CN103619537A - 玻璃边缘精加工方法 - Google Patents

Abstract

一种精加工玻璃板边缘的方法，包括使用不同砂轮的第一研磨步骤和第二抛光步骤。该方法导致一致的精加工后边缘质量和在亚表面损伤（SSD）方面改善的边缘质量。该方法可有利地用于精加工用作诸如LCD显示器等的显示设备的基板的薄玻璃基板的边缘。

Description

玻璃边缘精加工方法

本申请根据U.S.C.§120要求2011年6月28日提交的美国申请系列号第13/170728的优先权权益，且基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。

技术领域

本申请涉及玻璃材料的边缘精加工方法。具体地，本发明涉及薄玻璃板的边缘的研磨和抛光。本发明是有用的，例如，精加工用作制作显示设备，诸如LCD显示器的基板的玻璃板的边缘。

背景技术

已经发现薄玻璃板用于很多光学、电子或光电设备中，诸如液晶（LCD）显示器、有机发光二极管（OLED）显示器、太阳能电池，作为半导体设备基板、滤色器基板、盖板等。具有从几微米至几毫米厚度的薄玻璃板可以通过多种方法来制造，诸如浮法工艺、熔融下拉工艺（由美国纽约康宁公司首创的方法）槽下拉工艺等。强烈期望这些玻璃基板具有高强度，从而它们可承受在精加工、包装、运输、操作等过程中可能经受的机械撞击。玻璃材料的原子网络本质上是强的。但是，当经受超过一定阈值的应力时，玻璃板表面，包括主表面和边缘表面的缺陷可快速地传播到该网络。因为这些基板通常具有少量刻痕等的相对高主表面质量，它们的强度很大程度上由边缘质量决定。对于玻璃材料的高边缘强度，强烈期望具有少量缺陷的边缘。

玻璃板的生产通常包括通过机械刻划和断开、激光刻划和断开或者直接激光整体切割的步骤。这些工艺不约而同地获得具有由大致垂直于主表面的边缘表面连接的两个主表面的玻璃板。由此，在主表面与边缘表面之间的相交区域处，人们可观察到尖锐的90°角部。当在显微镜下，人们可观察到诸如角部中的碎片的大量缺陷，尤其在使用机械刻划时。当在包装、操作和使用过程中被撞击时，这些角部可容易破裂，导致碎裂、裂纹传播甚至板断裂，这些都是不理想的。

传统上，玻璃板的预精加工边缘已经被研磨和可选地抛光。但是，现有的精加工方法具有以下缺点中的一个或多个：（i）所得到的边缘质量不足；（ii）低生产率；（iii）低精加工后边缘质量一致性。此外，随着用于显示器的玻璃板变得越来越薄，发现对于具有大厚度玻璃板可接受的现有精加工方法不足。

由此，存在着改进的玻璃板边缘精加工方法的实际需求。本发明满足该需求和其它需求。

发明内容

本文公开了本发明的多个方面。应理解这些方面可以或可以不彼此重叠。因此，一个方面的一部分可能落入另一方面的范围，反之亦然。

每个方面通过多个实施例说明，其又可包括一个或多个具体实施例。应理解各实施例可以或可以不彼此重叠。因此，一个实施例或其特定实施例的一部分可以或可以不落入另一实施例或其具体实施例，反之亦然。

由此，本发明的第一方面涉及精加工玻璃板边缘的方法，该玻璃板具有厚度Th（gs）、第一主表面、第二主表面以及将第一主表面连接于第二主表面的第一预精加工边缘表面，由第一主表面与第二预精加工边缘表面之间相交而形成的第一角部，以及由第二主表面与第一预精加工边缘表面之间相交而形成的第二角部，该方法包括以下步骤：

（I）研磨所述第一边缘表面、所述第一角部和所述第二角部以获得弯曲的第一研磨边缘表面，所述第一研磨边缘表面具有研磨后最大裂纹长度MCL（g）、研磨后平均裂纹长度ACL（g）以及研磨后归一化裂纹平均数ANC（g）的基本上无尖锐角部；以及随后

（II）抛光所述第一研磨边缘表面以获得第一抛光边缘表面，所述第一抛光边缘表面具有抛光后最大裂纹长度MCL(p)、抛光后平均裂纹长度ACL(p)，以及抛光后归一化裂纹平均数ANC(p)；其中MCL(p)/MCL(g)≤3/4，ACL(p)/ACL(g)≤3/4，以及ANC(p)/ANC(g)≤3/4。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，MCL(p)/MCL(g)≤2/3,ACL(p)/ACL(g)≤2/3且ANC(p)/ANC(g)≤2/3。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，MCL(p)/MCL(g)≤1/2,ACL(p)/ACL(g)≤1/2且ANC(p)/ANC(g)≤1/2。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，MCL(p)/MCL(g)≤1/3,ACL(p)/ACL(g)≤1/3且ANC(p)/ANC(g)≤1/3。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，MCL(g)≤40μm,ACL(g)≤10μm且ANC(p)≤40mm^-1。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（I）中，使用研磨轮，所述研磨轮包含嵌入在研磨轮基体中的多个研磨粒，且所述研磨粒具有从10μm到80μm的平均粒度，一些实施例中从20μm到65μm，一些实施例中从20μm到45μm，一些实施例中从20μm到40μm。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述研磨轮包括选自金刚石、SiC、Al₂O₃、SiN、CBN（立方氮化硼）、CeO₂及其组合的材料。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（I）中，通过研磨轮对玻璃板施加研磨力F（g），且F(g)≤30牛，一些实施例中F(g)≤25牛，一些实施例中F(g)≤20牛，一些实施例中F(g)≤15牛，一些实施例中F(g)≤10牛，一些实施例中F(g)≤8牛，一些实施例中F(g)≤6牛，一些实施例中F(g)≤4牛。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（II）中，使用抛光轮，所述抛光轮包含嵌入在抛光轮聚合物基体中的多个抛光粒，且所述抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度，一些实施例中从6μm到65μm，一些实施例中从7μm到50μm，一些实施例中从8μm到40μm，一些实施例中从5μm到20μm，一些实施例中从8μm到20μm。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（II）中，通过抛光轮对玻璃板施加抛光力F（p），且F(p)≤30牛，一些实施例中F(p)≤25牛，一些实施例中F(p)≤20牛，一些实施例中F(p)≤15牛，一些实施例中F(p)≤10牛，一些实施例中F(p)≤8牛，一些实施例中F(p)≤6牛，一些实施例中F(p)≤4牛，一些实施例中F(p)≤3牛，一些实施例中F(p)≤2牛，一些实施例中F(p)≤1牛。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（I）中，通过研磨轮对玻璃板施加研磨力F（g），在步骤（II）中，通过抛光轮对玻璃板施加抛光力F（p），且1.2≤F(g)/F(p)≤4.0，一些实施例中1.3≤F(g)/F(p)≤3.0，一些实施例中1.5≤F(g)/F(p)≤2.5，一些实施例中1.5≤F(g)/F(p)≤2.0。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述抛光轮包括选自金刚石、SiC、CeO₂及其组合的材料。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述聚合物基体选自聚氨酯树脂、环氧树脂、聚砜、聚醚酮、聚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃及其混合物和组合。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述抛光粒包括金刚石抛光粒和CeO₂抛光粒的组合。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述金刚石抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度，一些实施例中从6μm到65μm，一些实施例中从7μm到50μm，一些实施例中从8μm到40μm，一些实施例中从5μm到20μm，一些实施例中从8μm到20μm；以及CeO₂抛光粒具有小于5μm的平均粒度，一些实施例中小于3μm，一些实施例中小于1μm。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，所述抛光轮聚合物基体具有从40到80的肖氏D硬度，一些实施例中从45到70，一些实施例中从50到60。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，抛光轮聚合物基体包括选自聚氨酯、环氧树脂、纤维素及其衍生物、聚烯烃、以及它们的混合物和它们的组合的材料。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（I）中，所述研磨轮包括在抛光表面上的预成形研磨槽，所述预成形研磨槽具有垂直于研磨槽的延伸方向的横截面，具有最大宽度Wm(gwg)、平均宽度Wa(gwg)以及深度Dp(gwg)，其中，Wm(gwg)>Th(gs)且Dp(gwg)≥50μm，一些实施例中Dp(gwg)≥100μm，一些实施例中Dp(gwg)≥150μm，一些实施例中Dp(gwg)≥200μm，一些实施例中Dp(gwg)≥250μm，一些实施例中Dp(gwg)≥350μm，一些实施例中Dp(gwg)≥400μm，一些实施例中Dp(gwg)≥450μm，一些实施例中Dp(gwg)≥500μm，一些实施例中Dp(gwg)≥1000μm，一些实施例中Dp(gwg)≥1500μm。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，1.2·Th(gs)≤Wm(gwg)≤3.0·Th(gs)，一些实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(gwg)≤2.5·Th(gs)，一些实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(gwg)≤2.0·Th(gs)。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（II）中，所述抛光轮包括在抛光表面上的预成形抛光槽，所述预成形抛光槽具有垂直于抛光槽的延伸方向的横截面，具有最大宽度Wm(pwg)、平均宽度Wa(pwg)以及深度Dp(pwg)，其中，Wm(pwg)>Th(gs)且Dp(pwg)≥50μm，一些实施例中Dp(pwg)≥100μm，一些实施例中Dp(pwg)≥150μm，一些实施例中Dp(pwg)≥200μm，一些实施例中Dp(pwg)≥250μm，一些实施例中Dp(pwg)≥350μm，一些实施例中Dp(pwg)≥400μm，一些实施例中Dp(pwg)≥450μm，一些实施例中Dp(pwg)≥500μm，一些实施例中Dp(pwg)≥1000μm，一些实施例中Dp(pwg)≥1500μm。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，1.2·Th(gs)≤Wm(pwg)≤3.0·Th(gs)，一些实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(pwg)≤2.5·Th(gs)，一些实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(pwg)≤2.0·Th(gs)。

根据本发明的第一方面的方法的一些实施例中，在步骤（I）和（II）中，第一预精加工表面以至少1cm·s^-1的线速度行进，在一些实施例中至少1cm·s^-1，在一些实施例中至少2cm·s^-1，在一些实施例中至少5cm·s^-1，在一些实施例中至少10cm·s^-1，在一些实施例中至少15cm·s^-1，在一些实施例中至少20cm·s^-1，在一些实施例中至少25cm·s^-1，在一些实施例中至少30cm·s^-1，在一些实施例中至少35cm·s^-1，在一些实施例中至少40cm·s^-1，在一些实施例中至少45cm·s^-1，在一些实施例中至少50cm·s^-1，在一些实施例中至少60cm·s^-1，在一些实施例中至少70cm·s^-1，在一些实施例中至少80cm·s^-1，在一些实施例中至少90cm·s^-1，在一些实施例中至少100cm·s^-1，在一些实施例中至少80cm·s^-1，在一些其它实施例中至少70cm·s^-1，在一些其它实施例中至少60cm·s^-1，在一些其它实施例中至少50cm·s^-1。

本发明的一个或多个实施例具有一个或多个以下优点。首先，研磨轮和抛光轮的组合使用导致通过在研磨步骤中高材料移除而实现的高生产率和通过抛光轮的轻柔特性实现的高抛光后表面质量的组合。其次，通过使用具有预成形槽的研磨轮和/或抛光轮，在轮的工作寿命期间，人们可实现恒定的边缘精加工速度和质量。第三，通过选自具有嵌入在相对软和柔性聚合物基体材料的硬抛光粒和软抛光粒的抛光轮，人们可降低由于研磨步骤导致的SSD，并实现抛光后边缘表面在SSD方面的高表面质量。

在下面的详细描述中将阐述本发明的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过如书面描述、权利要求书以及附图所述那样来实践本发明认识到。

应当理解，以上的总体说明和以下的详细说明都只是本发明的示例，意在提供对要求保护的本发明的本质和特征的总体或构架的理解。

包括附图以提供本发明的进一步理解，附图包含在该说明书中并构成该说明书的一部分。

附图说明

在附图中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的具有预精加工边缘和后精加工边缘的玻璃板的横截面的示意图。

图2A是示出根据本发明一实施例的在第一研磨步骤中研磨的玻璃板的示意图。

图2B是示出已经根据图2A研磨的玻璃板在根据图2A的实施例的第二抛光步骤中抛光的示意图。

图3是示出玻璃板的边缘表面的表面和亚表面损坏的示意图。

图4是示出用于本发明的一个实施例中的抛光轮的横截面的示意图。

图5是示出根据本发明的在一次加工中被研磨和抛光的玻璃板的示意图。

图6是根据对比例的研磨表面、抛光表面与根据本发明的实施例的抛光表面的边缘表面质量比较的图表。

图7是使用比较工艺精加工后的玻璃板边缘的强度与使用根据本发明的一个实施例的工艺精加工的玻璃板的强度比较的图表。

具体实施方式

本发明的方法对于精加工具有从约10μm至约1000μm厚度的玻璃板尤其有利，但是其也可比照用于精加工其它厚度的玻璃板。

如前面背景技术中所提到的，切割的玻璃板通常具有大致垂直于主表面的边缘表面，其包括诸如亚表面微裂纹的微米级缺陷。该尖锐的边缘很容易受到机械撞击，并可容易地破碎而形成表面污染的玻璃碎片。如果玻璃板经受应力，裂纹可进一步传播导致玻璃板破裂。为了降低碎片和破裂，非常需要加工边缘轮廓并获得其高平滑度。

不受具体理论限制，已指出玻璃板的边缘缺陷大小（‘a’）与应力（‘σ’）和玻璃材料的断裂韧性（材料特性，KIc）存在如下关系：

$K_{\mathrm{Ic}}=1.12\mathrm{\σ}\sqrt{\mathrm{\πa}}.$

由此，清楚的是最佳的边缘强度通过最小化严重缺陷大小来实现，因为它们成反比。

由此，本发明的第一方面涉及精加工玻璃板边缘的方法，该玻璃板具有厚度Th（gs）、第一主表面、第二主表面以及将第一主表面连接于第二主表面的第一预精加工边缘表面，由第一主表面与第一预精加工边缘表面之间相交而形成的第一角部，以及由第二主表面与第一预精加工边缘表面之间相交而形成的第二角部，该方法包括以下步骤：

研磨第一边缘表面、第一角部和第二角部以获得弯曲的第一研磨边缘表面，该第一研磨边缘表面具有研磨后最大裂纹长度MCL（g）、研磨后平均裂纹长度ACL（g）以及研磨后归一化裂纹平均数ANC（g）的基本上无尖锐角部；以及随后

抛光第一研磨边缘表面以获得第一抛光边缘表面，第一抛光边缘表面具有抛光后最大裂纹长度MCL(p)、抛光后平均裂纹长度ACL(p)，以及抛光后归一化裂纹平均数ANC(p)；其中MCL(p)/MCL(g)≤3/4，ACL(p)/ACL(g)≤3/4，以及ANC(p)/ANC(g)≤3/4。

由此，本发明的精加工方法公开了包含第一研磨步骤和随后抛光步骤的两步骤工艺。这两个步骤的组合导致高生产率和高最终边缘质量的最佳组合。第一研磨步骤导致在整个精加工步骤中快速移除大部分玻璃材料，有效地移除大部分在上游玻璃切割工艺期间形成的大亚表面缺陷。此外，第一研磨步骤通过消除尖锐角部而导致获得具有实质上所需表面曲率的弯曲的第一研磨边缘表面。然而，在研磨步骤结束时，具有相同或更低深度的一些预精加工边缘缺陷可能仍然残留。此外，由于研磨步骤中的急剧材料移除措施，在该工艺中可能形成了一些亚表面裂纹。此外，研磨步骤可导致边缘表面粗糙度不满足某些随后工艺要求的需求。在本发明的方法中，通过含有在研磨之后的抛光步骤，进一步减少和/或移除剩余的亚表面缺陷，且边缘质量和强度被带到新的水平。所有三个比率MCL(p)/MCL(g)≤3/4,ACL(p)/ACL(g)≤3/4以及ANC(p)/ANC(g)≤3/4显示，相比于仅包含研磨工艺的单个步骤的工艺，由于本发明的方法，在亚表面缺陷的严重程度和频率方面的显著改善。假设步骤（I）保持恒定，MCL(p)/MCL(g),ACL(p)/ACL(g)以及ANC(p)/ANC(g)比率越大，则抛光步骤（II）需要移除更多材料。

图1示意性示出根据本发明的一个实施例的工艺。该图中，从切割步骤获得的具有厚度Th（gs）的切割后玻璃板101具有第一主表面103、第二主表面105、将第一主表面103与第二主表面105连接的第一预精加工边缘表面107和第二预精加工边缘表面109。预精加工边缘表面107和109都大致垂直于主表面103和105。如此，在各主表面与预精加工边缘表面之间相交处形成尖锐角部111、113、115和117。在根据本发明的研磨和抛光步骤之后，所有四个角部111、113、115和117，与紧接着在边缘表面107和109下方的玻璃材料部分组合被移除，以形成弯曲的第一抛光后边缘表面108和弯曲的第二抛光后边缘表面110。

图2示意性示出根据本发明的一实施例的研磨步骤。该实施例中，具有第一主表面205和第二主表面207以及大致垂直预精加工边缘表面209的切割后玻璃板201经受由具有预成形研磨轮槽213的研磨轮212研磨，研磨轮212围绕心轴旋转。该研磨步骤中，在第一边缘表面209沿大致垂直于图中所示玻璃板的横截面表面的方向行进的同时，第一和第二主表面205和207的横截面的两个角部同时通过研磨轮槽213研磨。在研磨过程中，研磨力F（s）通过研磨轮212施加至玻璃板203，这允许从玻璃板的角部和边缘表面移除玻璃材料。虽然单个研磨轮212的使用在一些实施例中是有利的，但本领域的技术人员，在阅读本发明基础上，可理解本发明可应用于其中使用多个轮的实施例中，每个仅研磨单独的角部区域。图2a仅示出研磨第一预精加工边缘表面209。实践中，人们可同时或在单独的研磨操作中研磨相对的第二预精加工边缘表面208（图未示）。

图2B示意性示出根据相同实施例的与图2A所示的研磨步骤关联的抛光步骤，该实施例中，第一预精加工边缘209被研磨成弯曲第一研磨后边缘表面215的研磨后玻璃板201还通过具有预成形抛光轮槽217的抛光轮经受抛光，抛光轮216围绕心轴旋转。该实施例中，在第一研磨后边缘表面215沿大致垂直于该图所示的玻璃板的横截面的方向行进的同时，整个研磨后边缘表面215通过抛光轮槽217被抛光。在抛光过程中，抛光力F（p）通过抛光轮216施加至玻璃板203，这允许从研磨后边缘表面215进一步移除玻璃材料。虽然该图所示实施例使用单个抛光轮在一些实施例中可能是有利的，但本领域的技术人员，在本文公开的益处下，应理解本发明可应用于其中使用多个抛光轮的实施例中，每个抛光轮用于抛光研磨后边缘表面的给定区域。图2B仅示出第一研磨后边缘表面215的抛光。实践中，人们可同时或在单独的研磨操作中研磨相对的第二研磨后边缘表面214（图未示）。在尤其有利的实施例中，图2A所示的第一预精加工边缘表面209的研磨步骤以及图2B所示的第一研磨后边缘表面215的抛光步骤在单个精加工操作中基本上同时进行，其中，研磨轮212位于抛光轮216稍上游，从而在单次通过边缘精加工机器结束时，第一预精加工边缘表面209可被加工成抛光后边缘表面215。

当以足够高分辨率观察时，任何真实表面呈现某种程度粗糙度。对于预精加工边缘表面、研磨后边缘表面和抛光后边缘表面确实如此。图3示意性示出这种表面301之一的表面特征，包括称为表面粗糙度（示为SR）的表面峰-谷起伏和具有不同到达深度的亚表面缺陷（示为SSD）303、305和307。亚表面损伤在较大时，在光学显微镜下是可视的。但是，对于它们中的大部分，其仅具有亚微间隙，它们通常不可直接在光学显微镜下被检测到。由此，为了对亚表面为裂纹（也称为亚表面损伤，SSD）的存在、频率和深度的定性和定量，人们需要实现使得微裂纹可观察到的方法。本发明人开发的一种方法如下，其用于测量下文描述的所有裂纹。

边缘精加工后的大玻璃板通过在弯曲分离之后刻划而被切割成约1”×1”(2.54cm乘以2.54cm)方形。小心以确保大玻璃板的刻划从待测量的精加工后边缘的相对侧执行，由此，被测量的边缘的轮廓不具有可能干扰检测和测量的任何刻划标记。

然后使用以下工艺蚀刻该方形样品：（i）将整个方形样品浸在5%HF+5%HCl溶液中30秒而不搅动；（ii）将该方形样品从酸液中取出；以及然后（iii）用处理水漂洗和清洁。小心以确保没有酸液残留在该方形样品的表面。

方形样品然后在光学显微镜下被检测。将样品放置在显微镜下，使得边缘轮廓（横截面）是可见的。放大倍数从100倍变化到500倍以检测该轮廓的边缘上的缺陷（亚表面损伤，SSD）。对于更小的裂纹，使用更高的放大倍数，反之亦然。而且，捕获并然后分析轮廓的200倍光学图像。

在图像分析过程中，通过在计算机屏幕上在SSD的两端处绘制大致垂直于SSD方向的两条平行线，并计算这两条线之间的距离，其记录为SSD的长度来进行测量。在显微镜下所有可视的SSD被测量且计算最大和平均长度。SSD频率，即归一化的裂纹平均数，被定义为每沿边缘的横截面弯曲轮廓的单元长度SSD总数。

在一些尤其有利的实施例中，MCL(p)/MCL(g)≤1/2,ACL(p)/ACL(g)≤1/2且ANC(p)/ANC(g)≤1/2。在一些其它尤其有利的实施例中，MCL(p)/MCL(g)≤1/3,ACL(p)/ACL(g)≤1/3且ANC(p)/ANC(g)≤1/3。在一些其它尤其有利的实施例中，MCL(g)≤40μm,ACL(g)≤10μm且ANC(p)≤40mm^-1。在一些其它尤其有利的实施例中，MCL(g)≤20μm,ACL(g)≤5μm且ANC(p)≤20。

用于步骤（I）的研磨轮可有利地包含嵌入在研磨轮基体中的多个磨粒。磨粒通常具有至少与待研磨的玻璃材料一样高的硬度。研磨轮中的磨粒示例包括但不限于金刚石、SiC、SiN及其组合。基体将磨粒保持在一起。基体的材料示例包括但不限于铁、不锈钢、陶瓷、玻璃等。因为在步骤（I）中移除大量的玻璃材料，非常需要研磨轮基体材料相对硬和有刚性。此外，为了避免基体研磨，理想的是磨粒突出基体材料的表面上方，且在研磨过程中，避免基体材料与待研磨的玻璃板之间的直接接触。在研磨过程中，磨粒与玻璃材料之间的摩擦导致玻璃材料从角部和边缘表面被移除。随着时间的消逝，基体和磨粒都可被消耗掉。

在研磨步骤（I）过程中，研磨轮和经受研磨的玻璃边缘表面有利地通过流体冷却，更有利地通过诸如水的液体冷却。由于成本低，其润滑工艺，在冷却轮和玻璃板的同时带走所产生的玻璃颗粒的能力，水是尤其有利的。

磨粒的参数，具体来说大小、几何形状、在轮中的堆积密度、在轮表面上的磨粒分布以及材料硬度影响在研磨步骤（I）结束时的研磨效果、材料移除速度、表面粗糙度以及亚表面损伤。由此，在一些有利实施例中，步骤（I）中，磨粒具有从10μm到80μm的平均粒度，在某些实施例中从20μm到65μm，在某些实施例中从20μm到45μm，在某些实施例中从20μm到40μm。

由研磨轮施加至被研磨的玻璃板的研磨力决定研磨轮与玻璃材料之间的摩擦力，由此决定材料移除速度以及亚表面损伤（SSD）的量和严重程度。当研磨具有最大1000μm厚度的玻璃板时，理想的是研磨力F（g）≤30牛，在一些实施例中F（g）≤25牛，在一些实施例中F（g）≤20牛，在一些实施例中F（g）≤15牛，在一些实施例中F（g）≤10牛，在一些实施例中F（g）≤8牛，在一些实施例中F（g）≤6牛，在一些实施例中F（g）≤4牛。

用于步骤（II）的抛光轮可有利地包含嵌入在抛光轮基体中的多个抛光粒。抛光粒通常具有至少与待抛光的玻璃材料一样高的硬度。抛光轮中的抛光粒示例包括但不限于金刚石、SiC、SiN、Al2O3、BN、CeO2及其组合。由此，在一些有利实施例中，步骤（II）中，抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度，在某些实施例中从6μm到65μm，在某些实施例中从7μm到50μm，在某些实施例中从8μm到40μm，在某些实施例中从5μm到20μm，在某些实施例中从8μm到20μm。相比于研磨轮中的磨粒，抛光粒理想地具有如下至少一种：（i）更低的硬度，（ii）更小的粒度，（iii）在每单元体积聚合物基体的颗粒数量方面更低的颗粒密度，以获得通过抛光步骤（II）得到的更低材料移除速度和更低的SSD。

在尤其有利的实施例中，抛光粒可包括金刚石抛光粒和CeO₂抛光粒的组合。无意受具体理论限制，相信具有高硬度的金刚石抛光粒提供了有效的材料移除，而比金刚石颗粒硬度低的CeO₂抛光粒提供了抛光功能和更轻柔的材料移除能力，导致对于步骤（II），材料移除速度和抛光功能的最优组合。由此，在一些有利实施例中，理想的是金刚石抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度，在某些实施例中从6μm到65μm，在某些实施例中从7μm到50μm，在某些实施例中从8μm到40μm，在某些实施例中从5μm到20μm，在某些实施例中从8μm到20μm；以及CeO₂抛光粒具有小于5μm的平均粒度，在某些实施例中小于3μm，在某些其它实施例中小于1μm.

聚合物基体将抛光粒保持在一起。聚合物基体材料的示例包括但不限于聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚醚、聚醚酮、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、多糖、聚砜等。非常理想的的是抛光轮的聚合物基体材料具有比研磨轮基体材料更高的柔性。在抛光过程中，抛光粒与玻璃材料之间的摩擦导致玻璃材料从研磨后表面被移除。随着时间的消逝，聚合物基体和抛光粒都可被消耗掉。

在抛光步骤（II）过程中，抛光轮和经受抛光的玻璃边缘表面有利地通过流体冷却，更有利地通过诸如水的液体冷却。由于成本低，其润滑工艺，在冷却轮和玻璃板的同时带走所产生的玻璃颗粒的能力，水是尤其有利的。

抛光粒的参数，具体来说大小、几何形状、在轮中的堆积密度以及材料硬度影响在抛光步骤（II）结束时抛光效果、材料移除速度、表面粗糙度以及亚表面损伤。

由抛光轮施加至被研磨的玻璃板的抛光力决定抛光轮与玻璃材料之间的摩擦力，由此决定材料移除速度以及亚表面损伤（SSD）的量和严重程度。当抛光具有最大1000μm厚度的玻璃板时，理想的是抛光力F（p）是由抛光轮施加至玻璃板，且F（p）≤30牛，在一些实施例中F（p）≤25牛，在一些实施例中F（p）≤20牛，在一些实施例中F（p）≤15牛，在一些实施例中F（p）≤10牛，在一些实施例中F（p）≤8牛，在一些实施例中F（p）≤6牛，在一些实施例中F（p）≤4牛。根据抛光材料的选择，尤其是抛光粒材料的选择，可能非常理想的是在某些实施例中F(p)<F(g)，在一些实施例中F(p)<3/4·F(g)，在一些实施例中F(p)<·1/2F(g)，在一些实施例中F(p)<1/3·F(g)，在一些实施例中F(p)<1/4·F(g)。

抛光轮的聚合物基体材料的硬度对玻璃材料移除速率和抛光后的表面质量也有影响。这是因为低硬度、高度柔性聚合物材料可有效地导致由抛光颗粒施加至玻璃材料的力比更硬的聚合物基体将施加的力显著更低。由此，在一些实施例中，理想的是抛光轮聚合物基体具有从40至80的肖氏D硬度，在一些实施例中从45至70，在一些其它实施例中从50至60。

尤其有利的实施例中，具有沿轮的径向横截面的预成形研磨轮表面槽，具有最大宽度Wm(gwg)、平均宽度Wa(gwg)和深度Dp(gwg)，其中，Wm(gwg)>Th(gs)且Dp(gwg)≥50μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥100μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥150μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥200μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥250μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥350μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥400μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥450μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥500μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥1000μm，在一些实施例中Dp(gwg)≥1500μm。研磨槽在研磨开始之前接纳预精加工边缘，并确保在所有的研磨操作中，从研磨轮的服务寿命开始到其结束时，适当的恒定量材料移除，从而在通过使用相同研磨轮精加工的玻璃板中获得恒定的边缘表面几何形状和尺寸。在一些尤其有利的实施例中，1.2·Th(gs)≤Wm(gwg)≤3.0·Th(gs)，在一些的实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(gwg)≤2.5·Th(gs)，在一些的实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(gwg)≤2.0·Th(gs)。

尤其有利的实施例中，如图4所示，具有总体轮宽度W(pw)的抛光轮401包括预成形抛光轮表面槽403，预成形抛光轮表面槽403具有沿轮的径向的横截面，具有最大宽度Wm(pwg)、平均宽度Wa(pwg)和深度Dp(pwg)，其中，Wm(pwg)>Th(gs)且Dp(pwg)≥50μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥100μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥150μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥200μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥250μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥350μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥400μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥450μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥500μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥1000μm，在一些实施例中Dp(pwg)≥1500μm。抛光槽在抛光开始之前接纳研磨后边缘，并确保在所有的抛光操作中，从抛光轮的服务寿命开始到其结束时，适当的恒定量材料移除，从而在通过使用相同抛光轮精加工的玻璃板中获得恒定的抛光后的边缘表面几何形状和尺寸。在一些尤其有利的实施例中，1.2·Th(gs)≤Wm(pwg)≤3.0·Th(gs)，在一些的实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(pwg)≤2.5·Th(gs)，在一些的实施例中1.5·Th(gs)≤Wm(pwg)≤2.0·Th(gs)。

如前所提到的，在尤其有利的实施例中，玻璃板的预精加工边缘在单个精加工步骤中经受研磨步骤（I）和抛光步骤（II），其中，边缘表面相对于研磨轮的中心和抛光轮的中心以一线速度行进。图5示意性示出该实施例，其中，玻璃板的边缘表面501被研磨轮503的研磨槽507接纳，首先经受研磨，并然后行进到下游抛光位置，这里，它被抛光轮505的抛光槽509接纳。边缘表面501相对于研磨轮503的中心和抛光轮505的中心的速度是V，在一些实施例中，理想的是V是至少1cm·s^-1，在一些实施例中至少2cm·s^-1，在一些实施例中至少5cm·s^-1，在一些实施例中至少10cm·s^-1，在一些实施例中至少15cm·s^-1，在一些实施例中至少20cm·s^-1，在一些实施例中至少25cm·s^-1，在一些实施例中至少30cm·s^-1，在一些实施例中至少35cm·s^-1，在一些实施例中至少40cm·s^-1，在一些实施例中至少45cm·s^-1，在一些实施例中至少50cm·s^-1，在一些实施例中至少60cm·s^-1，在一些实施例中至少70cm·s^-1，在一些实施例中至少80cm·s^-1，在一些实施例中至少90cm·s^-1，在一些实施例中至少100cm·s^-1，在一些实施例中至少80cm·s^-1，在一些其它实施例中至少70cm·s^-1，在一些其它实施例中至少60cm·s^-1，在一些其它实施例中至少50cm·s^-1。虽然图5中仅示出一个研磨轮和一个抛光轮，在单程精加工过程中，可能的是使用一系列相同的或不同的研磨轮来执行研磨功能，随后通过一系列相同的或不同的抛光轮来执行抛光功能到计划程度。例如，在其中使用一系列研磨轮的一个实施例中，以接触玻璃板边缘上的特定点为顺序，从第一个到最后一个，研磨粒可变得逐渐变得更小以提供逐渐更轻柔的研磨功能。同样，在其中使用一系列研磨轮的一个实施例中，以接触玻璃板边缘上的特定点为顺序，从第一个到最后一个，抛光粒可变得逐渐变得更小以提供逐渐更轻柔的抛光功能。仍在其中使用一系列抛光轮的另一实施例中，从第一到最后一个轮，可使用逐渐更软的聚合物基体材料，以实现计划的最终抛光功能和低SSD。

本发明的方法，通过利用适当的研磨工艺参数和抛光工艺参数，实现了高玻璃板速度，因此实现高精加工生产能力，以及高抛光后边缘表面质量，尤其在SSD方面。

一个实施例中，用于在抛光轮401上制作表面槽403的方法如下：通过加工用作芯部的金属（例如不锈钢）来形成具有槽形状的相反轮廓的齿。该芯部然后被镀层（用诸如镍、铜或青铜等金属），从而可在钢芯部上结合一层磨粒（诸如金刚石）。诸如工具，通常称为电镀工具用于在轮的外周研磨出该轮廓。该工艺可以是干式或湿式且根据公差，可以是具有初级和精细研磨的两个步骤过程。在一些尤其有利的实施例中，在加工槽之前，检查该轮的跳动量（不圆度）。如果跳动量高于给定公差，则在加工槽之前，该轮首先被整径。如果需要，通过使用铝氧化物（氧化铝）修整槽来暴露槽中的金刚石颗粒。

本发明通过以下非限制性示例进一步例示。

实例

通过使用研磨轮在边缘处研磨具700μm有厚度的硅酸铝玻璃板。然后根据前述的测量方法测量研磨后表面的SSD。然后使用两个不同的抛光轮，一个根据本发明而一个根据对比例来抛光多个板的研磨后表面。然后根据相同方法来测量抛光后表面的SSD。

测试结果绘制在图6所示的图表中。该图中，条E1指示研磨后表面，条E2指示对比例中的抛光后表面，而条E3指示根据本发明的示例中的抛光后表面，条601指示测量到的最大SSD（μm），条602指示测量到的平均SSD（μm），而条603指示SSD频率（即归一化的裂纹平均数）。

从图6，清楚的是本发明的方法导致小得多的最大SSD、平均SSD和SSD频率。

然后使用垂直4点弯曲测试测量在上面两个实例中抛光的玻璃板的边缘的强度。结果在图7中示出。圆形数据点和线性拟合曲线701是在对比例中抛光的玻璃板，而方形数据点和线性拟合曲线703是根据本发明的实例中抛光的玻璃板。曲线701和703的比较清楚的显示本发明的方法导致显著改善的边缘强度。

对本领域技术人员显而易见的是，可对本发明做出各种修改和变化而不偏离本发明的精神和范围。因此，意味着本发明涵盖本发明的各种修改和变型，只要它们在所附权利要求及其等同范围内即可。

Claims (20)

1.一种精加工玻璃板边缘的方法，所述玻璃板具有厚度Th（gs）、第一主表面、第二主表面以及将所述第一主表面连接于所述第二主表面的第一预精加工边缘表面，由所述第一主表面与第一预精加工边缘表面之间相交而形成的第一角部，以及由所述第二主表面与所述第一预精加工边缘表面之间相交而形成的第二角部，所述方法包括以下步骤：

研磨所述第一边缘表面、所述第一角部和所述第二角部以获得弯曲的第一研磨边缘表面，所述第一研磨边缘表面具有研磨后最大裂纹长度MCL（g）、研磨后平均裂纹长度ACL（g）以及研磨后归一化裂纹平均数ANC（g）的基本上无尖锐角部；以及随后

抛光所述第一研磨边缘表面以获得第一抛光边缘表面，所述第一抛光边缘表面具有抛光后最大裂纹长度MCL(p)、抛光后平均裂纹长度ACL(p)，以及抛光后归一化裂纹平均数ANC(p)；其中MCL(p)/MCL(g)≤3/4，ACL(p)/ACL(g)≤3/4，以及ANC(p)/ANC(g)≤3/4。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：MCL(p)/MCL(g)≤2/3,ACL(p)/ACL(g)≤2/3且ANC(p)/ANC(g)≤2/3。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：MCL(p)/MCL(g)≤1/2,ACL(p)/ACL(g)≤1/2且ANC(p)/ANC(g)≤1/2。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：MCL(p)/MCL(g)≤1/3,ACL(p)/ACL(g)≤1/3且ANC(p)/ANC(g)≤1/3。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：MCL(g)≤40μm,ACL(g)≤10μm且ANC(p)≤40mm-1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（I）中，使用研磨轮，所述研磨轮包含嵌入在研磨轮基体中的多个研磨粒，且所述研磨粒具有从10μm到80μm的平均粒度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述研磨轮包括选自金刚石、SiC、Al2O3、SiN、BN及其组合的材料。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤（I）中，通过研磨轮对玻璃板施加研磨力F（g），且F(g)≤30牛。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（II）中，使用抛光轮，所述抛光轮包含嵌入在抛光轮聚合物基体中的多个抛光粒，且所述抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在步骤（II）中，通过抛光轮对玻璃板施加抛光力F（p），且F(p)≤30牛。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（I）中，通过研磨轮对玻璃板施加研磨力F（g），在步骤（II）中，通过抛光轮对玻璃板施加抛光力F（p），且1.2≤F(g)/F(p)≤4.0。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述抛光轮包括选自金刚石、SiC、CeO2及其组合的材料。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述聚合物基体选自聚氨酯树脂、环氧树脂、聚砜、聚醚酮、聚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃及其混合物和组合。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述抛光粒包括金刚石抛光粒和CeO2抛光粒的组合。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述金刚石抛光粒具有从5μm到80μm的平均粒度。

16.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述抛光轮聚合物基体具有从40到80的肖氏D硬度。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：1.2·Th(gs)≤Wm(gwg)≤3.0·Th(gs)。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（II）中，所述抛光轮包括在抛光表面上的预成形抛光槽，所述预成形抛光槽具有垂直于抛光槽的延伸方向的横截面，具有最大宽度Wm(pwg)、平均宽度Wa(pwg)以及深度Dp(pwg)，其中，Wm(pwg)>Th(gs)且Dp(pwg)≥50μm。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：1.2·Th(gs)≤Wm(pwg)≤3.0·Th(gs)。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（I）和（II）中，第一预精加工表面以至少1cm·s-1的线速度行进。

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