用于连续分离玻璃的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于分离薄玻璃(1)的方法，在所述方法中，薄玻璃(1)沿着形成分离线(3)的路径逐渐加热，其中所述玻璃的加热通过在所述薄玻璃(1)上的能量源的有效区内的至少一个能量源的能量来进行，以及借助于通过至少一个能量源加热的所述玻璃相对于周围玻璃的温度梯度，在所述玻璃中产生机械应力，借助于所述机械应力，裂纹(7)沿着分离线(3)随着所述机械应力扩展。

Method and device for continuous separation of glass

The invention relates to a method for separating thin glass (1) method, in the method, the thin glass (1) formed along the line of separation (3) path gradually heating, the heating of the glass through the thin glass (1) at least one source of energy efficient energy source region in the energy of the glass, and with the help of the at least one source of energy with respect to the heating temperature gradient around the glass, to produce mechanical stress in the glass, with the help of the mechanical stress, crack (7) along the line of separation (3) with the extension of mechanical stress.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于连续分离玻璃的方法和装置
本专利技术总体上涉及玻璃的分离。本专利技术特别涉及通过应力裂纹分离对玻璃的分离。
技术介绍
玻璃分离的常规方法是刻痕和断裂。在该工艺中，通常借助于刻痕轮向玻璃中引入线性断损区。通过施加机械应力，该玻璃于是可以沿着该断损区容易地分离。然而，其中的一个缺点是，由于先前造成的断损区，如此获得的玻璃元件的边缘可能会破损。由于边缘对于拉伸应力下的玻璃的机械应力是特别关键的，因此通过刻痕和断裂来分离玻璃可导致强度明显降低，尤其是在弯曲载荷的情况下。平板玻璃，特别是厚度小于1.2mm，优选小于200微米的薄玻璃和极薄玻璃，在目前通常以长带的形式生产。根据制造工艺，例如当从预成型件重新拉拔玻璃带时，或者当从熔体来拉制时，通常沿着玻璃带的边缘形成增厚的边缘区域，即所谓的边材(Borten)。在生产玻璃带后去除这些边材是有益的；尤其在薄玻璃的情况下，以便方便卷绕到卷上或通常方便进一步加工。由此，可以避免例如由较厚的边材引起较大机械应力的产生或薄玻璃的扭曲或翘曲增加的问题。用于薄玻璃带的连续边缘分离的装置和方法从US2013/0126576A1中获知。利用该装置，借助于刻痕装置向玻璃带中施加初始裂缝。当玻璃带在弯曲的悬浮支撑上沿其纵向方向引导时，其被激光束加热并被流体冷却，从而在玻璃带内诱发热应力。这使得玻璃带从初始裂缝开始沿纵向方向撕裂。WO2011/026074A1描述了在玻璃基板上施加切口的方法。在该方法中，将激光束投射到裂缝上，并且在玻璃表面上前进。此外，将流体流直接投射到玻璃表面上的激光光斑上，使得甚至在激光束产生的温度在玻璃基板的整个厚度上完全平衡之前冷却该玻璃。热应力由此被限制在玻璃基板的厚度的一部分上，并且所产生的切口仅部分地深入玻璃基板的厚度而延伸。通过激光诱发的应力刻痕和断裂产生的玻璃边缘通常没有缺陷或仅具有很少的缺陷，特别是在边缘轮廓的角部。经受弯曲时的玻璃强度及其寿命受到边缘强度的显著影响。在该方面，用激光诱发的应力裂纹分离产生的边缘在原则上应具有高强度，并且由此产生的玻璃板在弯曲应力下应具有相应的高寿命。然而，薄玻璃的断裂测试表明，情况通常并非如此，通过应力裂纹分离产生的边缘可比用传统刻痕和断裂产生的边缘具有更低的强度。在这里，其不仅取决于平均断裂强度，而且实际上断裂概率的分布宽度也是决定性的。如果以某种方式制造的玻璃边缘在原理上具有很大的断裂强度，然而其在样品之间波动很大，则与仅具有较低断裂应力变化的较不稳定的边缘相比，可产生更高的破损概率。CO2激光器优选用于应力裂纹分离工艺。该方法最初开发用于切割厚度为0.5mm至4mm的玻璃。在这里，表面引入的激光束能量旨在于玻璃的顶侧与底侧之间建立温度梯度。通过冷却喷嘴建立推动应力裂纹的必要温度和应力梯度。在将所述方法应用于较薄的玻璃，尤其是厚度小于250μm的玻璃的试验过程中，出现的问题是这些玻璃被迅速(通常在数毫秒内)加热，以致于无法在冷却射流的冲击前维持足够高的温度梯度。另一个问题是应力裂纹产生应力梯度所必需的热能只能通过热源的输出而在辐射几何形状的表面上引入到玻璃中。迄今为止，这通过一定的束几何形状以及通过可调节和可变的输出密度而发生。由于激光光斑在几乎吸收全部激光输出的玻璃表面上的二维扩展，所以不会发生急剧变化的温度梯度。根据局部输出密度和热导率，这些或多或少地扩散。这可导致应力裂纹的推进不能准确地沿预期的路径进行。相反，这同样适用于玻璃表面的靶向冷却。因此，本专利技术的目的是改善用激光诱发的应力裂纹分离产生的玻璃边缘的强度和限定的进展。独立权利要求的主题满足了该目的。在各自的从属权利要求中列举了本专利技术的有益方案。该目的通过特殊的工艺来实现，该工艺最优地分配热能，并且相反地，通过冷却再次去除热能，以产生特别急剧变化的温度梯度。
技术实现思路
如上所述，在极薄玻璃的顶侧与底侧之间难以建立应力梯度。相比之下，根据本专利技术，在玻璃的整个体积上以二维方式产生应力梯度，与上述工艺相比，其因此有效地转动90°，从而还能实现沿着期望的分离线的受控分离。为了将应力梯度施加到玻璃平面中，提供了具有一个有效场或一个有效区的至少一个能量源。待切割的玻璃因此吸收能量并且由于其较薄厚度而被非常快速地加热。热传递在玻璃的体积中同时开始，导致基于根据本专利技术的有效区的特殊形状，在贴近对实际切割提供控制的预定切割的两侧均建立压应力。根据本专利技术，提供了用于分离厚度小于1.2mm，优选厚度在5μm至150μm范围内的薄玻璃的方法，其中所述薄玻璃沿着形成分离线(Trennlinie)的路径逐渐加热，其中所述玻璃的加热通过在所述薄玻璃上的能量源的有效区内的至少一个能量源的能量来进行。所述有效区由此沿着所述分离线移动经过所述薄玻璃。所述有效区在此沿着所述分离线移动经过所述薄玻璃，使得经由通过至少一个能量源加热的玻璃相对于周围玻璃的温度梯度，在玻璃中产生机械应力，由于该机械应力，裂纹沿着所述分离线随着该机械应力扩展；并且其中所述有效区的两个部分区域相对于所述分离线横向隔开，并且在所述有效区中形成切口的边框(einrahmen)，所述分离线穿过该切口，使得在该分离的部分中，所述薄玻璃贴近分离线的区域比所述分离线上的区域被更强烈地加热；并且其中所述有效区成形为使得在所述薄玻璃沿所述分离线移动期间，这些部分区域在所述薄玻璃的移动方向上收敛并且在所述分离线上会合。所述切口朝向前方开口，使得所述玻璃在相对于所述有效区移动期间在所述分离线上仅经过该有效区的边缘一次。因此，所述有效区具有一定的形状，其中在切割过程中首先经过所述玻璃的其前端具有在所提供的分离线处合并的两个向前突出区域。如此，所述有效区在前端处具有所述分离线穿过其中的凸状切口，更确切地说是切口。具体地，本专利技术提供了用于分离厚度小于1.2mm的薄玻璃的方法，其中所述薄玻璃沿着界定分离线的路径逐渐加热；其中所述玻璃的加热通过分别冲击在玻璃上的冲击区域中的两个能量源来进行，从而使之加热。此处所述的两个冲击区域形成有效场或有效区。所述能量源以所述冲击区域相对于分离线在垂直方向上彼此横向偏移的方式被投射到玻璃上。相对于所述分离线成斜线地彼此横向偏移的这些冲击区域相应地导致在与所述分离线成斜线的横向方向上的高应力。这还允许非常精确地沿着预期的分离线可靠地分离具有光滑边缘的极薄玻璃。特别地，该横向应力可增加，原因在于根据本专利技术所述两个冲击区确实相对于分离线成斜线地偏移，但在重叠区域中心重叠。所述分离线或预期路径分别相应地穿过该重叠区域。由于分别因该薄玻璃连续加热或相对于能量源前进而导致通过能量源加热的玻璃与周围玻璃、特别是沿着分离线进入重叠区域的玻璃之间的温差，故在所述玻璃中产生机械应力，由于该机械应力，裂纹随着该机械应力沿该分离线扩展。所述冲击区域的非重叠区进一步确保所述裂纹保持稳定，并且不会散开。所述两个能量源可以以同步的方式冲击到玻璃上。这些冲击区域还与所述切割装置成斜线地并排排列。根据本专利技术的进一步发展，所述区域具有相同的形状和强度。在用能量源加热后，优选随后用冷却射流冷却所述薄玻璃，由此将该冷却射流以使其冲击到所述分离线上的方式投射到该玻璃上。通常，已经通过在所述重叠区域中的加热以及与之伴随的相对于周围玻璃的温差而发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于分离厚度小于1.2mm，优选厚度在5μm至150μm范围内的薄玻璃(1)的方法，其中薄玻璃(1)沿着形成分离线(3)的路径逐渐加热，其中所述玻璃的加热通过在所述薄玻璃(1)上的能量源的有效区内的至少一个能量源的能量来进行，其中所述有效区沿着所述分离线移动经过所述薄玻璃，使得借助于通过至少一个能量源加热的所述玻璃相对于周围玻璃的温度梯度，在所述玻璃中产生机械应力，由于所述机械应力，裂纹(7)沿着分离线(3)随着所述机械应力扩展；并且其中所述有效区的两个部分区域(42，44)相对于分离线(3)横向隔开，并且在所述有效区内形成切口的边框，所述分离线穿过所述切口，使得在该分离的部分中，薄玻璃(1)贴近所述分离线的区域比所述分离线上的区域被更强烈地加热；并且其中所述有效区成形为使得在所述薄玻璃沿所述分离线移动期间，这些部分区域(42，44)在所述薄玻璃的移动方向上收敛并且在所述分离线上会合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.27 DE 102015104801.91.用于分离厚度小于1.2mm，优选厚度在5μm至150μm范围内的薄玻璃(1)的方法，其中薄玻璃(1)沿着形成分离线(3)的路径逐渐加热，其中所述玻璃的加热通过在所述薄玻璃(1)上的能量源的有效区内的至少一个能量源的能量来进行，其中所述有效区沿着所述分离线移动经过所述薄玻璃，使得借助于通过至少一个能量源加热的所述玻璃相对于周围玻璃的温度梯度，在所述玻璃中产生机械应力，由于所述机械应力，裂纹(7)沿着分离线(3)随着所述机械应力扩展；并且其中所述有效区的两个部分区域(42，44)相对于分离线(3)横向隔开，并且在所述有效区内形成切口的边框，所述分离线穿过所述切口，使得在该分离的部分中，薄玻璃(1)贴近所述分离线的区域比所述分离线上的区域被更强烈地加热；并且其中所述有效区成形为使得在所述薄玻璃沿所述分离线移动期间，这些部分区域(42，44)在所述薄玻璃的移动方向上收敛并且在所述分离线上会合。2.根据权利要求1所述的方法，其中薄玻璃(1)沿着形成分离线(3)的路径逐渐加热；其中所述玻璃的加热通过分别冲击在玻璃上的冲击区域(11，12)中的两个能量源(9，10)而进行，其中所述有效区由至少第一和第二冲击区域形成，并且其中所述能量源(9，10)以使得冲击区域(11，12)相对于分离线(3)在垂直方向上彼此横向偏移的方式被引导到所述玻璃上，其中所述两个冲击区域(11，12)在重叠区域(13)中相交，使得分离线(3)穿过该重叠区域(13)，并且由于通过能量源加热的玻璃与周围玻璃、特别是沿着分离线(3)进入所述重叠区域的玻璃之间的温差，在所述玻璃中产生机械应力，由于该机械应力，裂纹(7)随着该机械应力沿分离线(3)扩展。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一和第二能量源以同步方式冲击到所述玻璃上。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在加热之后，随后用冷却射流(5)冷却薄玻璃(1)，由此冷却射流(5)以使其冲击位置(50)位于分离线(3)上的方式被引导到所述玻璃上。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于从薄玻璃带(101)上修剪掉边材(102，103)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述两个冲击区域(11，12)是椭圆形的。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用电磁束、优选激光束作为能量源(9，10)，并且它们的强度分布通过使用孔(25)来阻挡相对于最高强度具有较低强度的各个束的局部区域，而在冲击到薄玻璃(1)上之前改变。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述玻璃由激光束(90，100)作为能量源(9，10)，优选通过CO2激光器的激光束来加热。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述有效区的一部分被掩蔽以在所述薄玻璃上的有效区内形成切口。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于薄玻璃(1)被支撑在由悬浮支撑(21)产生的气垫上或在所述气垫上进行引导，其中所述能量源(9，10)的冲击区域和所述冷却射流(5)的冲击位置位于在由所述气垫支撑的薄玻璃(1)的部分中。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用第二冷却射流(6)，从馈送方向上观察，第二冷却射流(6)的冲击位置(52)位于能量源(9，10)的冲击区域(11，12)上游，使得在向前馈送期间，所述分离线上的薄玻璃(1)的点首先经过所述第二冷却射流的冲击位置(52)，然后经过第一冲击区域(11)，之后经过第二冲击区域(12)，再之后经过第一冷却射流(5)的冲击位置(51)。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用具有70％至100％范围的相对湿度的气溶胶射流或湿气射流作为冷却射流(5)。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用液体射流作为冷却射流(5)。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用小液滴射流作为冷却射流(5)。15.一种装置(2)，其用于分离厚度小于1.2mm，优选厚度在5μm至150μm范围内的薄玻璃(1)，其包含至少一个能量源和如下装置，其使由该能量源提供的能量在所述薄玻璃上的有效区内生效，使得所述有效区的区域内的薄玻璃(1)被加热；并且其中，提供馈送装置(20)以便使薄玻璃(1)和所述有效区相对于彼此沿着预期的分离线(3)移动，使得借助于通过所述能量源加热的玻璃相对于周围玻璃的温差，在所述玻璃中产生机械应力，由于该机械应力，裂纹(7)沿着分离线(3)随着该机械应力扩展；并且其中提供如下装置，其产生具有包含两个部分区域(42，44)的形状的有效区(4)，所述两个部分区域相对于分离线(3)横向隔开，并且在所述有效区中形成切口(4)的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·沃格特，T·罗斯迈耶，D·福特施，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE