成於其中的玻璃製品100包含至少約75 MPa的彎曲強度。例如，玻璃製品100包含至少約75 MPa、至少約80 MPa、至少約85 MPa、至少約90 MPa、或至少約94 MPa的彎曲強度。另外或替代地，玻璃製品包含至多約2100 MPa、至多約2000 MPa、至多約1900 MPa、至多約1800 MPa、至多約1700 MPa、至多約1600 MPa、至多約1500 MPa、至多約1400 MPa、至多約1300 MPa、至多約1200 MPa、至多約1100 MPa、至多約1000 MPa、至多約900 MPa、至多約800 MPa、至多約700 MPa、至多約600 MPa、至多約500 MPa、至多約400 MPa、至多約300 MPa、至多約200 MPa、或至多約100 MPa的彎曲強度。孔隙120由內部邊緣122形成邊界。在各種實施例中，形成孔隙120使得內部邊緣122的邊緣品質足以使玻璃製品100具有本文描述的高彎曲強度。
在一些實施例中，玻璃製品100在修改的ROR測試中可承受的峰值負載比參考玻璃製品在修改的ROR測試中可承受的峰值負載小至多96.5％。例如，玻璃製品100可承受的峰值負載比參考玻璃製品可承受的峰值負載小至多96.4％、至多96.3％、至多96.2％、至多96.1％、至多96％、至多95.9％、至多95.8％、至多95.7％、至多95.6％、至多95.5％、至多95.4％、至多95.3％、至多95.2％、或至多95.1％。在此類實施例中，參考玻璃製品大致上與玻璃製品相同，不同之處僅在於參考玻璃製品沒有延伸穿過其中的孔隙。
在一些實施例中，在玻璃製品100中形成孔隙120之後未研磨或拋光內部邊緣122之下實現玻璃製品100的高彎曲強度。因此，具有處於初形成狀態的內部邊緣122的玻璃製品100包含本文描述的高彎曲強度。例如，包含本文所述高彎曲強度的玻璃製品100的內部邊緣122包含至少約0.05 μm的Ra表面粗糙度。這種Ra表面粗糙度可與經研磨及/或經拋光邊緣形成對比，經研磨及/或經拋光邊緣通常具有小於0.05 μm、例如0.002 μm或更小的Ra表面粗糙度。另外或替代地，包含本文所述高彎曲強度的玻璃製品100的內部邊緣122包含至多約0.5 μm的Ra表面粗糙度。在沒有二次研磨或拋光製程之下實現高彎曲強度可以降低製造玻璃製品的成本及/或複雜性、及/或避免可能由此類處理引起的玻璃製品破損。
在一些實施例中，玻璃製品包含複數個孔隙。例如，在第 3 圖 圖示的實施例中，複數個孔隙包含由內部邊緣122形成邊界的孔隙120、由內部邊緣126形成邊界的第二孔隙124、及由內部邊緣130形成邊界的第三孔隙128。孔隙124被設置為具有圓端的大致矩形狹長孔。孔隙128被設置為具有圓形形狀的孔。在其他實施例中，每個孔隙皆可獨立具有本文描述的另一種適當形狀。複數個孔隙中的每一個孔隙皆被形成為使得相應內部邊緣的邊緣品質足以使玻璃製品100具有本文描述的高彎曲強度。
在一些實施例中，第 3 圖 圖示的玻璃製品100可被用作智慧型手機的玻璃罩。因此，孔隙120可以為按鈕提供開口，孔隙124可以為耳機或揚聲器提供開口，及/或孔隙128可以為照相機提供開口。在其他實施例中，玻璃製品包含為了玻璃製品的預期應用被定位在適當位置的、適當數量的孔隙。
在一些實施例中，玻璃製品100被化學強化。例如，對玻璃製品100進行離子交換處理以增加在玻璃製品的暴露表面附近的玻璃製品區域中的壓縮應力。玻璃製品100可以在其中形成孔隙之前或之後進行離子交換處理。因此，暴露表面可以包括玻璃製品100的一個或更多個外表面（例如外表面108及/或外表面110）、一個或更多個內部邊緣（例如內部邊緣122、內部邊緣126、及/或內部邊緣130）、及/或一個或更多個外部邊緣（例如外部邊緣116）。
在一些實施例中，離子交換處理包含將離子交換介質施加於玻璃製品100的一個或更多個暴露表面。離子交換介質包含溶液、漿料、凝膠、液體、蒸汽、電漿或另一種包含將與玻璃基質（例如第一包層104及/或第二包層106的玻璃基質）中的較小離子交換的較大離子的適當介質。用語「較大離子」和「較小離子」是相對用語，意指較大離子與較小離子相比是相對較大的，並且較小離子與較大離子相比是相對較小的。因此，較大離子具有比較小離子更大的離子半徑，並且較小離子具有比較大離子更小的離子半徑。在一些實施例中，玻璃製品100的芯層102、第一包層104、及/或第二包層106包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。因此，玻璃製品100中的較小離子和離子交換介質中的較大離子可以是一價鹼金屬陽離子（例如Li+ 、Na+ 、K+ 、Rb+ 、及/或Cs+ ）。或者，玻璃製品100中的一價陽離子可以用鹼金屬陽離子以外的一價陽離子（例如Ag+ 或類似物）取代。在一些實施例中，玻璃製品100的芯層102、第一包層104、及/或第二包層106包含鹼土金屬鋁矽酸鹽玻璃。因此，玻璃製品100中的較小離子和離子交換介質中的較大離子可以是二價鹼土金屬陽離子（例如Be2+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 、及/或Ba2+ ）。在一些實施例中，離子交換介質包含熔融鹽溶液，並且離子交換處理包含將積層玻璃製品浸在包含較大離子（例如K+ 、Na+ 、Ba2+ 、Sr2+ 、及/或Ca2+ ）的熔融鹽浴中，該較大離子將被與玻璃基質中的較小離子（例如Na+ 、Li+ 、Ca2+ 、及/或Mg2+ ）交換。在一些實施例中，熔融鹽浴包含較大離子的鹽（例如硝酸鹽、硫酸鹽、及/或氯化物）。例如，熔融鹽浴包含熔融KNO3 、熔融NaNO3 、或上述之組合。另外或替代地，熔融鹽浴的溫度是從約380℃至約450℃，並且浸沒時間是從約2小時至約16小時。
藉由在玻璃製品100的暴露表面用較大離子取代玻璃基質中的較小離子，可以減小或消除芯層102的拉伸應力，或是在玻璃製品的暴露表面附近形成壓縮應力。另外或替代地，在玻璃製品100的暴露表面附近增加或產生了第一包層104及/或第二包層106的壓縮應力。例如，在離子交換處理期間，來自離子交換介質的較大離子擴散到玻璃製品100的暴露表面附近的芯層102的外部中，並且來自玻璃基質的較小離子從芯層的外部擴散出去。因此，芯層102的外部包含玻璃製品100的離子交換區域。離子交換區域中增加的較大離子濃度導致玻璃基質變得擁擠並在離子交換區域中降低拉伸應力及/或產生壓縮應力。因此，相對於芯層102的其餘部分（例如非離子交換區域），離子交換區域包含減小的拉伸應力。另外或替代地，在離子交換處理期間，來自離子交換介質的較大離子擴散到玻璃製品100的暴露表面附近的第一包層104及/或第二包層106的外部中，並且來自玻璃基質的較小離子從第一包層及/或第二包層的外部擴散出。因此，第一包層104及/或第二包層106的外部包含玻璃製品100的離子交換區域。離子交換區域中增加的較大離子濃度導致玻璃基質變得擁擠並增加離子交換區域中玻璃製品100的壓縮應力。因此，相對於第一包層104及/或第二包層106的其餘部分（例如非離子交換區域）的壓縮應力，離子交換區域包含增加的壓縮應力。
在一些實施例中，如本文所述對玻璃製品進行機械強化（例如，第一包層104及/或第二包層106的CTE低於芯層102的CTE）。在此類實施例中，對玻璃製品100進行離子交換處理將玻璃製品外表面的表面壓縮應力（例如來自CTE不匹配所產生的初始表面壓縮應力）增加到最終表面壓縮應力。例如，最終壓縮應力為至少約200 MPa、至少約300 MPa、至少約400 MPa、至少約500 MPa、至少約600 MPa、至少約700 MPa、至少約800 MPa、至少約900 MPa、或至少約1000 MPa。另外或替代地，最終壓縮應力值為至多約1300 MPa、至多約1200 MPa、至多約1100 MPa、至多約1000 MPa、至多約900 MPa、或至多約800 MPa。
在一些實施例中，一種用於在積層玻璃製品中形成孔隙的方法包含以下步驟：形成穿過玻璃製品的導向孔，隨後將導向孔擴大到孔隙需要的尺寸。例如，形成導向孔包含使用一個機械切割工具或一系列的機械切割工具鑽穿玻璃製品。機械切割工具包含例如鑽頭、刳刨工具鑽頭、或另外的適當切割工具。
第 4 圖 為孔隙120被生成於其中之前的玻璃製品100以及被定位以在該玻璃製品中形成孔隙的機械切割工具300的一個例示性實施例之剖面示意圖。機械切割工具300包含工具軸AT 和工具直徑DT 。工具直徑為例如至多約2 mm、至多約1.8 mm、至多約1.6 mm、或至多約1.4 mm。另外或替代地，工具直徑為例如至少約0.5 mm、至少約0.7 mm、至少約0.9 mm、或至少約1.1 mm。在一些實施例中，機械切割工具300包含位於機械切割工具300的遠端的工具頭302及從工具頭302的近側延伸的工具軸304。在第 4 圖 圖示的實施例中，工具頭302被設置為錐形頭。在其他實施例中，工具頭包含鈍的、圓形的、或其他適當的形狀。工具頭302和工具軸304可以是單一元件或耦接在一起以形成機械切割工具300的個別元件。機械切割工具300可以由例如金剛石、碳化矽或另外的適當材料形成、或包含例如金剛石、碳化矽或另外的適當材料。工具頭302和工具軸304可以由相同或不同的材料形成。例如，工具頭302由硬化材料（例如金剛石或碳化矽）形成，並且工具軸304由不同的材料（例如鋼）形成。在一些實施例中，工具頭302及/或工具軸304塗有硬化材料。例如，工具頭302及/或工具軸304由不銹鋼形成並塗有金剛石或碳化矽。
在一些實施例中，機械切割工具300包含配置在機械切割工具的外表面上的研磨顆粒。例如，機械切割工具300的工作部分包含配置在機械切割工具300的外表面上的研磨顆粒。機械切割工具300的工作部分包含工具頭302。在一些實施例中，機械切割工具300的工作部分還包含工具軸304的遠端部分。機械切割工具300的工作部分包含工作長度。工作長度係例如至少約0.5 mm、至少約1 mm、至少約1.5 mm、至少約2 mm、至少約2.5 mm、或至少約3 mm。另外或替代地，工作長度係至多約10 mm、至多約8 mm、至多約6 mm、至多約5 mm、或至多約4 mm。研磨顆粒包含例如金剛石磨粒（例如鍍磨粒的金剛石）、碳化矽、或另外的適當研磨材料。
在一些實施例中，機械切割工具的不同部分包含不同尺寸的研磨顆粒。例如，機械切割工具300包含在工具頭302的粗研磨顆粒和在工作部分的近端的細研磨顆粒。在一些實施例中，粗研磨顆粒包含600粒度或更粗、500粒度或更粗、或450粒度或更粗的顆粒；粗研磨顆粒基本上由600粒度或更粗、500粒度或更粗、或450粒度或更粗的顆粒組成；或粗研磨顆粒由600粒度或更粗、500粒度或更粗、或450粒度或更粗的顆粒組成。另外或替代地，粗研磨顆粒包含200粒度或更細的顆粒、基本上由200粒度或更細的顆粒組成、或由200粒度或更細的顆粒組成。另外或替代地，細研磨顆粒包含800粒度或更細、900粒度或更細、1000粒度或更細、或1100粒度或更細的顆粒；基本上由800粒度或更細、900粒度或更細、1000粒度或更細、或1100粒度或更細的顆粒組成；或由800粒度或更細、900粒度或更細、1000粒度或更細、或1100粒度或更細的顆粒組成。另外或替代地，細研磨顆粒包含1600粒度或更粗的顆粒；基本上由1600粒度或更粗的顆粒組成；或由1600粒度或更粗的顆粒組成。在一些實施例中，研磨顆粒的尺寸沿著機械切割工具300從工具頭302朝向工作部分的近端在近端方向上從細到粗逐漸（例如連續地或大體上連續地）變化。因此，如本文所述，當機械切割工具進一步前進到玻璃製品中時，與玻璃製品接觸的研磨顆粒變得更細。
在一些實施例中，使用機械切割工具300鑽穿玻璃製品包含以下步驟：圍繞工具軸以旋轉速度轉動機械切割工具300。旋轉速度為例如至少約40,000 rpm、至少約45,000 rpm、至少約50,000 rpm、至少約55,000 rpm、或至少約57,000 rpm。另外或替代地，旋轉速度為例如至多約80,000 rpm、至多約75,000 rpm、至多約70,000 rpm、至多約65,000 rpm、或至多約63,000 rpm。在一些實施例中，旋轉速度介於約56,000和62,000之間。此等旋轉速度可以有助於減少對玻璃製品100的損傷並產生具有足夠邊緣品質的孔隙，以使玻璃製品100具有本文描述的高彎曲強度。
在一些實施例中，使用機械切割工具300鑽穿玻璃製品包含以下步驟：使玻璃製品100的外表面與機械切割工具300接觸，並使機械切割工具300以一定的速度前進穿過玻璃製品100。在一些實施例中，機械切割工具100在接觸和前進步驟期間以旋轉速度轉動。第 5 圖 為接觸玻璃製品100的外表面108並使機械切割工具前進穿過玻璃製品之後機械切割工具300的剖面示意圖。在一些實施例中，使機械切割工具300前進穿過玻璃製品100包含以下步驟：使機械切割工具300在厚度方向（例如Z方向）上前進穿過玻璃製品100。例如，使第一包層104的外表面108與機械切割工具300接觸，並使機械切割工具300以大致恆定的速度朝向第二包層106的外表面110前進到玻璃製品100中。例如，機械切割工具300可以以約10 mm/min至約15 mm/min（例如13 mm/min）的速度前進。在一些實施例中，使機械切割工具300以初始速度前進，直到機械切割工具完全穿透玻璃製品100，如第 5 圖 所示。在其他實施例中，使機械切割工具300以初始速度前進，直到機械切割工具300穿透玻璃製品100的厚度的一部分到達小於玻璃製品100的厚度的初始深度，隨後以不同的速度前進，直到機械切割工具300穿透玻璃製品100的厚度的其餘部分。可以將深度量測為從玻璃製品100最初與機械切割工具300接觸的外表面（例如外表面108）到機械切割工具300的遠端的距離。初始深度為例如玻璃製品100的厚度的至少約30％。另外或替代地，初始深度為例如玻璃製品的厚度的至多約60％。初始速度為例如至少約10 mm/min、至少約11 mm/min、至少約12 mm/min、或至少約12.5 mm/min。另外或替代地，初始速度為例如至多約15 mm/min、至多約14 mm/min、或至多約13 mm/min。
在一些實施例中，使用機械切割工具300鑽穿玻璃製品100包含以下步驟：使機械切割工具300以最終速度進一步前進到最終深度（例如，在使玻璃製品的外表面與機械切割工具300接觸並使機械切割工具300以初始速度前進穿過玻璃製品100之後）。第 6 圖 為使機械切割工具300進一步前進到最終深度之後機械切割工具300的剖面示意圖。在第 6 圖 圖示的實施例中，最終深度大於玻璃製品100的厚度。因此，機械切割工具300的工作部分的一部分延伸超過玻璃製品100的外表面110。在一些實施例中，最終深度小於或等於機械切割工具300的工作部分的長度。因此，只有在前進步驟期間機械切割工具300與玻璃製品100接觸的部分是工作部分。如本文所述，機械切割工具300的研磨顆粒的粒徑可以沿著工作部分的長度變化。在一些實施例中，隨著機械切割工具300進一步前進，與玻璃製品100接觸的研磨顆粒變得越來越細。此類粒徑梯度可以有助於減少對玻璃製品的損傷並產生具有足夠邊緣品質的孔隙，以使玻璃製品具有本文描述的高彎曲強度。最終速度為例如至少約20 mm/min、至少約25 mm/min、至少約28 mm/min、至少約30 mm/min、或至少約31 mm/min。另外或替代地，最終速度為例如至多約40 mm/min、最多約35 mm/min、或至多約32 mm/min。
在一些實施例中，用於在積層玻璃製品中生成孔隙的方法包含以下步驟：擴大穿過玻璃製品100形成的導向孔。例如，擴大導向孔包含以下步驟：在玻璃製品100內平移機械切割工具300。第 7 圖 為在玻璃製品100內平移機械切割工具300之後機械切割工具300的剖面示意圖。在一些實施例中，在玻璃製品100內平移機械切割工具300包含以下步驟：在橫向方向（例如X方向及/或Y方向）上移動機械切割工具，同時使機械切割工具300與玻璃製品100接合（例如，在使機械切割工具前進之後並在取出機械切割工具之前）。機械切割工具300在玻璃製品100內的此類平移移除形成於玻璃製品中的導向孔周圍的玻璃材料以放大導向孔。控制平移以移除足夠的材料來生成具有決定的尺寸和形狀的孔隙。
在鑽孔步驟及/或平移步驟之後，可從玻璃製品100中取出機械切割工具300。
在一些實施例中，機械切割工具300耦接到電腦數值控制（CNC）機器或者是CNC機器的元件。CNC機器可以控制機械切割工具的位置，以推進、取出、及/或平移機械切割工具而如本文所述在玻璃製品中生成孔隙。CNC機器可以精確控制此類移動的速度，以有助於減少對玻璃製品的損傷，並產生具有足夠邊緣品質的孔隙，而使玻璃製品具有本文描述的高彎曲強度。
本文描述的積層玻璃製品可能在生成穿過其中的孔隙方面存在困難。具體來說，積層玻璃製品通常由於芯與包層玻璃層的CTE之間的不匹配而包含相對較高的芯拉伸應力。例如，此類積層玻璃製品可以具有約57 MPa的最大芯拉伸應力。當在玻璃製品中生成孔隙時，此等高芯拉伸應力可能提高過早破壞的可能性。因此，在一些實施例中，一種用於在積層玻璃製品中生成孔隙的方法包含以下步驟：首先用穿孔工具形成穿過玻璃製品的導向孔。之後，使用成形工具將導向孔成形為期望尺寸的最終孔隙。例如，在一些實施例中，形成導向孔可以包含以下步驟：首先用穿孔工具鑽穿玻璃製品，隨後使用諸如上述機械切割工具300的成形工具或多個連續的成形工具將孔隙成形。穿孔工具和成形工具都可以包括例如鑽頭、刳刨工具鑽頭、或另外的適當切割工具。藉由使用本文描述的穿孔工具，可以在導向孔/孔隙形成期間減少積層玻璃製品的破壞。考量以下描述的方法也適用於強化玻璃製品，其中強化是將玻璃製品進行離子交換或熱回火的結果。
第 12 圖 圖示在其中形成導向孔之前的玻璃製品100及被定位成在玻璃製品100中形成導向孔的穿孔工具400的一個例示性實施例之放大剖面示意圖。在一些實施例中，穿孔工具400包含位於穿孔工具的遠端的穿孔工具頭402及從穿孔工具頭402的近側延伸的穿孔工具軸404。在第 12 圖 圖示的實施例中，穿孔工具頭402被設置為錐形頭，並包含工具軸AP 、尖端直徑Dη 、及夾角α。穿孔工具頭402還包括具有磨粒尺寸ρ的研磨材料顆粒。在實施例中，尖端直徑Dη 為例如小於約0.6 mm、小於約0.5 mm、或小於約0.3 mm。在實施例中，夾角α為例如小於約65度、小於約40度、小於約20度、小於約15度、或小於約10度。藉由將夾角α設定在規定的範圍內，可以減少使用穿孔工具形成穿過玻璃製品的導向孔時玻璃製品發生災難性破壞（即破裂）的風險。
在實施例中，穿孔工具頭402和穿孔工具軸404可以被構造為單一元件或耦接在一起以形成穿孔工具400的個別元件。穿孔工具400可以由例如金剛石、碳化矽或另外的適當材料形成、或包含例如金剛石、碳化矽或另外的適當材料。在實施例中，穿孔工具頭402和穿孔工具軸404可以由相同或不同的材料形成。例如，穿孔工具頭402可以由硬研磨材料（例如金剛石或碳化矽）形成，並且穿孔工具軸404是由不同的材料（例如鋼）形成。在一些其他的實施例中，穿孔工具頭402及/或穿孔工具軸404是由適當的工具材料（例如鋼）形成並塗有研磨材料401的顆粒。例如，穿孔工具頭402及/或穿孔工具軸404可以由不銹鋼形成並塗有（例如且不限於）金剛石或碳化矽。
在一些實施例中，穿孔工具400包含被配置在穿孔工具400的外表面上的研磨材料401的顆粒。例如，穿孔工具400的穿孔工具頭402包含被配置在穿孔工具頭402的外表面上的研磨材料401的顆粒。穿孔工具400的穿孔工具頭402包含工作長度LW 。在實施例中，穿孔工具400的穿孔工具頭402的工作長度LW 通常大於穿孔工具400工作的玻璃製品的厚度。也就是說，穿孔工具400的穿孔工具頭402可以包含至少長到足以刺穿玻璃製品100的工作長度LW 。在實施例中，穿孔工具頭402的工作長度LW 為玻璃製品100的厚度的至少110％或玻璃製品100的厚度的至少約115％。例如，在實施例中，穿孔工具頭402具有足以穿過玻璃製品100到達玻璃製品100的厚度的至少約105％至約115％（例如110％ +/- 1％）的預定深度的工作長度LW 。例如且不受限制地，工作長度LW 可以是至少約0.5 mm、至少約1 mm、至少約1.5 mm、至少約2 mm、至少約2.5 mm、或至少約3 mm。例如且不受限制地，在實施例中，工作長度LW 可以是至多約10 mm、至多約8 mm、至多約6 mm、至多約5 mm、或至多約4 mm。
研磨材料401的顆粒可以包含（例如但不限於）金剛石磨粒、飾有黃銅的金剛石磨粒、碳化矽、或適用於研磨玻璃的另一種研磨材料、或上述材料之組合。研磨材料401的顆粒可以具有各種磨粒尺寸。在一些實施例中，研磨材料401的顆粒包含700粒度或更粗、600粒度或更粗、500粒度或更粗、或400粒度或更粗的顆粒；研磨材料401的顆粒基本上由700粒度或更粗、600粒度或更粗、500粒度或更粗、或400粒度或更粗的顆粒組成；或研磨材料401的顆粒由700粒度或更粗、600粒度或更粗、500粒度或更粗、或400粒度或更粗的顆粒組成。另外或替代地，研磨顆粒包含200粒度或更細、300粒度或更細、或400粒度或更細的顆粒；研磨顆粒基本上由200粒度或更細、300粒度或更細、或400粒度或更細的顆粒組成；或研磨顆粒由200粒度或更細、300粒度或更細、或400粒度或更細的顆粒組成。如以上關於機械切割工具300所述，構思的是，穿孔工具400的研磨材料401的顆粒尺寸可以沿著穿孔工具頭的工作長度LW 逐漸（例如連續地或大致上連續地）增大或減小。例如，在一些實施例中，研磨材料401的顆粒尺寸從穿孔工具頭402的遠端沿著工作長度LW 從粗逐漸變到細。因此，如本文所述當穿孔工具400進一步前進到玻璃製品100中時，與玻璃製品100接觸的研磨材料401的顆粒變得更細。在一些實施例中，研磨材料401的顆粒尺寸從穿孔工具頭402的遠端沿著工作長度LW 從細逐漸變到粗。也就是說，當穿孔工具400進一步前進到玻璃製品100中時，與玻璃製品100接觸的研磨材料400的顆粒變得更粗。因此，在較細的研磨材料顆粒產生磨擦的同時，研磨材料的較粗顆粒可以允許更快地鑽出導向孔。
如上所述，穿孔工具400可以包含複數個特徵，例如尖端直徑Dη 、夾角α、及具有平均磨粒尺寸ρ的研磨材料顆粒。可以利用這些特徵來決定被稱為ADG（角度、直徑及粒度）參數的單一參數，ADG參數可用於決定特定工具是否適合用作如本文所述包含高芯拉伸應力的玻璃製品的穿孔工具。ADG參數由下式給出：在本文描述的實施例中，穿孔工具400可以具有小於或等於約12％、小於或等於約10％、或小於或等於約5％的ADG。已經發現的是，具有小於或等於約12％（包括小於或等於約10％或甚至小於或等於約5％）的ADG參數的穿孔工具可在使用穿孔工具形成穿過玻璃製品的導向孔時降低玻璃製品發生災難性破壞（即破裂）的風險。
在一些實施例中，形成穿過玻璃製品100的導向孔包括以下步驟：當穿孔工具400前進到玻璃製品100的表面（例如外表面108）中並穿過玻璃製品100的厚度時，藉由圍繞穿孔工具軸以旋轉速度轉動穿孔工具400來使用穿孔工具400鑽穿玻璃製品100。旋轉速度可以是例如至少約40,000轉/分鐘（rpm）、至少約45,000 rpm、至少約50,000 rpm、至少約55,000 rpm、或甚至至少約56,000 rpm。另外或替代地，旋轉速度可以是例如至多約70,000 rpm、至多約65,000 rpm、或至多約62,000 rpm。例如，在實施例中，穿孔工具的旋轉速度是從約56,000 rpm至約62,000 rpm。當在玻璃製品100中形成導向孔時，約40,000 rpm至約70,000 rpm的旋轉速度可有助於減少對玻璃製品的損傷。
使用穿孔工具400鑽穿玻璃製品100包含以下步驟：使玻璃製品100的外表面108與穿孔工具400接觸，並使穿孔工具400以前進速度前進貫穿玻璃製品100。在一些實施例中，在接觸和前進步驟期間使穿孔工具400以旋轉速度轉動。現在參照第 13A 圖 ，第 13A 圖 為接觸玻璃製品100的外表面108並使穿孔工具400前進貫穿玻璃製品100之後穿孔工具400的剖面示意圖。在一些實施例中，使穿孔工具400前進貫穿玻璃製品100包含以下步驟：使穿孔工具400在厚度方向（例如Z方向）上前進貫穿玻璃製品100。例如，使第一包層104的外表面108與穿孔工具400接觸，並使穿孔工具400朝向第二包層106的外表面110以前進速度前進到玻璃製品100中。在實施例中，前進速度可以從約10 mm/min至約15 mm/min（例如13 mm/min）。在一些實施例中，使穿孔工具400以恆定速度前進，直到穿孔工具400完全貫穿玻璃製品100，如第 13A 圖 所示。如以上關於機械切割工具300所述，構思的是可以使穿孔工具400以初始速度、隨後以最終速度前進貫穿玻璃製品。例如，最終前進速度可以比初始前進速度更快。
隨著穿孔工具400穿透玻璃製品100的厚度，可以在第二玻璃層的外表面110上、在玻璃製品100中產生受控的釋放部分150。受控的釋放部分150可以部分延伸進入玻璃製品100的芯部分102中。不受理論的約束，可以將受控的釋放部分的區域視為由前進速度快速的穿孔工具400所導致的。如本文所述使用穿孔工具400在玻璃製品100中形成導向孔可以減少在受控的釋放部分150的區域中對玻璃製品的次表面損傷，此舉可以產生相對於在導向孔的形成期間具有較大的次表面損傷的玻璃製品更強固的玻璃製品。
在形成導向孔之後，可以從玻璃製品100中取出穿孔工具400。第 13B 圖 圖示在取出穿孔工具400之後第 13A 圖 的玻璃基材之剖面示意圖。如圖所示，由穿孔工具400留下的導向孔155可以從外表面108到受控的釋放部分150大致上是圓錐形的。因此，導向孔155可以在外表面108處具有入口孔徑，該入口孔徑在受控的釋放部分150處縮小到過渡直徑。如所描繪的，受控的釋放部分150在第二包層106的外表面110處變寬到出口孔徑。入口孔徑和出口孔徑的尺寸是穿孔工具400的尺寸的函數，在此並不限於任何特定的尺寸。作為實例而非限制，入口孔徑可以是約150 μm至約350 μm，過渡直徑可以是約100 μm至約250 μm，並且出口孔徑可以是約300 μm至約600 μm。
第 14 圖和第 15 圖 進一步圖示受控的釋放部分。具體來說，第 14 圖為 玻璃製品中的導向孔的入口孔徑（照片中央最暗的部分）的照片，第 15 圖 為同一導向孔的受控的釋放部分的出口孔徑（照片中央最暗的部分）的照片。如第 14 圖 - 第 15 圖 所示，導向孔的入口孔徑小於出口孔徑。在此實例中，入口孔具有275 μm的直徑，而出口孔具有約1400 μm至約1700 μm的直徑。
在一些實施例中，穿孔工具400被耦接到電腦數值控制（CNC）機器或者是CNC機器的元件，此舉有利於穿孔工具400以旋轉速度轉動並使穿孔工具400以前進速度前進。CNC機器可以控制機械切割工具的位置，以推進、取出、及/或平移機械切割工具而如本文所述在玻璃製品中生成孔隙。CNC機器可以精確控制此類移動的速度，以有助於減少對玻璃製品的損傷，並產生具有足夠邊緣品質的孔隙，而使玻璃製品具有本文描述的高彎曲強度。
在一些實施例中，用於在積層玻璃製品中形成孔隙的方法包含以下步驟：擴大貫穿玻璃製品100形成的導向孔。例如，在實施例中，擴大導向孔包含以下步驟：將成形工具平移通過由穿孔工具400形成的導向孔，以將導向孔成形至期望的尺寸。成形工具可以如上文關於機械切割工具300所述被設置和推進貫穿玻璃製品。在這些實施例中（即在其中由穿孔工具400形成的導向孔隨後被用第二工具擴大的實施例中），機械切割工具將被稱為成形工具301，而且任何先前的機械切割工具300的描述皆適用於成形工具301。
現在參照第 13B 圖 ，第 13B 圖 圖示被定位在由第 13A 圖 圖示的穿孔工具400形成的導向孔155上方的成形工具301之剖面示意圖。第 13C 圖 圖示被插在導向孔155中從而移除因使用穿孔工具400鑽出導向孔所造成的任何次表面損傷和碎屑的成形工具301之剖面示意圖。成形工具301還將導向孔155成形至完成的孔隙所需的尺寸。注意到的是，在鑽出導向孔與使用成形工具將導向孔成形之間給予大量的時間可能允許因鑽出導向孔所造成的裂紋進一步延伸到玻璃製品中，此舉可能導致玻璃製品破壞。因此，可能需要及時移除因形成導向孔所造成的任何損傷（例如次表面損傷和碎屑），以實質防止裂紋增大。因此，使用成形工具301進一步處理導向孔155可以在藉由穿孔工具400形成導向孔155之後立即進行。例如，在從導向孔155中取出穿孔工具400之後，可以將成形工具插入以在短於約1分鐘的經過時間之後移除次表面損傷和碎屑。在將孔隙成形至所需尺寸之後，可以從玻璃製品中取出成形工具301。
在一些實施例中，可以將穿孔工具400與成形工具301組合。例如，並且不是作為限制，在一些實施例中可以將第 12 圖 圖示的穿孔工具頭402與第 4 圖 圖示的機械切割工具300的工具軸304整合，以形成成形工具301。如本文所述，適用於穿孔工具400和機械切割工具300的特徵將適用於形成成形工具301的組合部分。在一些實施例中，組合工具的不同部分可以具有磨粒尺寸及/或材料不同的研磨材料顆粒。例如，並且不是作為限制，組合工具的穿孔工具部分可以具有比組合工具的成形工具部分更粗的磨粒。在一些實施例中，穿孔工具部分和組合工具部分皆可包含相同的磨粒尺寸，但可包含不同研磨材料的顆粒。
在一些實施例中，可以使用不同直徑及/或具有不同研磨材料的一系列連續成形工具來將導向孔形成為具有所需尺寸的孔隙。連續成形工具可以具有不同的磨粒尺寸及/或不同類型的研磨材料。例如，第一成形工具可以包括研磨材料的第一粒度修整，並且第二成形工具可以包括比第一粒度修整更細的研磨材料的第二粒度修整。作為具體實例，第一成形工具可以具有約400粒度或更細的磨粒網目，並且第二成形工具可以具有約800粒度或更細的磨粒網目。
如上所述，在又進一步的實施例中，積層玻璃製品可以在孔隙形成之後進行離子交換製程。此類離子交換可以增加積層玻璃製品的強度。
在一些實施例中，可以將冷卻劑引導到穿孔工具400和成形工具301中的至少一者上，以在導向孔形成或成形過程中冷卻工具。冷卻劑可以包含約1300 ml/min至約1700 ml/min的流動速率。在一些實施例中，冷卻劑可以在導向孔形成及隨後藉由成形工具301成形從頭至尾流動。冷卻劑的使用可以緩慢裂紋擴展，並且可以有助於防止隨後的玻璃製品100破壞。 實例
將藉由以下實例進一步闡明各種實施例。 實例1
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由CTE約58.7x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由CTE約32x10﹣ 7 /℃的無鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為0.7 mm。芯層的厚度與第一和第二包層的總厚度之比率為6。積層玻璃片具有約190 MPa的表面壓縮。芯層具有約31.7 MPa的拉伸應力。
使用以下製程在積層玻璃片中形成孔隙。藉由使用安裝在CNC機器上、諸如本文所述的機械切割工具300的鑽孔工具鑽穿積層玻璃片的厚度來形成導向孔。鑽孔工具已經藉由電鍍製程塗佈金剛石磨料。鑽孔工具具有1.3 mm的直徑和約3.5 mm的工作長度。金剛石磨料的範圍從粗的400粒度金剛石尺寸到細的1200粒度金剛石尺寸。在鑽孔過程中，以59,970 rpm的旋轉速度轉動鑽孔工具。以12.7 mm/min的初始速度或饋進速率使鑽孔工具前進到0.5842 mm的深度。以31.75 mm/min的最終速度或饋進速率使鑽孔工具進一步前進到3.53 mm的最終深度。在最終深度處，鑽孔工具完全接合。在鑽孔工具完全接合的情況下，藉由以8.89 mm/min的平移速度平移鑽孔工具來擴大導向孔，以形成直徑5 mm的圓形孔。形成孔隙的製程在不到6分鐘內完成。
第 8 圖 為從玻璃製品的入口表面取得的導向孔照片，第 9 圖 為從玻璃製品的出口表面取得的導向孔照片。如第 8 圖 - 第 9 圖 所示，在入口表面的導向孔直徑比在出口表面的導向孔直徑更小。因此，導向孔是錐形的，使得導向孔貫穿玻璃製品的厚度越來越大。不希望受到理論的約束，據信導向孔的直徑增大是在導向孔周圍的圓錐形開裂的結果。
對64個樣品重複該製程，產率為93％。測試了30個樣品，平均峰值負載為10.41kgf ，平均彎曲強度為85.08 MPa，均使用修改的ROR測試測定。 實例2
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由CTE約84.7x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由CTE約49.5x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為0.55 mm。芯層的厚度與第一和第二包層的總厚度之比率為4。積層玻璃片具有約190 MPa的表面壓縮。芯層具有約47.5 MPa的拉伸應力。
使用實例1描述的製程在積層玻璃片中形成孔隙。
對66個樣品重複該製程，產率為90％。測試了30個樣品，平均峰值負載為5.708kgf ，平均彎曲強度為80.05 MPa，均使用修改的ROR測試測定。 實例3
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由CTE約84.7x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由CTE約49.9x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為0.55 mm。芯層的厚度與第一和第二包層的總厚度之比率為4。積層玻璃片具有約170 MPa的表面壓縮。芯層具有約42.5 MPa的拉伸應力。
使用實例1描述的製程在積層玻璃片中形成孔隙。
對64個樣品重複該製程，產率為93％。測試了30個樣品，平均峰值負載為6.82kgf ，平均彎曲強度為94.82MPa，均使用修改的ROR測試測定。 比較例1
形成了由可向紐約州康寧地區的康寧公司（Corning Incorporated, Corning, NY）以CONCORE購得的離子交換玻璃形成的單層玻璃片。玻璃片具有0.7 mm的厚度。
沒有在玻璃片中形成孔隙。
測試了24個樣品。使用修改的ROR測試測定，樣品的平均峰值負載為248.7kgf 。 比較例2
形成了由可向紐約州康寧地區的康寧公司以CONCORE購得的離子交換玻璃形成的單層玻璃片。玻璃片與比較例1描述的玻璃片相同。
藉由使用機械研磨工具研磨直徑5 mm的圓形孔而在玻璃片中形成孔隙。
對7個樣品重複該製程。使用修改的ROR測試測定，樣品的平均峰值負載為15.03 kgf 。 比較例3
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。積層玻璃片與實例1描述的積層玻璃片相同。
沒有在積層玻璃片中形成孔隙。
測試了30個樣品。使用修改的ROR測試測定，樣品的平均峰值負載為212.2kgf 。 比較例4
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。積層玻璃片與比較例3描述的積層玻璃片相同。
使用雷射在積層玻璃片中形成孔隙，以形成直徑4 mm的圓孔，隨後使用機械研磨工具將孔擴大至直徑5 mm。
測試了30個樣品。樣品的平均峰值負載為11.7kgf ，平均彎曲強度為98.12MPa，均使用修改的ROR測試測定。 比較例5
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。積層玻璃片與比較例3描述的積層玻璃片相同。
使用類似於美國專利申請公開號2015/0165560中所述的雷射切割製程在積層玻璃片中形成孔隙，以形成直徑5 mm的圓孔。沒有進行另外的研磨或拋光。
測試了30個樣品。樣品的平均峰值負載為7.245kgf ，平均彎曲強度為60.94MPa，均使用修改的ROR測試測定。 比較例6
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由CTE約74.6x10﹣ 7 /℃的鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由CTE約30.9x10﹣ 7 /℃的無鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為0.55 mm。芯層的厚度與第一和第二包層的總厚度之比率為4.7。積層玻璃片具有約190 MPa的表面壓縮。芯層具有約40.4 MPa的拉伸應力。
沒有在積層玻璃片中形成孔隙。
測試了30個樣品。使用修改的ROR測試測定，樣品的平均峰值負載為86.25kgf 。 比較例7
使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。積層玻璃片與比較例6描述的積層玻璃片相同。
使用類似於美國專利申請公開號2015/0165560中所述的雷射切割製程在積層玻璃片中形成孔隙，以形成寬度2.1 mm且長度6.7 mm的狹長孔。沒有進行另外的研磨或拋光。
測試了13個樣品。樣品的平均峰值負載為4.867kgf ，平均彎曲強度為83.48MPa，均使用修改的ROR測試測定。 比較例8
使用熔融拉伸製程形成具有第1圖所示一般結構的積層玻璃片。積層玻璃片與比較例6描述的積層玻璃片相同。
使用類似於美國專利申請公開號2015/0165560中所述的雷射切割製程在積層玻璃片中形成孔隙，以形成直徑5 mm的圓孔。沒有進行另外的研磨或拋光。
測試了30個樣品。樣品的平均峰值負載為4.279kgf ，平均彎曲強度為73.9MPa，均使用修改的ROR測試測定。
第 10 圖 為圖示使用修改的ROR測試測定各個實例和比較例的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。將以kgf 計的峰值負載標繪在x軸上，並將百分比標繪在y軸上。還顯示對應於韋伯圖的數據，下表1顯示數據和計算的平均值、中位值及第10百分位數峰值負載值。第 11 圖 為圖示使用修改的ROR測試測定各個實例和比較例的玻璃製品之彎曲強度的韋伯圖。將以MPa計的彎曲強度標繪在x軸上，並將百分比標繪在y軸上。還顯示對應於韋伯圖的數據，下表2顯示數據和計算的平均值、中位值及第10百分位數峰值負載值。 表1：峰值負載結果 表2：強度結果
比較實例1和比較例5說明的是，與沒有另外的研磨或拋光的雷射切割相比，本文所述用於在玻璃製品中形成孔隙的方法能夠產生具有較大峰值負載和較大彎曲強度的玻璃製品。
比較實例1和比較例3說明的是，使用本文所述的方法形成孔隙將玻璃製品可承受的平均峰值負載降低了95.1％。相比之下，比較比較例5和比較例3說明的是，使用雷射切割製程形成孔隙使玻璃製品可承受的平均峰值負載降低了96.6％。 穿孔工具測試數據
測試如本文所述的各種穿孔工具以決定用於形成穿過具有高芯拉伸應力（例如57 MPa的最大芯拉伸應力）的積層玻璃製品的導向孔的適當ADG參數。在各種情況下，使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為約0.55 mm。第一包層和第二包層中的每一者的厚度為約69 µm。芯層的最大芯拉伸應力為約57 MPa。使用工具A-J在積層玻璃製品中形成導向孔。每個穿孔工具皆以約60,000 rpm轉動，前進速度達到約12.7 mm/min的速度，並具有約0.58 mm的切割深度。將每個工具的規格列於表3。每個工具A-J都經過5次測試，總共進行了50次測試。
參照下表3發現，ADG參數約小於或等於約10％的穿孔工具在約60％的測試中成功地形成導向孔而沒有玻璃製品破壞，而ADG參數為4％的穿孔工具的成功率為100％。因此，可以推斷ADG參數小於或等於約5％的穿孔工具可以具有接近99％的成功率。確定ADG參數與在最大芯拉伸應力為57 MPa的積層玻璃製品中形成導向孔的成功率成反比。 表3：穿孔工具成功率 使用各種成形工具的實驗
參照第 16 圖 - 第 18 圖 ，對於使用如上所述的穿孔工具和成形工具形成的各種尺寸和形狀的孔隙示意性圖示出修改的ROR測試設置。在各種情況下，使用熔融拉伸製程形成具有第 1 圖 所示一般結構的積層玻璃片。芯層由鹼金屬鋁矽酸鹽芯玻璃組成物形成。第一包層和第二包層中的每一者皆由鹼金屬鋁矽酸鹽包層玻璃組成物形成。積層玻璃片的厚度為約0.55 mm。第一包層和第二包層中的每一者的厚度為約69 µm。芯層的最大芯拉伸應力為約57 MPa。每個積層玻璃片皆具有約50 mm的長度和約50 mm的寬度。
在形成孔隙的樣品中，藉由首先使用如本文所述具有小於或等於10％的ADG參數的穿孔工具形成導向孔來形成孔隙。以約60,000 rpm的旋轉速度和12.7 mm/min的饋進速率使用穿孔工具。對於使用的每一成形工具來說，成形工具具有約60,000 rpm的旋轉速度和12.7 mm/min的饋進速率。對於環上環測試來說，上環具有約12.7 mm的直徑，下環具有約25.4 mm的直徑。對於其中具有孔隙的樣品來說，將環與孔隙同心地定位在樣品的相對側上。
第 16 圖 圖示修改的ROR對照測試設置。如圖所示，在對照測試設置的情況下，樣品中沒有孔隙。第 17 圖 圖示用於具有1.6 mm孔隙的樣品的經修改ROR測試設置。第 18 圖 圖示用於5 mm孔隙的經修改ROR測試設置。用於製作孔隙的時間，對於1.6 mm的孔來說為約2分30秒，對於5 mm的孔來說為約5分鐘。下表4說明經受修改的ROR測試的各種樣品的分析。如表4所指出的，在導向孔形成之後，使用一個成形工具/多個成形工具（即（1）僅400粒度成形工具，（2）400粒度成形工具，隨後為800粒度成形工具，及（3）400粒度成形工具，之後為1000粒度成形工具）使每個孔隙成形。對於每個成形工具的組合來說，在孔隙形成之後讓一半的樣品群進行離子交換。離子交換製程包含將積層玻璃片（在孔隙形成之後）浸入420℃的100％鉀鹽浴中6小時。 表4：測試的樣品
第 19 圖 為圖示使用修改的ROR測試測定其中形成有5 mm孔隙的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。將以kgf 計、施加到樣品的峰值負載標繪在x軸上，並將破壞機率（百分比）標繪在y軸上。如圖所示，對於較高粒度修整（即兩種成形工具）和使用離子交換兩者來說，玻璃製品的特徵強度都提高了。沒有離子交換之下，具有藉由400粒度成形工具隨後1000粒度成形工具在其中形成的孔隙的玻璃製品之峰值負載提高了大約50％。與僅使用400粒度修整工具且沒有離子交換相比，加入離子交換製程將峰值負載強度提高了9倍。在任一種情況下（即有離子交換或沒有離子交換），使用依序更細的磨粒成形工具可靠地使得玻璃強度提高。
第 20 圖 為圖示使用修改的ROR測試測定其中形成有1.6 mm孔隙的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。在具有較小孔隙（即小於5 mm的孔隙）的離子交換和非離子交換組之間，在400粒度修整、400/800粒度修整、或400/1000粒度修整之間峰值負載強度有一些改善。與非離子交換組相比，引入離子交換製程的組的峰值負載大為提高。
第 21A 圖 和第 21B 圖 為其中形成有5 mm孔隙的玻璃製品的相對表面的照片，在導向孔形成之後該孔隙僅經受400粒度成形工具處理。參照第 21C 圖 ，圖描繪在玻璃製品的兩側上的平均碎屑數，一組有10個樣品，且孔隙皆在相同條件下形成。在玻璃製品的A側上的平均碎屑數為2002個，而在玻璃製品的第二側上的平均碎屑數為1598個。
第 22A 圖 和第 22B 圖 為其中形成有5 mm孔隙的玻璃製品的相對表面的照片，在導向孔形成之後該孔隙經受400粒度成形工具處理，隨後經受800粒度成形工具處理。參照第 22C 圖 ，圖描繪在玻璃製品的兩側上的平均碎屑數，一組有10個樣品，且孔隙皆在相同條件下形成。在玻璃製品的A側上的平均碎屑數為661個，而在玻璃製品的第二側上的平均碎屑數為364個。與以上關於第 21A 圖 - 第 21C 圖 所述僅使用400粒度成形工具相比，平均碎屑數明顯改善了。
第 23A 圖 和第 23B 圖 為其中形成有5 mm孔隙的玻璃製品的相對表面的照片，在導向孔形成之後該孔隙經受400粒度成形工具處理，隨後經受1000粒度成形工具處理。參照第 23C 圖 ，圖描繪在玻璃製品的兩側上的平均碎屑數，一組有10個樣品，且孔隙皆在相同條件下形成。在玻璃製品的A側上的平均碎屑數為502個，而在玻璃製品的第二側上的平均碎屑數為42個。與以上關於第 21A 圖 - 第 21C 圖 所述僅使用400粒度成形工具或以上關於第 22A 圖 - 第 22C 圖 所述使用400粒度成形工具隨後使用800粒度成形工具相比，平均碎屑數再次明顯改善了。
第 24 圖 為描繪每種粒度修整（即400粒度修整、400/800粒度修整、或400/1000粒度修整）的平均碎屑尺寸相對於每個樣品的總平均碎屑數的圖。如圖所示，僅使用一種具有400粒度修整的成形工具時具有數量最高的碎屑和較大數量的較大碎屑。當使用較細的成形工具進行第二次操作時，平均碎屑數減少了，並且尺寸較大的碎屑的數量也大為減少。
如本文所述，在本揭示的一個態樣中，一種用於在積層玻璃製品中形成孔隙的方法包括以下步驟：形成穿過該積層玻璃製品的導向孔，該積層玻璃製品包含位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間的芯層，該芯層包含芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含芯熱膨脹係數（CTE），該第一包層和該第二包層中之每一者皆包含包層玻璃組成物，該包層玻璃組成物包含包層CTE，該包層CTE小於該芯CTE，使得該第一包層和該第二包層中之每一者皆處於壓縮應力下，並且該芯層處於拉伸應力下；以及擴大穿過該玻璃製品形成的該導向孔，以形成該孔隙。
在本揭示的進一步態樣中，形成該導向孔包括使用機械切割工具鑽穿該積層玻璃製品。
在本揭示的進一步態樣中，鑽穿該積層玻璃製品包括圍繞工具軸以至少約40,000 rpm的旋轉速度轉動該機械切割工具。
在本揭示的進一步態樣中，鑽穿該積層玻璃製品包括使該機械切割工具以約10mm/min至約15mm/min的速度前進穿過該積層玻璃製品。
在本揭示的進一步態樣中，擴大該導向孔包括在該積層玻璃製品內平移該機械切割工具。
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，可以在不偏離所主張標的物之精神和範疇下進行各種修改和變化。因此，除了按照所附申請專利範圍及其均等物之外，所主張標的物不受限制。
100‧‧‧玻璃製品
102‧‧‧芯層
104‧‧‧第一包層
106‧‧‧第二包層
108‧‧‧外表面
110‧‧‧外表面
112‧‧‧界面
114‧‧‧界面
116‧‧‧外部邊緣
120‧‧‧孔隙
122‧‧‧內部邊緣
124‧‧‧第二孔隙
126‧‧‧內部邊緣
128‧‧‧第三孔隙
130‧‧‧內部邊緣
150‧‧‧受控的釋放部分
155‧‧‧導向孔
200‧‧‧溢流分配器
220‧‧‧下溢流分配器
222‧‧‧槽
224‧‧‧第一玻璃組成物
226‧‧‧外成形表面
228‧‧‧外成形表面
230‧‧‧拉伸線
240‧‧‧上溢流分配器
242‧‧‧槽
244‧‧‧第二玻璃組成物
246‧‧‧外成形表面
248‧‧‧外成形表面
300‧‧‧機械切割工具
301‧‧‧成形工具
302‧‧‧工具頭
304‧‧‧工具軸
400‧‧‧穿孔工具
401‧‧‧研磨材料
402‧‧‧穿孔工具頭
404‧‧‧穿孔工具軸
AP‧‧‧工具軸
AT‧‧‧工具軸
DT‧‧‧工具直徑
Dη‧‧‧尖端直徑
LW‧‧‧工作長度
Α‧‧‧夾角
ρ‧‧‧磨粒尺寸
第1圖為玻璃製品的一個例示性實施例之剖面示意圖。
第2圖為可用於形成玻璃製品的溢流分配器的一個例示性實施例之剖面示意圖。
第3圖為有孔隙生成於其中的第1圖玻璃製品之透視圖。
第4圖為孔隙被生成於其中之前的第1圖玻璃製品以及被定位以在該玻璃製品中形成孔隙的機械切割工具的一個例示性實施例之剖面示意圖。
第5圖為接觸玻璃製品的外表面並前進穿過玻璃製品之後第4圖的機械切割工具之剖面示意圖。
第6圖為使機械切割工具進一步前進到最終深度之後第3-4圖的機械切割工具之剖面示意圖。
第7圖為在玻璃製品內平移第3-5圖的機械切割工具之後該機械切割工具之剖面示意圖。
第8圖為從第1圖的玻璃製品的入口表面取得的導向孔照片。
第9圖為從玻璃製品的出口表面取得的、第8圖的導向孔的照片。
第10圖為圖示使用修改的ROR測試測定各個實例和比較例的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。
第11圖為圖示使用修改的ROR測試測定各個實例和比較例的玻璃製品之彎曲強度的韋伯圖。
第12圖為被定位以在第1圖的玻璃製品中形成導向孔的穿孔工具之剖面示意圖。
第13A圖為前進貫穿玻璃製品以形成導向孔的第12圖穿孔工具之剖面示意圖。
第13B圖為被定位在第13A圖的導向孔上方的成形工具之剖面示意圖。
第13C圖為前進貫穿玻璃製品和導向孔以形成孔隙的第13B圖成形工具之剖面示意圖。
第14圖為從第1圖玻璃製品的入口表面取得的、由穿孔工具形成的導向孔之照片。
第15圖為從玻璃製品的出口表面取得的、第14圖的導向孔之照片。
第16圖圖示在不含任何孔隙的積層玻璃製品上的環上環測試設置。
第17圖圖示在含1.6 mm孔隙的積層玻璃製品上的環上環測試設置。
第18圖圖示在含5 mm孔隙的積層玻璃製品上的環上環測試設置。
第19圖為圖示使用第19圖的修改ROR測試測定各種實例的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。
第20圖為圖示使用第18圖的修改ROR測試測定各種實例的玻璃製品在破壞時的峰值負載的韋伯圖。
第21A圖為其中使用穿孔工具隨後使用具有400粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之A側的照片。
第21B圖為第21A圖的玻璃製品之B側的照片。
第21C圖為圖示其中使用穿孔工具隨後使用具有400粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之平均碎屑數的圖。
第22A圖為其中使用穿孔工具、隨後使用具有400粒度修整的成形工具、隨後使用具有800粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之A側的照片。
第22B圖為第21A圖的玻璃製品之B側的照片。
第22C圖為其中使用穿孔工具、隨後使用具有400粒度修整的成形工具、隨後使用具有800粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之平均碎屑數的圖。
第23A圖為其中使用穿孔工具、隨後使用具有400粒度修整的成形工具、隨後使用具有1000粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之A側的照片。
第23B圖為第23A圖的玻璃製品之B側的照片。
第23C圖為其中使用穿孔工具、隨後使用具有400粒度修整的成形工具、隨後使用具有1000粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品之平均碎屑數的圖。
第24圖為圖示其中使用穿孔工具、隨後使用（1）具有400粒度修整的成形工具、（2）具有400粒度修整的成形工具、隨後具有1000粒度修整的成形工具、及（3）具有400粒度修整的成形工具、隨後具有1000粒度修整的成形工具形成有孔隙的玻璃製品遭受的平均碎屑數相對於碎屑尺寸之圖。
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100‧‧‧玻璃製品
102‧‧‧芯層
104‧‧‧第一包層
106‧‧‧第二包層
108‧‧‧外表面
110‧‧‧外表面
112‧‧‧界面
114‧‧‧界面

Claims (29)

  1. 一種用於在一積層玻璃製品中形成一孔隙的方法，該方法包含以下步驟： 使用一穿孔工具形成穿過該積層玻璃製品的一導向孔，該穿孔工具具有由下式決定、小於或等於12％的一ADG參數，其中Dη係該穿孔工具之一尖端直徑，α係該穿孔工具之一尖端的一夾角，ρ係該穿孔工具上的研磨材料之一平均磨粒尺寸，該積層玻璃製品包含位於一第一玻璃包層與一第二玻璃包層之間的一芯層，該芯層包含一芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含一芯熱膨脹係數（CTE），該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中的每一者皆包含一包層玻璃組成物，該包層玻璃組成物包含一包層CTE，該包層CTE小於該芯CTE，使得該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中的每一者皆處於一壓縮應力下，並且該芯層處於一拉伸應力下；以及使用一成形工具擴大穿過該積層玻璃製品形成的該導向孔，以形成該孔隙。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該穿孔工具包含小於約15°的一夾角。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該穿孔工具包含小於約0.5 mm的一尖端直徑。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該穿孔工具包含位於該穿孔工具之一外表面上、粒度400或更細小的研磨顆粒。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該穿孔工具以一預定深度穿透該積層玻璃製品之一厚度，該預定深度從該積層玻璃製品之該厚度的約105％至約115％。
  6. 如請求項1所述之方法，其中使用該成形工具擴大該導向孔係在使用該穿孔工具形成該導向孔的至少1分鐘內進行。
  7. 如請求項1所述之方法，其中形成穿過該積層玻璃製品的該導向孔包含以下步驟：圍繞一穿孔工具軸以至少約50,000rpm的一旋轉速度轉動該穿孔工具。
  8. 如請求項7所述之方法，其中形成穿過該積層玻璃製品的該導向孔包含以下步驟：以約10mm/min至約15mm/min的一速度前移該穿孔工具穿過該積層玻璃製品。
  9. 如請求項1所述之方法，其中擴大該導向孔的步驟包含以下步驟：在該積層玻璃製品內平移該成形工具。
  10. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：使約1300 ml/min至約1700 ml/min的冷卻劑流過以冷卻該穿孔工具和該成形工具中之至少一者。
  11. 一種用於在一積層玻璃製品中形成一孔隙的方法，該方法包含以下步驟： 使用一穿孔工具形成穿過該積層玻璃製品的一導向孔，該穿孔工具具有由下式決定、小於或等於12％的一ADG參數，其中Dη係該穿孔工具之一尖端直徑，α係該穿孔工具之一尖端的一夾角，ρ係該穿孔工具上的研磨材料之一平均磨粒尺寸，該積層玻璃製品包含位於一第一玻璃包層與一第二玻璃包層之間的一芯層，該芯層包含一芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含一芯熱膨脹係數（CTE），該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中的每一者皆包含一包層玻璃組成物，該包層玻璃組成物包含一包層CTE，該包層CTE小於該芯CTE，使得該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中的每一者皆處於一壓縮應力下，並且該芯層處於一拉伸應力下；以及 使用一成形工具擴大穿過該積層玻璃製品形成的該導向孔，以形成該孔隙，該成形工具包含位於該成形工具之一外表面上的研磨顆粒。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該成形工具係包含一第一粒度修整的一第一成形工具，並且該方法進一步包含以下步驟： 在使用該第一成形工具擴大該導向孔之後，將包含一第二粒度修整的一第二成形工具插入該孔隙中，該第二粒度修整比該第一粒度修整更細。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該第一成形工具的該第一粒度修整為約400粒度或更細，並且該第二成形工具的該第二粒度修整為約800粒度或更細。
  14. 如請求項11所述之方法，進一步包含以下步驟：在形成該孔隙之後使該積層玻璃製品進行一離子交換製程。
  15. 一種玻璃製品，包含： 由包含一芯熱膨脹係數（CTE）的一芯玻璃組成物形成的一芯層； 熔合於該芯層之一第一主表面的一第一包層及熔合於該芯層之一第二主表面的一第二包層，該第一包層和該第二包層中的每一者皆由包含一包層CTE的一包層玻璃組成物形成；以及 延伸穿過該芯層、該第一包層及該第二包層中的每一者的一孔隙； 其中該包層CTE小於該芯CTE，使得該第一包層和該第二包層中的每一者皆處於一壓縮應力下，並且該芯層處於一拉伸應力下；及 其中該玻璃製品之一彎曲強度為至少約75 MPa。
  16. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該孔隙之一邊緣包含至少約0.05 μm的一Ra表面粗糙度。
  17. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該孔隙完全延伸穿過該玻璃製品之一厚度。
  18. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該第一包層之該包層玻璃組成物與該第二包層之該包層玻璃組成物相同。
  19. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該包層玻璃組成物包含該第一包層之一第一包層玻璃組成物和該第二包層之一第二包層玻璃組成物，並且該第一包層玻璃組成物不同於該第二包層玻璃組成物。
  20. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該芯CTE與該包層CTE間之一差為至少約20x10﹣ 7 ℃﹣ 1 。
  21. 如請求項15所述之玻璃製品，其中該第一包層或該第二包層中之至少一者包含一離子交換區域。
  22. 如請求項21所述之玻璃製品，其中該離子交換區域相對於該第一包層或該第二包層中之至少一者的該壓縮應力包含一增加的壓縮應力。
  23. 一種積層玻璃製品，包含： 一芯層，位於一第一玻璃包層與一第二玻璃包層之間，該芯層包含一芯玻璃組成物，該芯玻璃組成物包含一芯熱膨脹係數（CTE），該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中之每一者皆包含一包層玻璃組成物，該包層玻璃組成物包含一包層CTE，該包層CTE小於該芯CTE，使得該第一玻璃包層和該第二玻璃包層中之每一者皆處於一壓縮應力下，並且該芯層處於一拉伸應力下；以及 延伸穿過該積層玻璃製品之一整體厚度的一孔隙； 其中該積層玻璃製品在一修改的環上環測試中可承受的一峰值負載比一參考玻璃製品在該修改的環上環測試中可承受的一峰值負載小至多96.5％，該參考玻璃製品與該積層玻璃製品大致相同但沒有延伸穿過其中的一孔隙。
  24. 如請求項23所述之積層玻璃製品，其中該積層玻璃製品之一彎曲強度為至少約75 MPa。
  25. 如請求項23所述之積層玻璃製品，其中該孔隙之一邊緣包含至少約0.05 μm的一Ra表面粗糙度。
  26. 如請求項23所述之積層玻璃製品，其中該芯CTE與該包層CTE間之一差為至少約20x10﹣ 7 ℃﹣ 1 。
  27. 如請求項23所述之積層玻璃製品，其中該第一玻璃包層或該第二玻璃包層中之至少一者包含一離子交換區域。
  28. 如請求項23所述之積層玻璃製品，其中該第一玻璃包層熔合於該芯層之一第一主表面，並且該第二玻璃包層熔合於該芯層之一第二主表面。
  29. 一種包含如請求項15至28中任一項所述之玻璃製品的電子裝置、建築面板、車輛、或電器。
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