用于切割玻璃片的方法和设备技术

本发明专利技术所基于的目的是即使薄玻璃也能够以稳定的处理来可靠地分离。为此，提供了一种方法，其中提供厚度至多为300μm的玻璃片，并且用超短脉冲激光器的脉冲激光束照射玻璃片，其中激光束在玻璃片内的光强度高至使得激光束沿其穿过玻璃片的路径留下丝状损伤，并且其中激光束和玻璃片相对于彼此移动，使得在激光束的脉冲作用下，沿着在玻璃片上延伸的路径将丝状损伤彼此紧邻引入，并且其中在引入丝状损伤期间，在丝状损伤处并且优选在横向于相邻的丝状损伤的路径的方向上作用在玻璃上的拉应力被施加到玻璃片的至少一个表面上，使得在引入丝状损伤期间，玻璃片沿路径分离。玻璃片沿路径分离。玻璃片沿路径分离。

【技术实现步骤摘要】
用于切割玻璃片的方法和设备
[0001]本申请要求申请号为DE102020123928.9的德国申请的优先权，其全部内容并入本文。特别是，申请人保留在本申请中恢复到DE102020123928.9的公开内容的权利和/或要求基于该公开内容的主题的权利。


[0002]本专利技术总体涉及薄玻璃的切割。特别地，本专利技术涉及一种用激光照射切割玻璃的方法和设备。

技术介绍

[0003]薄玻璃的分离标准地使用传统的刻划和断裂工艺进行。这些工艺至少有两个阶段。首先，使用划痕工具(例如划痕轮或金刚石)引入表面损伤，然后通过机械弯曲或引入热机械应力(例如通过CO2激光器)沿着表面损伤分离玻璃板。
[0004]从DE 10 2018 131 179 A1已知一种使用金刚石或类似形状的雕刻工具引入裂纹的切割工艺。使用此工艺可以生产非常坚固的边缘。另一方面，作为刻划工具的金刚石非常敏感并且可能会损坏，尤其是当其放在玻璃上时。
[0005]从US2013/0126576A1、WO2011/026074A1和US6327875B1已知激光诱导的张力
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裂纹
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分离。这些工艺对于薄玻璃通常是不稳定的，因为很难在玻璃的顶部和底部之间建立足够大的温度梯度。此外，即使是最小的温度梯度也会导致不稳定的三维变形(“隆起”)。WO2016/156235A1提出了一种非对称光束波形以获得更陡峭的温度梯度。类似地，WO2016/156234A提供了一种特别的光束波形，其中激光作用域的两个子区域与分界线横向间隔开，并且在分界线延伸穿过的作用域中框出一部分，从而薄玻璃的靠近分界线的区域和在间隔的该部分中的区域将被加热到比分界线上的区域更高的程度。
[0006]此外，DE102017100015A1公开了一种用于分离玻璃基板的方法，其中使用脉冲激光束沿着预定的分离线以彼此相距一定距离的方式在基板中引入损伤，其中选择相邻损伤之间的平均距离以及产生一个损伤的激光脉冲的数量从而使得用于分离基板的断裂应力小于参考应力，并且由此在分离后获得的分离边缘的边缘强度大于取决于相应基板的第二参考应力。在引入损伤后，可以通过施加张力沿分离线分离基板。然而，特别是对于薄基板，存在的问题是强度已经通过穿孔被削弱的玻璃基板在处置(例如运输)期间可能以不确定的方式分离。结果，就边缘轮廓而言，其会以不受控制的方式发生分离，并且因此也可能导致边缘强度降低。原因是薄玻璃由于其固有刚度低，在处置力的作用下容易变形，因此可能会无意中引入比切割所需的力更高的拉应力。特别是，如果这些应力未沿着预先准备好的线起作用，而是与该线成一定角度偏离，则可能会发生不受控制的断裂或边缘强度降低。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是即便是薄玻璃也能够在稳定的工艺中可靠地分离。该问题由独立权利要求的主题解决。在各个从属权利要求中指定了有利的实施例。因此，提供了一
种分离玻璃片的方法，其中
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提供厚度至多为300μm的玻璃片，并且
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用超短脉冲激光器的脉冲激光束照射玻璃片，
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激光束在玻璃片内的光强度高至使得激光束沿其穿过玻璃片的路径留下丝状损伤，并且
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激光束和玻璃片相对于彼此移动，使得在激光束的脉冲作用下，沿着在玻璃片上延伸的路径将丝状损伤彼此紧邻引入，并且其中
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在引入丝状损伤期间，在丝状损伤处并且优选在横向于、特别是垂直于相邻的丝状损伤的路径的方向上作用在玻璃上的拉应力被施加到玻璃片的至少一个表面上，使得
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在引入丝状损伤期间，玻璃片沿路径分离。
[0008]优选地，玻璃片的厚度至多为200μm，更优选至多为100μm。特别地，本专利技术还可以应用于厚度为50μm或更小、特别是至多35μm的非常薄的玻璃片。在一个实施例中，处理厚度为30μm的玻璃片。
[0009]玻璃片应理解为非常薄的玻璃板，由于厚度小，其固有刚度低。
[0010]优选地，如果玻璃片的玻璃相对于激光束的波长是透明的，则激光束可以穿过玻璃片。
[0011]此外，激光束可以用聚焦光学器件聚焦。因此，由于聚焦，激光束在玻璃片内部的光强度可变得足够高，使得激光束沿其穿过玻璃片的路径留下丝状损伤。
[0012]在引入丝状损伤期间施加拉应力可以是在引入细丝的同时施加拉应力。然而，通常可以在与引入多根细丝的时间段重叠的时间段内施加拉应力，从而在此时间重叠期间，同时进行细丝的引入和拉应力的施加。
[0013]为简单起见，以下将丝状损伤简称为细丝。丝状损伤可以是连续的、细的、开放的通路。同样，在材料中可能存在仅细丝状或更确切地说是线性形状的变化。还可行的是混合类型，其中空腔或材料变化沿着线延伸。例如，一种类型可以包括由强激光束的周期性自聚焦产生的以链状方式沿线排列成行的短损伤。
[0014]令人惊讶的是，发现用超短脉冲激光器的脉冲进行穿孔或预损伤的过程可以与分离直接连续进行，因此，这些过程可以以限定的方式组合在共同的工艺步骤中。由此，在玻璃片的玻璃经受限定的拉应力的同时在玻璃上进行穿孔。通过将拉应力与穿孔和由此产生的预弱化相结合，基板可以直接在一种设置或构造中以限定的方式弱化并直接分离。因此，可以使用超短脉冲激光器在一个步骤中实现从已建立的分离过程得到通常和所需的边缘质量。
[0015]特别是在拉应力的影响下，通常在引入新细丝后，裂纹就从一个细丝跳跃到下一个细丝。因此，这不仅消除了带有划痕和随后断裂的分离的通常两个阶段。由于裂纹从细丝到细丝连续移动，也避免了裂纹越过已经引入的细丝行，然后继续以不受控制的方式扩展。这能够很好地控制裂纹的进程。
[0016]如果玻璃片被弯曲以产生横向于路径的拉应力，则将实现对裂纹扩展的特别好的控制。为此，将玻璃片放置在具有突出部的支撑件上，使得玻璃片在突出部上弯曲。优选地，突出部是细长的，其中排列成行的细丝的路径沿着突出部的纵向方向延伸。
[0017]玻璃片的分离尤其还可用于定制具有所需尺寸的玻璃元件。因此，可以通过将玻
璃片与玻璃带分离来进行预处理。那么，因与玻璃带分离而产生的分离边缘不必是高质量的。
[0018]例如，分离边缘不必与玻璃带的边缘严格成直角。由于分离线严格遵循一个接一个排列的细丝的路径，因此，通过激光器支持的分离实现了高度的形状精度。因此，在该方法的一个实施例中提供了：在热成型工艺中生产连续的玻璃带，其中玻璃片与玻璃带分离，并且其中玻璃元件通过引入丝状损伤并将其排列成行而从玻璃片分离。
[0019]在此描述的方法的特别益处是使用直线分界线以及相交分界线。基本上，弯曲的分界线(角半径)也是可以想到的。
[0020]下面，参照附图更详细地解释本专利技术。
附图说明
[0021]图1示出了用于分离玻璃板的设备。
[0022]图2示出了图1中所示设备的变体。
[0023]图3示出了图1所示设备的另外的变体，其具有用于玻璃片的运送装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离玻璃片的方法，其中
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提供厚度为至多300μm的玻璃片(1)，并且
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用超短脉冲激光器(3)的脉冲激光束(5)照射所述玻璃片(1)，
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所述激光束(5)在所述玻璃片(1)内的光强度高至使得所述激光束(5)沿其穿过所述玻璃片(1)的路径留下丝状损伤(9)，并且
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所述激光束(5)和所述玻璃片(1)相对于彼此移动，使得在所述激光束(5)的脉冲作用下，沿着在所述玻璃片(1)上延伸的路径将丝状损伤(9)彼此紧邻引入，并且其中
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在引入所述丝状损伤(9)期间，在所述丝状损伤(9)处并且优选在横向于相邻的丝状损伤(9)的路径(11)的方向上将作用在玻璃上的拉应力施加到所述玻璃片(1)的至少一个表面上，使得
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在引入所述丝状损伤(9)期间，所述玻璃片(1)沿所述路径(11)分离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由分离引起的断裂沿所述路径(11)从一个丝状损伤(9)跳跃到下一个丝状损伤(9)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述玻璃片(1)被弯曲以产生定向为横向于所述路径(11)的拉应力；优选地，其特征还在于以下特征中的至少一个特征：
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将所述玻璃片(1)放置在具有突出部的支撑件(15)上，使得所述玻璃片(1)在所述突出部上弯曲，
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提供具有支撑表面(16)的支撑件(15)，杆(17)放置在所述支撑表面上，所述杆(17)形成细长的突出部，放置的玻璃片(1)在所述突出部上弯曲，
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所述玻璃片(1)在支撑件(15)中的台阶(18)上弯曲，所述玻璃片(1)放置在支撑件(15)上，其中所述丝状损伤(9)沿着路径(11)引入，路径(11)沿所述台阶(18)延伸，
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所述玻璃片(1)借助于运送装置(23)移动，其中所述运送装置(23)被设计成使得所述玻璃片(1)在所述运送装置(23)上弯曲，其中所述玻璃片(1)的弯曲部的弯曲轴线(13)定向为横向于、特别是垂直于所述运送装置(23)的进给方向(24)。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其特征在于，在热成型工艺中生产连续玻璃带，其中将所述玻璃片(1)从所述玻璃带分离，并且其中通过引入所述丝状损伤(9)并将其排列成行而将玻璃元件(2)从所述玻璃片(1)移除。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其特征在于以下特征中的至少一个特征：
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在所述路径(11)的区域中，在所述玻璃片(1)的至少一个表面上产生至少75Mpa、优选至少150Mpa、特别优选至少250Mpa的拉应力，
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施加在所述玻璃片(1)上的最大拉应力为至多750MPa，
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施加的拉应力至多为所述玻璃片(1)的边缘处的平均断裂应力的2/3，特别优选为所述平均断裂应力的一半，
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用牵拉装置(30)横向于所述路径(11)牵拉所述玻璃片(1)，从而在所述玻璃片(1)的两个相对表面上产生拉应力。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其特征在于以...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：