[發明專利]用于連續分離玻璃的方法和裝置

有效

• 申請號: 201680018744.3
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN107438584B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: J·沃格特;T·羅斯邁耶;D·福特施
• 申請（專利權）人: 肖特股份有限公司
• 主分類號: C03B33/023
• 分類號: C03B33/023;C03B33/09
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙) 11418
• 代理人: 彭臻臻;趙飛

本發明涉及一種用于分離薄玻璃(1)的方法，在所述方法中，薄玻璃(1)沿著形成分離線(3)的路徑逐漸加熱，其中所述玻璃的加熱通過在所述薄玻璃(1)上的能量源的有效區內的至少一個能量源的能量來進行，以及借助于通過至少一個能量源加熱的所述玻璃相對于周圍玻璃的溫度梯度，在所述玻璃中產生機械應力，借助于所述機械應力，裂紋(7)沿著分離線(3)隨著所述機械應力擴展。

技術領域

本發明總體上涉及玻璃的分離。本發明特別涉及通過應力裂紋分離對玻璃的分離。

背景技術

玻璃分離的常規方法是刻痕和斷裂。在該工藝中，通常借助于刻痕輪向玻璃中引入線性斷損區。通過施加機械應力，該玻璃于是可以沿著該斷損區容易地分離。然而，其中的一個缺點是，由于先前造成的斷損區，如此獲得的玻璃元件的邊緣可能會破損。由于邊緣對于拉伸應力下的玻璃的機械應力是特別關鍵的，因此通過刻痕和斷裂來分離玻璃可導致強度明顯降低，尤其是在彎曲載荷的情況下。

平板玻璃，特別是厚度小于1.2mm，優選小于200微米的薄玻璃和極薄玻璃，在目前通常以長帶的形式生產。根據制造工藝，例如當從預成型件重新拉拔玻璃帶時，或者當從熔體來拉制時，通常沿著玻璃帶的邊緣形成增厚的邊緣區域，即所謂的邊材(Borten)。在生產玻璃帶后去除這些邊材是有益的；尤其在薄玻璃的情況下，以便方便卷繞到卷上或通常方便進一步加工。由此，可以避免例如由較厚的邊材引起較大機械應力的產生或薄玻璃的扭曲或翹曲增加的問題。

用于薄玻璃帶的連續邊緣分離的裝置和方法從US 2013/0126576 A1中獲知。利用該裝置，借助于刻痕裝置向玻璃帶中施加初始裂縫。當玻璃帶在彎曲的懸浮支撐上沿其縱向方向引導時，其被激光束加熱并被流體冷卻，從而在玻璃帶內誘發熱應力。這使得玻璃帶從初始裂縫開始沿縱向方向撕裂。

WO 2011/026074 A1描述了在玻璃基板上施加切口的方法。在該方法中，將激光束投射到裂縫上，并且在玻璃表面上前進。此外，將流體流直接投射到玻璃表面上的激光光斑上，使得甚至在激光束產生的溫度在玻璃基板的整個厚度上完全平衡之前冷卻該玻璃。熱應力由此被限制在玻璃基板的厚度的一部分上，并且所產生的切口僅部分地深入玻璃基板的厚度而延伸。

通過激光誘發的應力刻痕和斷裂產生的玻璃邊緣通常沒有缺陷或僅具有很少的缺陷，特別是在邊緣輪廓的角部。經受彎曲時的玻璃強度及其壽命受到邊緣強度的顯著影響。在該方面，用激光誘發的應力裂紋分離產生的邊緣在原則上應具有高強度，并且由此產生的玻璃板在彎曲應力下應具有相應的高壽命。然而，薄玻璃的斷裂測試表明，情況通常并非如此，通過應力裂紋分離產生的邊緣可比用傳統刻痕和斷裂產生的邊緣具有更低的強度。在這里，其不僅取決于平均斷裂強度，而且實際上斷裂概率的分布寬度也是決定性的。如果以某種方式制造的玻璃邊緣在原理上具有很大的斷裂強度，然而其在樣品之間波動很大，則與僅具有較低斷裂應力變化的較不穩定的邊緣相比，可產生更高的破損概率。

CO₂激光器優選用于應力裂紋分離工藝。該方法最初開發用于切割厚度為0.5mm至4mm的玻璃。在這里，表面引入的激光束能量旨在于玻璃的頂側與底側之間建立溫度梯度。通過冷卻噴嘴建立推動應力裂紋的必要溫度和應力梯度。

在將所述方法應用于較薄的玻璃，尤其是厚度小于250μm的玻璃的試驗過程中，出現的問題是這些玻璃被迅速(通常在數毫秒內)加熱，以致于無法在冷卻射流的沖擊前維持足夠高的溫度梯度。

另一個問題是應力裂紋產生應力梯度所必需的熱能只能通過熱源的輸出而在輻射幾何形狀的表面上引入到玻璃中。迄今為止，這通過一定的束幾何形狀以及通過可調節和可變的輸出密度而發生。由于激光光斑在幾乎吸收全部激光輸出的玻璃表面上的二維擴展，所以不會發生急劇變化的溫度梯度。根據局部輸出密度和熱導率，這些或多或少地擴散。這可導致應力裂紋的推進不能準確地沿預期的路徑進行。相反，這同樣適用于玻璃表面的靶向冷卻。