无需折断的切割玻璃的方法技术

本发明专利技术涉及一种在无需施加折断力的情况下切割玻璃板的方法。本发明专利技术方法包括下列步骤：对玻璃板进行处理，由此产生具有双轴向分布的应力，使Ｋ因子为０．０５－０．４ＭＰａ．ｍ↑［１／２］，该Ｋ因子定义为Ｋ＝［∫↓［ｚ］σ↓［ｚ］↑［２］.Ｈ（σ↓［ｚ］）.ｄｚ］↑［１／２］，其中ｚ为厚度中的位置，σ↓［ｚ］是在位置ｚ处的双轴向的基本上各向同性应力的强度，如果σ↓［ｚ］大于零则Ｈ（σ↓［ｚ］）等于１，如果σ↓［ｚ］小于或等于零则Ｈ（σ↓［ｚ］）等于０，按惯例该拉伸以正值表示，压缩以负值表示；然后沿所需切割线划刻出深于１０μｍ的部分刻痕，该部分刻痕达玻璃的拉伸区。本发明专利技术例如可用于无需折断情况下沿小曲率半径的曲线切割玻璃；切割其宽度类似于其厚度的玻璃条；或切割可例如用于在平面型场致发射荧光屏中作为定位架的框形物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method for cutting glass without breaking

The present invention relates to a method for cutting a glass plate without applying a breaking force. The method comprises the following steps: processing of glass plate, resulting with biaxial stress distribution, the K factor is 0.05 - 0.4MPa.m = 1 / 2, the K factor is defined as K = formula: Z: z = sigma 2 sigma (.H: \Z).Dz = 1 / 2, where Z is the thickness of the position of the sigma Z is double down at z position to the basically isotropic stress intensity, if Z is greater than zero Sigma: H (A: z) is equal to 1, if a: Z is less than or equal to zero is H (A: z) is equal to 0, according to the custom of the stretch to positive value to negative values, compressed; and then along the desired cutting line carved deep in 10 m notch, stretching area of the glass as part of nick. The invention can be used for example without fracture along the curvature radius curve of cutting glass; glass cutting width is similar to its thickness; or cutting for example in planar field emission as the frame shaped object positioning frame in fluorescent screen.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在无需施加折断力的情况下切割玻璃板(vitrage)的方法。通常按下列连续步骤切割玻璃·沿所需切割线划刻出部分刻痕，然后·施加(折断)力，以使部分刻痕扩展成贯穿该玻璃厚度的刻痕，借此按预期将其断裂。而且，玻璃经切割后还可能需改进其机械强度，例如其棱边弯曲强度。为此可在该经切割的玻璃上进行化学韧化(或退火)处理，通常是将其浸入熔融的硝酸钾浴中。因此在化学韧化处理前该经化学韧性处理的玻璃已有其确定的形状，并且不打算在韧性处理后再进行切割。WO 98/46537中教导了一种经化学韧化处理(钾离子交换)所得的玻璃特殊组合物，以用于制备航空领域的窗玻璃。但并未设想在化学韧化处理后进行切割。EP 793132中教导了一种由一对其表面上有电极的玻璃板构成的电池，并且其中至少一块玻璃板经过化学韧化处理。该要引入到这种电池中的玻璃经化学韧化处理，然后进行划刻，并在引入电池中时折断成许多单个的元件。这时的化学韧化处理是在最多20μm厚度上进行。该文件教导了，在对玻璃划刻后，通常要施加压力以达将其折断，并且在经化学韧化处理的玻璃情况下，如果经化学处理的层太厚，可特别难以折断。EP 793132的目的是要进行一种用通常的方法能使该玻璃折断的化学韧化处理。为此，对最大厚度为2mm的玻璃，其化学韧化处理的最大厚度为20μm。EP 875490公开了一种用于制备以化学韧化处理硬化的玻璃的方法。该玻璃的最大厚度应是1.2mm，并且韧化时间小于2小时。该化学韧化处理的最大厚度为30μm。该玻璃可弯曲。该玻璃可覆盖有由溅射产生的例如金属层，并可用作LCD或DTR。该经化学处理的玻璃可切割成板或片。该文件未教导在不需折断情况下的切割玻璃的特殊条件。EP 982121公开了一种三层结构，其至少一层的表面上是玻璃制成并包括刻痕。该刻痕可以是零宽度。优选就在经刻痕的玻璃下面的层是可挠性的(如是聚合物)。因此由于该刻痕就使该三层结构更具挠性。该经刻痕的玻璃可经化学韧化处理。如果刻痕是非零宽度，则可充填以其折射系数与刻痕玻璃相同的聚合物。其所预想的应用是安全卡、建筑物窗、智能卡、照片面层。该刻痕可呈有形的以具有镜面效应。EP 964112教导了一种包含玻璃薄板的板，其部分厚度的上面有呈水平排列和相互平行的沟纹。这优选是由激光切割的。该文件未提到玻璃的化学韧化处理。FR 1598242、FR 2053664和FR 2063482教导了在存在有用于保护某些区域不受韧化处理的屏障存在下进行的化学韧化处理。然后在这些区域进行切割。与无屏障的热韧化板相比，这种处理必然产生在厚度上的应力不平衡。因此这种玻璃板在厚度上不呈自平衡。此外如此处理过的条带是不均匀的，并且必须在由屏障保护的区域切割。这些文件均未教导如何制备一种在其表面的任何点上进行划刻后无需折断的可切割的玻璃板，而因为其均匀性这正是适于按本专利技术的玻璃板的情况。此外这些文件所建议的屏障有损于在棱边的热韧化处理效果，正好在通常由韧化处理所强化的点处。当玻璃在以某种方法处理后进行切割时现已发现玻璃的异常性能。当满足本专利技术的基本参数时，由划刻产生的刻痕会自身贯穿整个处理的玻璃板，即不需施加折断力。在本专利技术的应用范围内，术语“玻璃板”具有非常一般的意义，无形状限制，它包括所有基于玻璃的制品和包括通常两基本平行的主面的制品，特别是图8所示的框形物。按照本专利技术，发现其K因子为0.05-0.4MPa.m1/2的经处理过的玻璃可在无需施加折断力下进行切割，该K因子定义为K＝其中z为厚度中的位置，σz是在位置z处的双轴向的近似各向同性的应力的强度，如果σz大于零，则H(σz)等于1，如果σz小于或等于零，则H(σz)等于0，按惯例该拉伸以正值表示，压缩以负值表示。实际上对这类玻璃，该部分刻痕(sous-fissure)甚至在无折断力时本身扩展成贯穿该玻璃厚度的刻痕。需要使该部分刻痕达到玻璃板的呈拉伸区和深度大于10μm。特别是本专利技术能对任何厚度，特别是小于500μm，但也可大于1.2mm，甚至大于2.6mm厚度的玻璃板进行无需折断的切割，而除本专利技术外，通常还不知用激光方法对所述厚度的直接切割。按本专利技术的切割通常形成不会割手的棱边，从安全观点看是一优点。通常本专利技术的无需折断的切割是对厚度小于或等于5.2mm的玻璃进行。因此本专利技术涉及一种切割玻璃板的方法，该玻璃板包括有两主面的玻璃片，所述方法不涉为施加折断力，该方法包括下列步骤·对玻璃薄板进行处理，以产生应力，其至少一区域呈压缩和至少一区域呈拉伸，该应力的分布呈双轴向、近似于各向同性和在其厚度中是自-平衡的，所述应力使K因子为0.05-0.4MPa.m1/2；·沿所需切割线划刻深度大于10μm的部分刻痕，该部分刻痕达到该玻璃板的拉伸区。使玻璃具有无需折断下的可切割特性的应力可由对各种玻璃进行合适的处理来得到，特别是·化学韧化处理或·产生至少一层薄层或·在划刻期间使玻璃经受近似各向同性的双轴向弯曲。上述提到的头两种处理固有地产生双轴向的近似各向同性的应力分布，该头两种处理也产生切割后的残余应力。该第三种处理(经受双轴向弯曲)不产生切割后的残余应力，因为一旦玻璃破裂该挠性力就消失了。该处理赋予玻璃双轴向的近似各向同性的应力分布，这意指是以平行于玻璃板的方向施加，并有给定的深度，在平行于玻璃板的所有方向上均有近似相同的强度。这些双轴向应力在平行于玻璃板的平面中通常是各向同性的。这些应力在玻璃板的厚度中是自-平衡的，这意指拉伸应力抵消了压缩应力，即相当于∫zσ(z)·dz＝0，其中σ(z)代表玻璃板厚度中z位置的应力。本专利技术可制备一种在任何点均可按本专利技术切割的玻璃板。这种玻璃板在平行于其主平面(平面玻璃板情况下)的所有方向上均有大的表面，特别是大于10cm，甚至大于20cm，甚至大于50cm，甚至大于1m。在所述处理之前，该玻璃可能没有内应力。特别是浮法玻璃(verreflotté)。该玻璃可具有任何组成，特别是钠-钙型，或可具有在FR97/04508或W096/11887中所述组成的一种。如果选择实施化学韧化处理，则该玻璃应当含碱金属氧化物。这种氧化物可以是Na2O或Li2O，并在玻璃中以例如1-20重量％存在。该化学韧化处理在于用其它的较大的碱金属离子取代玻璃中原来存存的碱金属离子。如果原来的氧化物是Na2O，则用KNO3实施化学韧化处理，以用K+离子至少部分取代Na+。如果原来的氧化物是Li2O，则用NaNO3或KNO3实施化学韧化处理，依请况用Na+或K+离子至少部分取代Li+。特别是如果该处理是化学韧化处理，则按本专利技术切割的玻璃具有较好的棱边强度。所以该韧化处理可造成Na+或K+离子在垂直于至少一个主面方向上的浓度梯度，并从所述主面不断下降。为测定玻璃中的K因子，可采用biasographe技术。该技术是本领域技术人员所熟知的，特别可参阅H.Aben，C.Guillemet，“Photoelasticity of glass”，Springer-Verlag 1993，p.150。该biasographe技术绐出应力强度分布，如附图说明图1所示的曲线(1)，它表示应力σ与玻璃中的深度的函数关系(横坐标轴垂直于玻璃板)。所有相应厚度d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切割玻璃板的方法，该玻璃板包括具有两主面的玻璃薄板，该方法无需施加折断力，所述方法包括下列步骤：.对玻璃薄板进行处理，以产生应力，其至少一区域呈压缩和至少一区域呈拉伸，该应力的分布呈双轴向、近似于各向同性和在其厚度中是自－平衡的，所述应力使Ｋ因子为０．０５－０．４ＭＰａ．ｍ↑［１／２］；该Ｋ因子定义为Ｋ＝［∫↓［ｚ］σ↓［ｚ］↑［２］.Ｈ（σ↓［ｚ］）.ｄｚ］↑［１／２］其中ｚ为厚度中的位置，σ↓［ｚ］是在位置ｚ处的双轴向的、近似各向同性应力的强度，如果σ↓［ｚ］大于零，则Ｈ（σ↓［ｚ］）等于１，如果σ↓［ｚ］小于或等于零，则Ｈ（σ↓［ｚ］）等于０，按惯例该拉伸以正值表示，压缩以负值表示；然后.沿所需切割线划刻深度大于１０μｍ的部分刻痕，该刻痕达到该玻璃板的拉伸区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O戈姆，S瓦拉多，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：FR[法国]