BR112017028312B1

BR112017028312B1 - Método para cortar uma camada de vidro e uso de camada de vidro

Info

Publication number: BR112017028312B1
Application number: BR112017028312-3A
Authority: BR
Inventors: Jürgen Boker; Li-Ya Yeh
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2022-10-11
Also published as: RU2694089C1; CN106604898B; EP3334697B1; BR112017028312A2; PL3334697T3; KR20180030579A; CN106604898A; HUE057430T2; US20180186678A1; KR102077667B1; EP3334697A1; JP6552717B2; US10759690B2; JP2018525309A; ES2893949T3; WO2017025550A1; CA2991444C; MX2018001587A; CA2991444A1

Abstract

MÉTODO PARA CORTAR UMA CAMADA DE VIDRO FINA. A presente invenção relaciona-se a um método para cortar uma camada de vidro (1) tendo uma primeira superfície (I) e uma segunda superfície (II), pelo menos compreendendo: a) mover um primeiro feixe de laser (2), que é gerado por um laser pulsado, ao longo de uma linha de corte (L), em que modificações de material são produzidas no interior da camada de vidro (1) entre a primeira superfície (I) e a segunda superfície (II); b) mover um segundo feixe de laser (3) ao longo da linha de corte (L), em que a camada de vidro (1) é aquecida pela radiação de laser; c) esfriar a camada de vidro (1) ao longo da linha de corte (L), em que a camada de vidro (1) se fratura ao longo da linha de corte (L).

Description

[0001] A invenção relaciona-se a um método para cortar uma camada de vidro fina, um dispositivo satisfatório para esse fim, e o uso de uma camada de vidro cortada pelo método.

[0002] O termo "camadas de vidro finas" tipicamente significa camadas de vidro com uma espessura até aproximadamente 1,5 mm"; camadas de vidro ultra-finas", aquelas com uma espessura até aproximadamente 0,3 mm. Camadas de vidro ultra- finas podem, porém, também ter espessuras menos de 0,1 mm. Camadas de vidro ultra-finas são, em particular, usadas em equipamento eletrônico, por exemplo, como uma cobertura de visor. Além de um peso baixo, elas são distinguidas, em particular, pela sua alta flexibilidade como filme. Camadas de vidro ultra-finas são, como resultado, usadas em particular em componentes flexíveis, por exemplo, em células solares de filme fino flexíveis, elementos de OLED ou para elementos de vidraça ativa como filme com propriedades eletricamente comutáveis. Outras aplicações são, por exemplo, dispositivos médicos, e sensores.

[0003] Camadas de vidro finas e ultra-finas podem, porém, também serem usadas no campo de vidraças de janela, em particular como componentes de vidraças compostas. Quando tais vidraças compostas são usadas no setor automotivo, o peso de veículo pode ser reduzido, que pode, por exemplo, resultar em uma economia de combustível ou capacidade de bateria.

[0004] Há uma necessidade para métodos de processamento para camadas de vidro finas e ultra-finas, que difere nas suas propriedades de processamento técnicas de vidraças de vidro mais grossas, tal que métodos de corte de vidro mecânicos convencionais são frequentemente inadequados. Isto é especialmente verdade para camadas de vidro ultra-finas, no caso de qual corte ao tamanho pode resultar em uma borda cortada áspera com micro-rachaduras e outro dano, e processamento de borda subsequente, como é habitual com vidraças de vidro mais grossas, é impossível devido à baixa espessura. Métodos de corte a laser produzem um resultado melhor e eles foram usados em camadas de vidro finas e ultra-finas, como, por exemplo, em WO 2012/067042 A1 e WO 2013/050166 A1.

[0005] US 2013/0126573 A1 expõe um método para cortar camadas de vidro. Por irradiação de uma camada de vidro com um laser pulsado focalizado no interior da camada de vidro com uma duração de pulso menos que 100 ps, um ponto de rompimento predeterminado é produzido na forma da linha de corte desejada. A radiação de laser resulta em modificações internas da microestrutura das camadas de vidro (denominados "filamentos") que estão arranjadas ao longo da linha de corte e debilita a estrutura, assim formando o ponto de rompimento predeterminado. O rompimento real da camada de vidro é subsequentemente feito através de pressão mecânica.

[0006] O rompimento de vidro através de pressão mecânica pode ser integrado em um processo de produção em massa industrial só com dificuldade desde que, como uma regra, deve ser feito manualmente. Adicionalmente, há limites para a curvatura máxima da linha de corte desde que as ferramentas para exercer a pressão não podem ser projetadas tão elaboradamente quanto desejado. Quando várias vidraças menores são para serem cortadas de uma vidraça grande, raios pequenos de curvatura e distâncias pequenas entre linhas de corte de padrões de corte adjacentes são, porém, necessários para evitar desperdício de material excessivo. No caso de vidro ultra-fino, estas dificuldades ocorrem um grau particularmente alto devido à fragilidade associada com a baixa espessura de vidro. Assim, um processo de separação de vidro efetivo sem contato mecânico direto com o vidro é desejável.

[0007] WO 2014/075995 A2 expõe outro método para cortar camadas de vidro, em que o ponto de rompimento predeterminado é produzido na forma de denominados "filamentos". A fim de evitar o dano indesejável à camada de vidro associada com filamentação, é proposto executar o método em uma atmosfera protetora de baixo íon de OH.

[0008] US 2015/0034613 A1 expõe outro método para cortar camadas de vidro. O ponto de rompimento predeterminado também é produzido aqui através de filamentação por um laser focalizado fora da camada de vidro. O rompimento real da camada de vidro pode ser feito através de irradiação com outro laser. Este método é, porém, particularmente inutilizável em vidro ultra-fino desde o aquecimento forte com o segundo laser resulta em deformações na camada de vidro ultra-fina.

[0009] O objetivo da presente invenção é prover um método melhorado para cortar uma camada de vidro fina ou ultra-fina e um dispositivo satisfatório para esse fim. O método deveria resultar nas bordas cortadas possíveis mais lisas, ter um baixo risco de dano de vidro, e habilitar linhas de corte com curvatura forte.

[0010] O objetivo da presente invenção é realizado de acordo com a invenção por um método para cortar uma camada de vidro de acordo com a reivindicação independente 1. Concretizações preferidas emergem das sub-reivindicações.

[0011] A camada de vidro tem uma primeira superfície e uma segunda superfície, como também uma borda lateral circunferencial. O método de acordo com a invenção para cortar a camada de vidro compreende pelo menos as etapas de processo seguintes: a. Mover um primeiro feixe de laser, que é gerado por um laser pulsado, ao longo de uma linha de corte, em que modificações de material são produzidas no interior da camada de vidro entre a primeira superfície e a segunda superfície; b. Mover um segundo feixe de laser ao longo da linha de corte, em que a camada de vidro é aquecida pela radiação de laser; e c. Esfriar a camada de vidro ao longo da linha de corte, em que a camada de vidro se fratura ao longo da linha de corte.

[0012] A vantagem do método de acordo com a invenção consiste em que o corte é executado sem as etapas de processamento mecânico (tal como quebrar através de pressão mecânica). Assim, a camada de vidro é cortada à parte de uma maneira suave tal que bordas cortadas lisas se formem sem dano aborrecido. O método também é bem adequado para processamento automatizado. O esfriamento da camada de vidro produz tensões adequadas no vidro e simultaneamente previne aquecimento excessivo pelo segundo feixe de laser tal que, até mesmo com camadas de vidro ultra-finas, deformações de vidro indesejáveis podem ser prevenidas efetivamente. Desde que nenhuma pressão mecânica com ferramentas satisfatórias tem que ser exercida para quebrar o vidro, raios de curvatura muito pequenos das camadas vidro cortadas podem ser realizados. Foi demonstrado que raios de curvatura de menos de 2 mm podem ser produzidos sem problemas, que não é possível confiantemente com rompimento mecânico. Também é possível realizar linhas de corte com só uma distância pequena entre eles. Quando sub-regiões são para serem cortadas de uma camada de vidro de grande área, isto é possível com só uma perda muito pequena de material (desperdício).

[0013] A borda de vidro cortada de acordo com a invenção tem uma resistência de borda na gama de aproximadamente 100 MPa a 200 MPa, por exemplo, aproximadamente 120 MPa (de acordo com o teste de dobra de quatro pontos padronizado conhecido à pessoa qualificada na técnica) e é assim comparável em sua estabilidade a uma borda mecanicamente aterrada de acordo com a técnica anterior, como é habitual com vidraças de vidro mais grossas.

[0014] Etapas de processamento subsequentes, tal como esmerilhamento de borda, são, consequentemente, desnecessárias, como resultado de que os custos de processo e o risco de quebra de vidro são reduzidos.

[0015] Em uma concretização vantajosa, o contorno da camada de vidro cortada tem raios de curvatura menos de 2 mm. Em outra concretização vantajosa, a distância entre linhas de corte diferentes é menos de 5 mm. Tais valores não podem ser alcançados com métodos de rompimento mecânico.

[0016] A camada de vidro a ser cortada vantajosamente tem uma espessura menos que ou igual a 1,5 mm (vidro fino). Camadas de vidro com tais espessuras podem ser cortadas sem problemas usando o método de acordo com a invenção. Em uma concretização preferida, a camada de vidro tem uma espessura menos que ou igual a 0,3 mm (vidro ultra-fino), por exemplo, de 0,03 mm a 0,3 mm, ou de 0,05 mm a 0,15 mm, particularmente preferivelmente menos que ou igual a 0,1 mm. Com tais baixas espessuras, as vantagens do método assumem significação especial. Métodos com etapas de processamento mecânico, em particular rompimento mecânico do vidro, resultam, com vidro ultra-fino, em bordas de fratura sujas. Métodos com corte a laser sem esfriamento subsequente resultam em deformações, especialmente com camadas de vidro ultra-finas.

[0017] A camada de vidro pode ser pré-estressada termicamente ou quimicamente, pré-estressada parcialmente ou não pré-estressada. Em uma concretização preferida, a camada de vidro não é pré-estressada. Em particular com tais camadas de vidro, a produção de tensões por aquecimento e esfriamento é necessária para resultar na fratura.

[0018] No método de acordo com a invenção, primeiro, modificações de material internas são produzidas na camada de vidro com um laser pulsado. Estas modificações de material são conhecidas como denominados "filamentos". Filamentos individuais são alinhados ao longo da linha de corte e preferivelmente espaçados à parte um do outro. Como para o mecanismo da produção de filamento, os inventores assumem que devido ao efeito Kerr não linear, uma auto-focalização do feixe de laser ocorre, por meio de que uma densidade de potência mais alta é alcançada. Devido a esta densidade de potência alta, o filamento se desenvolve como resultado de ionização de multi-fotons, ionização de campo, e ionização de impacto de elétrons. O plasma de elétrons assim gerado resulta, em troca, em perda de foco como um contrapeso para a auto-focalização. A interação de focalização e perda de foco durante a passagem da radiação de laser pela camada de vidro para gerar um filamento resulta no fato que cada estrutura de filamento tem uma série de pontos de focalização e perda de foco alternados que se estende ao longo da direção de feixe do feixe de laser, preferivelmente perpendicular às superfícies da camada de vidro. Para uma discussão mais detalhada do mecanismo assumido, referência é feita a US 2013/0126573 A1, em particular parágrafos [0043] a [0048], também a W. Watanabe: "Femtosecond Filamentary Modifications in Bulk Polymer Materials" (Física de Laser, fevereiro de 2009, Vol. 19, No. 2, páginas 342 - 345), F. Piao, W. G. Oldham, E. E. Haller: "Ultraviolet-induced densification of fused silica (J. of App. Phys. Vol. 87, No. 7, 2000), F. Ahmed et al.: "Display glass cutting by femtosecond laser induced single shot periodic void array" (Física Aplicada A, 2008, No. 93, páginas 189-192), e S. Rezaei: "Burst-train generation for femtosecond laser filamentation-driven micromachining", Tese de Mestres, Universidade de Toronto, 2011.

[0019] As modificações de material produzidas pelo primeiro feixe de laser incluem, em particular, regiões locais de densidade aumentada, que são criadas pela auto-focalização da radiação de laser descrita.

[0020] O primeiro feixe de laser é movido ao longo de uma linha de corte desejada. O laser produz um enfraquecimento de material ao longo da linha de corte, que forma um ponto de rompimento predeterminado para o processamento adicional. Preferivelmente, neste processo, a primeira superfície e a segunda superfície da camada de vidro não são danificadas, isto é, não providas com um arranhão, um entalhe, ou similar. O primeiro feixe de laser preferivelmente não resulta em remoção de material na primeira e segunda superfícies. Ao invés, o feixe de laser produz um encordoamento junto de modificações micro-estruturais de material no interior da camada de vidro ao longo da linha de corte, denominados "filamentos". Cada um destes filamentos é produzido por uma série de pulsos de laser. Por controle apropriado da radiação de laser, tal série de pulsos de laser é emitida sobre a camada de vidro durante o movimento do feixe de laser ao longo da linha de corte a intervalos satisfatórios, normalmente periódicos. Uma tal série de pulsos de laser é frequentemente chamada um "trem de pulsos" ou "salva de pulsos". Cada trem de pulso produz um filamento na camada de vidro. Assim, um encordoamento junto de filamentos é formado ao longo da linha de corte, em que filamentos adjacentes têm espaço entre eles. Métodos para gerar tais trens de pulsos espaçados são conhecidos à pessoa qualificada na técnica, por exemplo, por meio de um denominado "gerador de salva". Movendo a radiação de laser pulsada, um rastro de tais filamentos mutuamente espaçados é gerado ao longo da linha de corte, criando a linha de rompimento predeterminada. A camada de vidro é perfurada, por assim dizer, pelos filamentos. A modificação de material pode ser considerada como um aumento local em densidade, que está associado com um índice refrativo diferente.

[0021] Em uma concretização preferida, o foco do primeiro feixe de laser está posicionado entre a primeira superfície e a segunda superfície da camada de vidro, antes de ser movido ao longo da linha de corte. Assim, filamentos internos particularmente bons podem ser produzidos sem danificar as superfícies.

[0022] Em uma concretização vantajosa, o primeiro feixe de laser é produzido por um laser pulsado com um comprimento de pulso menos de 10 ps, preferivelmente menos de 10 ps, particularmente preferivelmente menos de 1 ps, particularmente preferivelmente menos de 500 fs. Tais pulsos curtos são particularmente vantajosos em termos da auto-focalização da radiação.

[0023] Desde que penetração da camada de vidro através de radiação de laser é essencial para produzir as modificações de material internas, um comprimento de onda da radiação de laser à qual a camada de vidro é substancialmente transparente é selecionado preferivelmente. A camada de vidro preferivelmente tem, no comprimento de onda de laser usado, transmitância de pelo menos 80%, particularmente preferivelmente pelo menos 90%. Para camadas de vidro habituais, um laser na gama visível, na gama de UV próxima, ou na gama de IR pode ser usado, por exemplo, na gama de 300 nm a 2500 nm, preferivelmente de 300 nm a 1100 nm, particularmente preferivelmente de 300 nm a 800 nm. Em uma concretização particularmente vantajosa, o primeiro feixe de laser tem um comprimento de onda de 300 nm a 500 nm, preferivelmente de 320 nm a 400 nm, por exemplo, 355 nm. Isto é, por um lado, vantajoso em termos da transparência de camadas de vidro habituais, e, por outro, em termos da disponibilidade comercial de sistemas de laser satisfatórios e econômicos. O primeiro feixe de laser é gerado preferivelmente por um laser de estado sólido com comutação Q.

[0024] A taxa de repetição (frequência de pulso) do primeiro feixe de laser é preferivelmente de 10 kHz a 1 MHz, particularmente preferivelmente de 20 kHz a 500 kHz, por exemplo, 25 kHz ou 100 kHz. Resultados bons são alcançados assim. Porém, em princípio, frequências de pulso até mesmo significativamente mais altas podem ser usadas, por exemplo, até 100 MHz.

[0025] A potência do laser para gerar o primeiro feixe de laser é preferivelmente de 5 W a 200 W, particularmente preferivelmente de 20 W a 100 W. A energia de pulso é preferivelmente de 4μ J a 500 μ J.

[0026] Pela seleção de frequência e potência de pulso, é possível influenciar a profundidade de material à qual os filamentos se estendem. Preferivelmente, os filamentos deveriam se estender através de pelo menos 40%, particularmente preferivelmente pelo menos 50%, mais particularmente preferivelmente pelo menos 60% da espessura da camada de vidro, a partir da superfície a camada de vidro pela qual a radiação de laser penetra na camada de vidro. Então, o ponto de rompimento predeterminado é vantajosamente pronunciado e a separação de material subsequente é eficiente. No caso de camadas de vidro finas e ultra-finas, os filamentos preferivelmente se estendem ao longo da espessura inteira da camada de vidro.

[0027] A série de pulsos de laser preferivelmente corrente periodicamente (trens de pulsos), em que cada série produz um filamento é emitida com uma taxa de repetição de preferivelmente menos de 1 kHz, por exemplo, na gama de 200 Hz a 800 Hz. Cada trem de pulsos consiste em preferivelmente pelo menos 5 pulsos, por exemplo, na gama de 5 a 15 pulsos.

[0028] A velocidade de movimento do primeiro feixe de laser ao longo da linha de corte é preferivelmente de 50 mm/s a 1000 mm/s, por exemplo, de 100 mm/s a 500 mm/s.

[0029] A distância entre filamentos adjacentes pode ser definida pela seleção da velocidade de movimento da radiação de laser e a taxa de repetição dos trens de pulsos. A distância é preferivelmente menos de 1 mm, particularmente preferivelmente menos que 100 μ m, mais particularmente preferivelmente menos que 20 μ m, por exemplo, de 1 μ m a 10 μ m. Um enfraquecimento de material vantajoso é alcançado assim. Aqui, o termo "distância" significa a distância mínima entre os filamentos adjacentes aos limites exteriores. A dimensão dos filamentos perpendicular à direção de radiação é, por exemplo, de 1 μ m a 50 μ m ou de 2 μ m a 10 μ m.

[0030] O primeiro feixe de laser é preferivelmente focalizado na superfície de vidro por meio de um elemento ou sistema óptico. A dimensão do foco perpendicular à direção de radiação pode, por exemplo, ser 10 μ m ou até mesmo menos.

[0031] Foi demonstrado que com desempenho inadequado do processo, bolhas que afetam negativamente as bordas cortadas podem se desenvolver no vidro como um efeito colateral. Este risco pode ser reduzido não mantendo a energia dos pulsos de laser de um trem de pulsos constante, mas reduzindo isto durante o processo. Alternativamente ou adicionalmente, também é possível não manter o intervalo temporal entre os pulsos constante, mas alonga-lo durante o trem de pulsos. A energia de pulso deveria se mover na gama de 4 μ J a 500 μ J e o intervalo de tempo entre dois pulsos sucessivos deveria estar na gama de 50 vezes a 5000 vezes o comprimento de pulso.

[0032] Depois que a linha de rompimento predeterminada foi gerada pelo primeiro feixe de laser, o rompimento real da camada de vidro é efetuado por um segundo feixe de laser. O segundo feixe de laser é movido ao longo da linha de corte através da primeira superfície, resultando em um aquecimento da camada de vidro na região da linha de corte. A camada de vidro é então esfriada ao longo da linha de corte, por qual meio a camada de vidro se fratura ao longo da linha de corte como resultado das tensões térmicas produzidas. A combinação de um segundo feixe de laser e esfriamento produz tensões adequadas para cortar camadas de vidro até mesmo ultra-finas menos de 0,3 mm de espessura.

[0033] A sequência temporal das etapas de processo não significa que a irradiação com o primeiro laser deve ser completada ao longo da linha de corte inteira antes que a irradiação com o segundo laser comece, ou que a irradiação com o segundo laser deve ser completada ao longo da linha de corte inteira antes que o esfriamento comece. Ao invés, enquanto o primeiro feixe de laser ainda está se movendo através da linha de corte, é possível já começar a irradiação das regiões já varridas pelo primeiro feixe de laser com o segundo feixe de laser. Também é possível, enquanto o segundo feixe de laser ainda está se movendo através da linha de corte, já começar o esfriamento das regiões da linha de corte já varridas pelo segundo feixe de laser. Em particular, esta última variante mencionada é vantajosa porque não deveria passar tempo demais entre aquecimento pelo segundo feixe de laser e esfriamento rápido para produzir as tensões térmicas necessárias. Preferivelmente, um meio (dispositivo) para esfriar está arranjado atrás do segundo feixe de laser na direção de movimento, e o segundo feixe de laser e o meio para esfriamento são movidos à mesma velocidade ao longo da linha de corte.

[0034] A camada de vidro é aquecida ao longo da linha de corte pela radiação de laser. Consequentemente, radiação de laser com um comprimento de onda para qual a camada de vidro tem um coeficiente alto de absorção é particularmente satisfatória. Por esta razão, radiação de laser na gama de infravermelho central é particularmente satisfatória. A radiação de laser tem, por exemplo, um comprimento de onda de 800 nm a 20 μ m, preferivelmente de 1 μ m a 20 μ m, particularmente preferivelmente de 5 μ m a 15 μ m. Particularmente satisfatório é um laser de CO2, tipicamente com um comprimento de onda de 9,4 μ m ou 10,6 μ m. Bons resultados também são obtidos, por exemplo, com um laser de Nd:YAG. Um laser de diodo ou laser de estado sólido pode, porém, também ser usado, por exemplo.

[0035] O laser para gerar o segundo feixe de laser é preferivelmente operado no modo de onda contínua (CW). Foi mostrado que bom aquecimento da camada de vidro é alcançado assim. Além disso, a operação de onda contínua é tecnicamente mais simples para implementar do que a operação pulsada.

[0036] Em uma concretização preferida, o segundo feixe de laser é focalizado sobre uma das superfícies da camada de vidro. A focalização facilita executar o método. Porém, uma focalização particularmente forte ou precisa não é exigida para obter o aquecimento necessário.

[0037] O segundo feixe de laser é preferivelmente focalizado na superfície de vidro por meio de um elemento ou sistema óptico, em que, preferivelmente, um perfil de feixe comprido, aproximadamente oval é produzido, por exemplo, com uma lente cilíndrica. O eixo mais longo do perfil de feixe comprido está preferivelmente alinhado na direção da linha de corte. O comprimento do perfil de feixe na superfície de vidro é preferivelmente de 1 mm a 50 mm; a largura é preferivelmente de 100 μ m para 1 mm. Com isto, resultados particularmente bons são obtidos, em particular em termos de uma borda cortada limpa. O comprimento focal do elemento óptico é, por exemplo, de 100 mm a 250 mm. Com isto, resultados bons são obtidos. O perfil de feixe comprido também pode ser produzido por varredura de laser. Outros perfis de feixe, por exemplo, circular, também podem ser usados.

[0038] O segundo feixe de laser é preferivelmente movido com uma velocidade de 1 m/min a 30 m/min, particularmente preferivelmente de 5 m/min a 20 m/min através da superfície de vidro, particularmente preferivelmente de 10 m/min a 15 m/min. Assim, resultados particularmente bons são obtidos. A potência do segundo feixe de laser (saída) é preferivelmente de 30 W a 1 kW, por exemplo, de 50 W a 100 W. Com tais potências, aquecimento adequado da camada de vidro pode ser alcançado. Porém, potências significativamente mais altas também podem ser usadas.

[0039] O movimento do primeiro e segundo feixes de laser e do refrigerante ao longo da linha de corte pode, em princípio, ser feito por movimento da camada de vidro e/ou por movimento da radiação de laser e do refrigerante. Para movimento dos feixes de laser através de uma camada de vidro (em particular, estacionária), dispositivos de laser conhecidos per se são satisfatórios, no caso mais simples, um ou uma pluralidade de espelhos inclináveis. A radiação de laser também pode, por exemplo, ser movida por movimento de um guia de onda óptico, por exemplo, uma fibra de vidro, através da superfície de vidro. Porém, pode ser mais simples e, consequentemente, preferível deixar o refrigerante estacionário e somente mover a vidraça de vidro.

[0040] Depois de aquecer, a superfície de vidro é esfriada. Por meio do aquecimento e esfriamento sucessivos, tensões térmicas são produzidas ao longo da linha de corte, resultando automaticamente, no caso de camadas de vidro finas ou ultra-finas, na quebra desejada. Além disso, o esfriamento previne deformações do vidro aquecido, em particular no caso de camadas de vidro ultra-finas. O esfriamento é preferivelmente feito impactando a superfície de vidro com um refrigerante gasoso e/ou líquido ao longo da linha de corte. A invenção não está limitada a refrigerantes específicos. Refrigerantes preferidos são gás e/ou água esfriada, desde que tal esfriamento é simples de realizar e econômico. Gases satisfatórios são, por exemplo, gás carbônico ou nitrogênio.

[0041] O refrigerante é preferivelmente trazido, por meio de um bocal, ao longo da linha de corte sobre a superfície de vidro. O bocal é preferivelmente movido através da superfície de vidro à mesma velocidade atrás do segundo feixe de laser. A diferença de tempo entre o aquecimento da camada de vidro por meio de radiação de laser e o esfriamento ("têmpera") da camada de vidro é preferivelmente de 10 ms a 500 ms, particularmente preferivelmente de 50 ms a 100 ms. Tensões térmicas particularmente satisfatórias são produzidas, resultando em uma fratura efetiva com bordas de rompimento limpas.

[0042] Uma vantagem do método de acordo com a invenção é que ele pode ser integrado de uma maneira simples em produção em massa industrial, em que camadas de vidro ultra-finas tipicamente são laminadas sobre um rolo na condição de partida. Consequentemente, em uma concretização vantajosa, a camada de vidro ultra-fina é laminada fora de um rolo imediatamente antes de cortar.

[0043] A camada de vidro não está limitada a um tipo específico de vidro. Ao invés, o método de acordo com a invenção é, em princípio, utilizável em camadas de vidro de qualquer composição. As camadas de vidro incluem, por exemplo, vidro de cal de soda ou vidro de borosilicato.

[0044] A invenção ademais inclui um dispositivo para cortar uma camada de vidro tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície, pelo menos compreendendo: - um laser pulsado para gerar um primeiro feixe de laser, que é satisfatório e provido para ser movido ao longo de uma linha de corte para produzir modificações de material no interior da camada de vidro entre a primeira superfície e a segunda superfície, - um laser para gerar um segundo feixe de laser, que é satisfatório e provido para ser movido ao longo da linha de corte para aquecer a camada de vidro, e - um meio para esfriar a camada de vidro ao longo da linha de corte.

[0045] As concretizações vantajosas publicadas acima com relação ao método de acordo com a invenção se aplicam da mesma maneira ao dispositivo.

[0046] O dispositivo inclui meio para mover a camada de vidro, por um lado, e os feixes de laser como também o refrigerante, por outro, relativo um ao outro. Isto pode ser feito pelo movimento da camada de vidro ou pelo movimento dos feixes de laser como também o refrigerante.

[0047] O dispositivo ademais inclui, em uma concretização vantajosa, um porta- rolo, no qual um rolo provido com uma camada de vidro ultra-fina pode ser inserido. O porta-rolo está arranjado tal que o vidro laminado do rolo possa ser processado com o primeiro feixe de laser, o segundo feixe de laser, e o meio para esfriar.

[0048] A invenção ademais inclui o uso de uma camada de vidro cortada de acordo com a invenção em um célula solar de filme fino ou vidraça ativa com propriedades comutáveis, em particular eletricamente comutáveis, preferivelmente um elemento eletrocrômico, elemento de PDLC (cristal líquido dispersado em polímero), um elemento eletroluminescente, um diodo emissor de luz orgânico (OLED), ou elemento de SPD (dispositivo de partícula suspensa). A camada de vidro também pode ser usada como um componente de uma vidraça de veículo, por exemplo, um carro de passageiros, caminhão, ou um veículo ferroviário, tal como um trem ou um bonde. A camada de vidro pode, por exemplo, ser usada como um componente de uma vidraça de janela lateral laminada, em particular como uma vidraça interna do laminado.

[0049] A invenção é explicada em detalhes com referência a desenhos e concretizações exemplares. Os desenhos são representações esquemáticas e não estão em escala. Os desenhos não restringem de nenhuma maneira a invenção. Eles descrevem: Figura 1 - uma vista de perspectiva de uma camada de vidro durante o método de acordo com a invenção, Figura 2 - um corte transversal pela camada de vidro ao longo da linha de corte L, Figura 3 - uma concretização exemplar do método de acordo com a invenção com referência a um fluxograma.

[0050] Figura 1 e Figura 2 mostram em cada caso um detalhe de uma representação esquemática do método de acordo com a invenção para cortar a camada de vidro 1, por exemplo, uma camada de vidro ultra-fina com uma espessura de 80 μ m.

[0051] Primeiro, um primeiro feixe de laser 2, que é focalizado no interior da camada de vidro 1 entre as duas superfícies I, II, é movido ao longo de uma linha de corte desejada L. O primeiro feixe de laser 2 é gerado por um laser pulsado com um comprimento de pulso, por exemplo, 500 fs, uma frequência de pulso de, por exemplo, 25 kHz, uma potência de, por exemplo, 50 W, e um comprimento de onda de, por exemplo, 355 nm. Um laser satisfatório é, por exemplo, um laser de estado sólido comutado Q, em particular um laser de estado sólido de diodo bombeado. A camada de vidro 1 é quase transparente ao comprimento de onda do primeiro feixe de laser. Porém, a radiação de laser altamente concentrada resulta em modificações internas do material de vidro, denominados "filamentos" 5. Estas modificações 5 são limitadas ao interior do vidro; as superfícies de vidro I, II não são mudadas ou danificadas. As modificações de material 5 são alinhadas ao longo da linha de corte L. O enfraquecimento local da camada de vidro associado com as modificações de material 5 define a linha de corte L como o ponto de rompimento predeterminado. Cada filamento é produzido por um trem de pulsos do primeiro feixe de laser 2. Os trens de pulsos separados um do outro incluem, em cada caso, por exemplo, 5 pulsos e são produzidos com um denominado "gerador de salva".

[0052] Subsequentemente, um segundo feixe de laser 3 é movido ao longo da linha de corte L. O segundo feixe de laser 3 é, por exemplo, o feixe de um laser de CO2 no modo de onda contínua com um comprimento de onda de 10,6 μ m e uma potência de 50 W. O segundo feixe de laser 3 está focalizado na superfície de vidro por meio de ótica cilíndrica (não mostrada) com um perfil de feixe comprido. Na superfície de vidro, o perfil tem, por exemplo, um comprimento de 30 mm e uma largura de 500 μ m. O perfil de feixe está alinhado ao longo da linha de corte L, isto é, o eixo longo do perfil de feixe se acha na linha de corte L. O segundo feixe de laser 3 é efetivamente absorvido pela camada de vidro 1, assim aquecendo a camada de vidro ao longo da linha de corte L.

[0053] Atrás do segundo feixe de laser 3, um bocal 4 é movido ao longo da linha de corte L. O feixe de laser 3 e o bocal 4 se movem à mesma velocidade. A camada de vidro é impactada por meio do bocal 4 com refrigerante, por exemplo, CO2 esfriado. O esfriamento rápido da camada de vidro aquecida resulta em tensões térmicas, resultando em quebra da camada de vidro 1 ao longo da linha de corte L.

[0054] As setas mostradas na figura indicam a direção de movimento. A velocidade v1 para o movimento do primeiro feixe de laser 2 é, por exemplo, 125 mm/s. O segundo feixe de laser 3 e o bocal 4 são movidos em sucessão direta com a velocidade v2 de, por exemplo, 250 mm/s.

[0055] A linha de corte L é descrita esquematicamente como uma linha reta. Na realidade, porém, formas muito complexas podem ser realizadas. Por exemplo, vidraças menores com virtualmente qualquer forma podem ser cortadas de uma camada de vidro de grande área. Como foi demonstrado, o rompimento da camada de vidro ocorre automaticamente devido às tensões térmicas. Rompimento ativo por esforço de pressão pode, consequentemente, ser dispensado. Assim, raios pequenos de curvatura podem ser realizados e desperdício de material pode ser reduzido. Além disso, o método produz bordas de corte lisas sem dano inconvenientes tais como micro-rachaduras. Estas são as vantagens principais da presente invenção.

[0056] Figura 3 descreve uma concretização exemplar do método de acordo com a invenção para cortar camadas de vidro.

Exemplo 1

[0057] Camadas de vidro de 50 μ m de espessura foram sujeitas a vários métodos de corte e o efeito de separação comparado. As condições de processo e as observações na maioria de casos estão resumidas na Tabela 1. Tabela 1

[0058] Só o Método B de acordo com a invenção resultou em separação segura da camada de vidro.Sem o esfriamento (Método A), o carregamento térmico da camada de vidro ultra-fina é obviamente tão alto que deformações ocorrem.

Exemplo 2

[0059] Formas tendo raios de curvatura de 1,5 mm foram cortadas de camadas de vidro de 50 μm de espessura usando vários métodos de corte. As condições de processamento e as observações na maioria de casos estão resumidas na Tabela 2. Tabela 2

[0060] Por meio do Método B de acordo com a invenção, era possível recortar as formas complexas sem problemas. No caso do Método Comparativo A com pressão mecânica, as formas complexas eram danificadas durante separação. Lista de Caracteres de Referência:

[0061] (1) camada de vidro

[0062] (2) primeiro feixe de laser (para produzir a linha de fratura predeterminada ao longo de L)

[0063] (3) segundo feixe de laser (para cortar a camada de vidro 1)

[0064] (4) bocal para esfriar a camada de vidro 1

[0065] (5) filamento/modificação de material interno local

[0066] v1 velocidade de movimento do primeiro feixe de laser 2

[0067] v2 velocidade de movimento do segundo feixe de laser 3

[0068] L linha de corte

[0069] I primeira superfície da camada de vidro 1

[0070] II segunda superfície da camada de vidro 1

Claims

1. Método para cortar uma camada de vidro (1) com uma espessura menor ou igual a 0,3 mm, tendo uma primeira superfície (I) e uma segunda superfície (II), pelo menos compreende: a) mover um primeiro feixe de laser (2), que é gerado por um laser pulsado, ao longo de uma linha de corte (L), em que modificações de material (5) são produzidas no interior da camada de vidro (1) entre a primeira superfície (I) e a segunda superfície (II); b) mover um segundo feixe de laser (3) ao longo da linha de corte (L), em que a camada de vidro (1) é aquecida pela radiação de laser; c) esfriar a camada de vidro (1) ao longo da linha de corte (L), em que a camada de vidro (1) se fratura ao longo da linha de corte (L), caracterizado pelo fato de que o primeiro feixe de laser (2) é gerado por um laser pulsado com um comprimento de pulso menor que 1 ps e uma taxa de repetição de 20 kHz a 500 kHz, tem um comprimento de onda de 300 nm a 500 nm e uma potência de 20 W a 100 W e em que as modificações de material (5) produzidas pelo primeiro feixe de laser (2) incluem regiões locais de densidade aumentada, que se desenvolvem por auto-focalização da radiação de laser e em que o foco do primeiro feixe de laser (2) está posicionado entre a primeira superfície (I) e a segunda superfície (II).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de vidro (1) tem uma espessura menor que ou igual a 0,1 mm.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro feixe de laser (2) é gerado por um laser pulsado com um comprimento de pulso menor que 500 fs.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro feixe de laser (2) tem um comprimento de onda de 320 nm a 400 nm.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ao longo da linha de corte (L), a distância entre modificações de material adjacentes (5) é menor que 100 μ m.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada modificação de material (5) é gerada por um trem de pulsos, em que a energia de pulso de pulsos consecutivos diminui e em que a energia de pulso é de 4 μ J a 500 μ J.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que cada modificação de material (5) é gerada por um trem de pulsos, em que o intervalo de tempo entre pulsos consecutivos fica maior e é de 50 vezes até 5000 vezes o comprimento de pulso.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o segundo feixe de laser (3) tem um comprimento de onda de 1 μ m a 20 μ m.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o segundo feixe de laser (3) é gerado por um laser no modo de onda contínua.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o segundo feixe de laser (3) tem uma potência de 30 W a 1 kW.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o esfriamento da camada de vidro (1) é feito impactando com um refrigerante gasoso e/ou líquido ao longo da linha de corte (L), por meio de um bocal (4).

12. Uso de uma camada de vidro (1) cortada com o método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de ser em uma célula solar de filme fino ou vidraça ativa com propriedades comutáveis.