[發明專利]激光切割增強玻璃

在審

• 申請號: 201880048663.7
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN110944956A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 巴里·B·科登;阿列克謝·克拉斯諾夫
• 申請（專利權）人: 佳殿玻璃有限公司
• 主分類號: C03C23/00
• 分類號: C03C23/00;C03B33/09;C03C17/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李博;柳春琦

本發明提供了一種激光束，該激光束用于切割熱增強(例如熱鋼化)玻璃。在某些示例性實施方案中，熱增強玻璃可諸如涂覆有多層低輻射(低E)涂層和/或抗反射(AR)涂層。已發現，在切割過程中將激光束聚焦于拉伸應力區??熱增強玻璃的中心區域(而非壓縮應力區中)，提供了改善的切割特性，以避免和/或減少玻璃碎裂并提供干凈的切割邊緣。從激光器發射的波長可基于涂層的光譜特征來定制。

本發明的示例性實施方案涉及使用激光器來切割熱增強(例如熱鋼化)玻璃。在某些示例性實施方案中，玻璃可帶涂層。熱增強玻璃上的涂層可例如為多層低輻射(低E)涂層或抗反射(AR)涂層。在對玻璃進行熱增強之前和/或之后，可將涂層施加到玻璃上(例如經由濺射沉積)。已發現，將激光束聚焦于拉伸應力區--熱增強玻璃的中心區域(而非壓縮應力區中)，提供了改善的切割特性，以避免和/或減少玻璃碎裂并提供干凈的切割邊緣。從激光器發射的波長可基于涂層的光譜特征來定制。在某些示例性實施方案中，切割的玻璃可用于諸如單片或絕緣玻璃(IG)建筑外窗、車窗、淋浴門等應用中。

背景技術和發明內容

涂覆制品在本領域中已知用于窗應用，諸如絕緣玻璃(IG)窗單元、車窗、單片窗和/或類似應用。示例性低E涂層公開于例如但不限于美國專利6,576,349、9,212,417、9,297,197、7,390,572、7,153,579、9,403,345、9,670,092、9,475,727、9,434,643、9,422,626、9,340,452、9,302,936、9,079,795、7,267,879、5,552,180和5,595,825中，這些專利的公開內容均據此以引用方式并入本文。此類低E涂層可設置在例如能夠熱增強(例如熱鋼化)的玻璃基底上。

熱鋼化鈉鈣硅基玻璃在本領域中是已知的。其用于需要安全性和/或提高的耐久性的應用之中。此類應用包括車窗、淋浴門、滑動門、住宅和商用窗等等。在破碎時，鋼化玻璃破裂成小塊而非大碎片，從而可以防止對人和動物造成嚴重損傷。

一般來講，熱回火通過對熱玻璃強力空氣淬冷來進行。玻璃通常使用至少580攝氏度，更優選地至少600攝氏度，并且最優選地至少620攝氏度的溫度進行加熱。玻璃可加熱例如至少3分鐘，更優選地至少5分鐘，并且通常至少8分鐘。熱玻璃可為離開浮法線的退火爐的熱玻璃，或者可為與浮法線不同的獨立回火位置/設備中的熱玻璃。在空氣淬冷期間，玻璃表面比玻璃本體冷卻得更快并且處于壓縮狀態。表面處玻璃密度增大所致的壓縮應力賦予了鋼化玻璃增大的強度。同時，玻璃內部保持處于張力下以抵消表面壓縮。在整個玻璃厚度上的應力分布用拋物線表示(參見圖2)。因此，熱鋼化玻璃的中心區域具有拉伸應力，而靠近鋼化玻璃主表面的外部區域具有壓縮應力。為了維持平衡，總表面壓縮應力基本上等于玻璃內部的拉伸應力。

在現有的浮法玻璃生產實踐中，玻璃需要在熱回火之前被機械地切割成顧客限定的尺寸和形狀，諸如被機械地劃線并隨后折斷。常規地，試圖用機械工具或激光器切割熱鋼化玻璃通常導致玻璃破裂成小片。

美國專利9,481,598公開了一種切割熱增強玻璃的技術，并且以引用方式并入本文。'598專利公開了通過將脈沖激光束聚焦于壓縮應力區域中的玻璃表面處來激光切割增強玻璃。'598專利第15欄第37-51行明確地教導了應當“避免將激光聚焦于拉伸應變區中…以避免造成不可控制地蔓延的缺陷或裂紋(avoid focusing the laser in the tensilestrained region…to avoid creating a defect or crack than can propagateuncontrollably.)”。因此，'598專利教導了將激光束聚焦于靠近玻璃表面的壓縮應力區域中，并且“避免”將光束聚焦于中心拉伸應力區域中。然而，已經發現，在真實的鋼化玻璃中，將激光束聚焦于壓縮應力區的玻璃表面處是失敗的，因為一旦激光束引發表面裂紋，其就蔓延穿過玻璃的整個厚度，導致玻璃破裂。因此，'598專利所述的技術從實用觀點來看行不通，因為其導致玻璃破裂。