生产玻璃片的方法和由此方法生产的玻璃片及其用途技术

本发明专利技术提供一种生产超薄玻璃片的方法，包括：由熔融玻璃热成型预定厚度在15μm至2mm范围内的连续玻璃带；以根据预定厚度选择的退火速率对玻璃带进行退火；由至少一个超短脉冲激光器产生激光束；使用光束整形光学器件产生激光束的聚焦区域，使聚焦区域比玻璃带的厚度长；使用激光束将由丝状缺陷组成的预定断裂线引入玻璃带中，使得丝状缺陷从玻璃带的一个面延伸到玻璃带的相对面，其中沿预定断裂线彼此间隔地引入丝状缺陷；由此产生垂直于玻璃带的横向预定断裂线和在玻璃带任一侧面的纵向上的纵向预定断裂线，其中边缘均包括加厚滚边；沿着纵向预定断裂线分离滚边，形成边缘；和通过沿着垂直于玻璃带延伸的横向预定断裂线切断而分离玻璃片，形成边缘。

【技术实现步骤摘要】
生产玻璃片的方法和由此方法生产的玻璃片及其用途
本专利技术涉及超薄玻璃片的生产，即玻璃厚度为15μm至2mm的玻璃的生产，所述生产通过用于将预定断裂线引入连续玻璃带中、随后分离与工艺相关的加厚滚边(thickenedbead)以及在玻璃带的横向方向上分离玻璃片的激光成丝(laserfilamentation)进行，所述加厚滚边是在玻璃带的纵向方向上沿着两边缘的任一个边缘(eitheredge)的珠状增厚部。超薄板还包含所谓的玻璃膜。
技术介绍
用于切断滚边和横向分离玻璃带以及可选地与玻璃的后续分离相结合的激光成丝允许玻璃带的前进速率或拉伸速率以及切割过程中的切割速率比砂轮切割更高，例如，滚边和交叉划刻(crossscoring)所能达到的切割速率尤其受到工人必须进行的分离和沉积工艺的限制。此外，激光成丝是一种低颗粒工艺，可以减少污染和玻璃中的划痕。通过使用超短脉冲激光器引入丝来分离玻璃片本身是已知的。相应的方法特别已经在WO2018/020145A1、WO2017/055576A1、US2018/0057390A1和US2017/0120374A1中进行了描述。因翘曲和厚度变化等原因，由于遵守特定几何因素要求超薄玻璃具有特定的最小拉伸速率，因此在高拉伸速率下会导致相当大的退火速率。高退火速率通常导致玻璃中的内应力，这导致切割玻璃时边缘强度降低，因此高退火速率通常是不利的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种特别经济的方法来生产超薄玻璃片，该方法在考虑到不同的退火速率、特别是即使高退火速率的情况下，也保证了通过该方法生产的玻璃片的高边缘强度。该目的通过独立权利要求的主题来实现。在相应的从属权利要求中指明了本专利技术的有利实施例。因此，本专利技术提供了一种用于生产玻璃片的方法，其包括以下步骤：-由熔融玻璃热成型具有预定玻璃厚度在15μm至2mm范围内的连续玻璃带；-以根据预定玻璃厚度选择的退火速率对玻璃带进行退火，退火速率优选地随着玻璃厚度减小而增加，即优选地，玻璃厚度越低，选择的退火速率越高；-通过至少一个超短脉冲激光器产生激光束；-使用光束整形光学器件产生激光束的聚焦区域，使得聚焦区域比玻璃带的玻璃厚度长；-使用激光束将由丝状缺陷组成的预定断裂线引入到玻璃带中，使得丝状缺陷优选地从玻璃带的一个面延伸到玻璃带的相对面，并且其中丝状缺陷沿着预定断裂线彼此间隔开地被引入；-由此产生垂直于玻璃带的横向预定断裂线和沿纵向在玻璃带的两侧的任一侧上的纵向预定断裂线，其中边缘均包括加厚滚边；-沿着纵向预定断裂线分离滚边，从而形成优选具有预定边缘强度的边缘；和-通过沿垂直于玻璃带延伸的横向预定断裂线切断而分离玻璃片，从而形成优选具有预定边缘强度的边缘。激光束可以特别地通过光束整形光学器件整形，以形成Bessel光束。用于根据上述方法生产玻璃片的相应设备优选地包括：-用于由熔融玻璃热成型具有预定玻璃厚度在15μm至2mm范围内的连续玻璃带的装置；-至少一个超短脉冲激光器和产生具有光束轮廓的Bessel光束的光束整形光学器件，该光束轮廓产生的聚焦区域被调节为比玻璃的厚度长，以产生延伸到玻璃带的预定体积中的一定深度的间隔开的丝状缺陷，从而限定垂直于玻璃带的横向预定断裂线以及限定沿玻璃带的纵向在其两侧的任一侧的纵向预定断裂线，其中每个边缘均包括加厚滚边；-用于沿着玻璃带上的预定断裂线的预期路径定位激光束的前进装置；和-退火装置，该退火装置布置成适于在将丝状缺陷引入玻璃带之前、期间和/或之后以根据预定玻璃厚度选择的退火速率对玻璃带进行退火，玻璃厚度越低，所述退火速率优选地越高。此外，可以设置分离装置，该分离装置布置成适于沿纵向预定断裂线分离滚边并通过沿垂直于玻璃带延伸的横向预定断裂线切断而分离玻璃片，从而优选地在各种情况下机械地形成边缘。前进装置对激光束的定位可以通过至少一个以下步骤来实现：移动玻璃带；移动至少一个超短脉冲激光器；移动或调节光束整形光学器件。优选的玻璃厚度等于或小于100μm，小于70μm，等于或小于50μm，等于或小于30μm，或小于20μm。玻璃带优选地在下拉工艺中快速拉伸，优选地以每分钟1米至每分钟50米的速率拉伸。但是，该方法不限于下拉工艺。拉伸还可以通过溢流熔融工艺或其他适合于生产薄玻璃带的工艺来完成。根据一个实施例，在玻璃带已经偏转成水平之后，优选地在下拉工艺期间执行引入由丝状缺陷组成的预定断裂线。玻璃带优选地被快速退火；特别地，可以采用等于或大于40K/s的退火速率。特别地，退火速率甚至可以明显更高，优选地等于或大于100K/s，最优选地等于或大于150K/s，或者甚至等于或大于200K/s。根据本专利技术的一个实施例，玻璃带以取决于厚度的退火速率进行退火，优选地以(1/d)·4500K/(s·μm)至(1/d)·9000K/(s·μm)范围内的退火速率进行退火，其中d是玻璃带的厚度。因此优选地，玻璃带的预定厚度越小，选择的退火速率越高，而玻璃带的预定厚度越大，降低/减小退火速率。为了提供边缘与玻璃带的后续可靠和容易的分离以及各个玻璃片的分离，玻璃带优选地在引入预定断裂线之前以大约玻璃转变温度、优选地以低于软化点的温度、最优选地以低于玻璃转变温度的温度进行退火。可选地，为了优化该方法，可以在引入预定断裂线期间和/或之后对玻璃带进行额外的退火。在该方法的优选实施例中，退火在退火炉中进行，特别是使用加热元件进行，或通过吹入或喷射退火流体、特别是空气、其他气态介质或气溶胶来进行。在后一种情况下，可以例如通过控制退火流体的流速来控制退火速率或使退火速率适合玻璃带温度和前进速率的工艺参数，以防止玻璃带中的不期望的应力。根据特别优选的方面，使用光束整形光学器件选择性地调节玻璃中的强度分布以及因此还调节丝状缺陷的形状。为此目的，优选地使用合适的光束整形光学器件来调节光束轮廓，使得激光束在预定断裂线的方向上的光强度或尺寸大于其在横向于预定断裂线的方向上的光强度或尺寸。在该方法的另一优选实施例中，光束整形光学器件用于产生具有优选侧向的光束轮廓，优选地为以下中的任何一种：椭圆形、柳叶刀形、水滴形光束轮廓或包括两个间隔开的光束的光束轮廓(例如，双Bessel光束的形式)、或者菱形、哑铃形、楔形或点状光束轮廓，或者包括主光束和较低强度卫星束的光束轮廓。这样，在切断边缘并分离玻璃片之后，几乎可以得到任何轮廓，并且具有特别高的边缘质量和边缘强度。优选地，设置超短脉冲激光器的前进速率和重复频率，使得以不大于玻璃厚度的间距彼此间隔开地引入丝状缺陷。丝状缺陷彼此之间的平均间距优选为1μm至10μm，优选为3μm至8μm。在生产玻璃片的方法的优选实施例中，引入预定断裂线的顺序是：首先横向于玻璃带引入预定断裂线，从而产生横向预定断裂线，然后沿玻璃带任一侧面的纵向引入预定断裂线，其中边缘各包括加厚滚边，以便产生纵向预定断裂线。以此方式，在已经引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产玻璃片(2)的方法，包括以下步骤：/n-由熔融玻璃(10)热成型具有预定玻璃厚度(d)在15μm至2mm范围内的连续玻璃带(4)；/n-以根据所述预定玻璃厚度(d)选择的退火速率对所述玻璃带(4)进行退火；/n-由至少一个超短脉冲激光器(16)产生激光束(20)；/n-使用光束整形光学器件产生所述激光束(20)的聚焦区域(22)，使得所述聚焦区域(22)比所述玻璃带(4)的玻璃厚度长；/n-使用所述激光束(20)将由丝状缺陷(14)组成的预定断裂线(12)引入所述玻璃带(4)中，使得所述丝状缺陷(14)优选地从所述玻璃带(4)的一个面(51)延伸到所述玻璃带(4)的相对面(52)，且其中所述丝状缺陷(14)沿所述预定断裂线(12)彼此间隔开地被引入；/n-由此产生垂直于所述玻璃带(4)的横向预定断裂线(121)和沿所述玻璃带(4)的任一侧面的纵向的纵向预定断裂线(122)，其中边缘各自包括加厚滚边(13)；/n-沿着所述纵向预定断裂线(122)分离所述滚边(13)，从而形成边缘(30)；和/n-通过沿着垂直于所述玻璃带(4)延伸的所述横向预定断裂线(122)切断而分离玻璃片(2)，从而形成所述边缘(30)。/n...

【技术特征摘要】
20191028 DE 102019129036.81.一种用于生产玻璃片(2)的方法，包括以下步骤：
-由熔融玻璃(10)热成型具有预定玻璃厚度(d)在15μm至2mm范围内的连续玻璃带(4)；
-以根据所述预定玻璃厚度(d)选择的退火速率对所述玻璃带(4)进行退火；
-由至少一个超短脉冲激光器(16)产生激光束(20)；
-使用光束整形光学器件产生所述激光束(20)的聚焦区域(22)，使得所述聚焦区域(22)比所述玻璃带(4)的玻璃厚度长；
-使用所述激光束(20)将由丝状缺陷(14)组成的预定断裂线(12)引入所述玻璃带(4)中，使得所述丝状缺陷(14)优选地从所述玻璃带(4)的一个面(51)延伸到所述玻璃带(4)的相对面(52)，且其中所述丝状缺陷(14)沿所述预定断裂线(12)彼此间隔开地被引入；
-由此产生垂直于所述玻璃带(4)的横向预定断裂线(121)和沿所述玻璃带(4)的任一侧面的纵向的纵向预定断裂线(122)，其中边缘各自包括加厚滚边(13)；
-沿着所述纵向预定断裂线(122)分离所述滚边(13)，从而形成边缘(30)；和
-通过沿着垂直于所述玻璃带(4)延伸的所述横向预定断裂线(122)切断而分离玻璃片(2)，从而形成所述边缘(30)。


2.根据权利要求1所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述玻璃带(4)以等于或大于40K/s、优选地等于或大于100K/s、最优选地等于或大于150K/s或者等于或大于200K/s的退火速率进行退火。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述玻璃带(4)以(1/d)·4500K/(s·μm)至(1/d)·9000K/(s·μm)范围内的退火速率进行退火，其中d是所述玻璃带(4)的厚度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，在引入所述预定断裂线(12)之前，以大约玻璃转变温度、优选地以低于软化点的温度、最优选地以低于所述玻璃转变温度的温度，对所述玻璃带(4)进行退火，并且其中可选地在引入所述预定断裂线(12)期间和/或之后进一步进行所述玻璃带(4)的退火。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述退火在退火炉(27)中进行，特别地使用加热元件进行。


6.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述激光束(20)的光束轮廓被整形为使得所述激光束(20)在所述预定断裂线(12)的方向上的尺寸比在垂直于所述预定断裂线(12)的方向上的尺寸更大。


7.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述光束整形光学器件(18)用于产生具有优选侧向的光束轮廓，优选地为椭圆形光束轮廓(32)或水滴形光束轮廓(32)或双光束形式的光束轮廓或菱形光束轮廓(35)或哑铃形光束轮廓(36)或楔形光束轮廓(37)或包含主光束和较小强度或尺寸的卫星光束的光束轮廓(38)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述光束整形光学器件(18)用于对所述激光束(20)进行整形，使得所述激光束(20)的聚焦区域(22)在沿着所述预定断裂线的方向上的尺寸比垂直于所述预定断裂线的方向上的尺寸大1.3至5倍，优选地1.5倍至4倍。


9.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，使用具有相对于垂直于前进方向的反射不对称的光束轮廓的激光束(20)引入所述丝状缺陷(14)。


10.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，所述丝状缺陷(14)以彼此之间不大于所述玻璃厚度(d)的间距、优选地以相邻丝状缺陷(14)之间为1μm至10μm、优选地为3μm至8μm的平均间距被引入。


11.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，引入所述预定断裂线(12)的顺序为：首先横向于所述玻璃带(4)的所述预定断裂线(12)被引入以产生所述横向预定断裂线(121)，然后在所述玻璃带(4)的纵向上的所述预定断裂线(12)被引入以产生所述纵向预定断裂线(122)。


12.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，使用多个超短脉冲激光器(16)，其中至少一个第一超短脉冲激光器(16)引入所述横向预定断裂线(121)且至少一个第二超短脉冲激光器(16)引入所述纵向预定断裂线(122)。


13.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产玻璃片(2)的方法，其中，生产的玻璃片(4)具有边缘(30)，所述边缘(30)具有取决于退火的边缘强度系数KGK，所述边缘强度系数KGK满足以下公式：KGK＝KG/K或KG＝KGK*K，其中KG表示强度值，以MPa为单位，且K表示退火速率，以K/s为单位；其中
对于至少30μm的玻璃厚度(d)，所述取决于退火的边缘强度系数KGK大于0.2MPa·s/K，优选地大于0.5MPa·s/K；
对于至少50μm的玻璃厚度(d...

【专利技术属性】
技术研发人员：KP·库尔克，M·库兹，A·奥特纳，O·克劳森，
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