CN103910484A - 切割化学钢化玻璃的方法 - Google Patents

Abstract

一种切割化学钢化玻璃的方法，所述化学钢化玻璃在通过用第二碱离子交换玻璃中的第一碱离子而在所述玻璃的表面中产生压缩应力的化学钢化工艺中化学钢化。所述方法包括步骤：在要进行切割的所述化学钢化玻璃的部分上涂覆糊状物，加热所述糊状物，以及沿着上面涂覆有所述糊状物的所述部分切割所述化学钢化玻璃。所述糊状物含有碱离子。所述糊状物中所述碱离子的离子半径小于所述化学钢化工艺中取代所述第一离子的所述第二碱离子的离子半径。

Description

切割化学钢化玻璃的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年1月3日提交的韩国专利申请第10-2013-0000420号的优先权，其全部内容为了所有的目的通过引用合并于此。

发明背景

技术领域

本发明涉及切割化学钢化玻璃的方法，并且更具体地，涉及切割一块化学钢化玻璃的方法，其中在所述化学钢化玻璃的表面中产生压缩应力。

背景技术

玻璃产品被视为包括例如监视器、照相机、磁带录像机（VTR）和移动电话的图像和光学设备，例如车辆的运输设备，各类餐具，建筑设施等的多个技术和工业领域中必不可少的组件。因此，制造并且使用了具有符合各工业领域的要求的多种物理性能的玻璃产品。

特别地，最近，化学钢化玻璃被广泛用作显示器的覆盖基板，所述显示器包括有机发光显示器（OLED）、液晶显示器（LCD）、等离子显示面板（PDP）和场发射显示器（FED）。

钢化玻璃的方法包括物理钢化方法和化学钢化方法。物理钢化方法，也称为风冷钢化，主要应用于车辆的安全玻璃。化学钢化方法是可有用地应用于薄玻璃片的一种技术，所述薄玻璃片具有复杂的形状或约2mm或更少的厚度。化学钢化方法在预定条件下用具有大离子半径的碱离子（通常为K离子）交换一块玻璃内存在的具有小离子半径的碱离子（通常为Na离子）。由于离子交换，在化学钢化玻璃的表面中产生大量的压缩应力，从而增加玻璃的强度和硬度。

然而，化学钢化玻璃的缺陷在于，将玻璃钢化后，由于化学钢化玻璃的表面中存在压缩应力，基本上不可能进行二次机械加工，例如切割或磨削。当试图使用现有技术的金刚轮切割化学钢化玻璃时，由于玻璃的表面中存在大的压缩应力，玻璃将破碎为不规则碎片，而不是破碎为预期的形状。

因此，在现有技术中，通过切割或磨削一大块玻璃然后对切割或磨削的这块玻璃进行化学钢化来制造具有预期的尺寸或形状的化学钢化玻璃单元。然而，生产该化学钢化玻璃单元的方法具有低工艺效率和生产率的问题。

因此，为了高工艺效率和生产率地生产具有多种尺寸和形状的化学钢化玻璃，需要开发切割化学钢化玻璃的技术。

就此而言，美国专利申请公开No.2012/0064306公开了在化学钢化玻璃后切割化学钢化玻璃的技术。这里，在要进行切割部分上由聚合物等形成防止离子交换的屏蔽层之后进行化学钢化。然而，存在多种限定因素。也就是说，屏蔽层必须耐受化学钢化温度的高温环境，即类似于玻璃化转变温度的温度，并且在化学钢化工艺之后必须容易去除屏蔽层。

此外，美国专利申请公开No.2010/0206008公开了使用激光切割化学钢化玻璃的技术。然而，对于生产率来说，激光的使用不是效率高的，这是有问题的。

此外，美国专利申请公开No.2012/0135195公开了通过蚀刻等在化学钢化玻璃的表面中形成拉伸区，然后扩展裂纹来切割化学钢化玻璃的技术。然而，在这种情况下，在玻璃表面中形成的裂纹使得难以在钢化工艺期间处理玻璃。

提供发明背景部分中公开的信息仅用于更好地理解发明背景，而不应被认为是承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员应当已知的现有技术。

现有技术文件

专利文件1：美国专利申请公开No.2012/0064306

专利文件2：美国专利申请公开No.2010/0206008

专利文件3：美国专利申请公开No.2012/0135195

发明内容

本发明的各方面提供了切割化学钢化玻璃的方法，所述方法可在切割玻璃时防止化学钢化玻璃破碎，并改善产品的可靠性。

在本发明的一方面，提供了切割化学钢化玻璃的方法，所述化学钢化玻璃在通过用第二碱离子交换玻璃中的所述第一碱离子而在所述玻璃的表面中产生压缩应力的化学钢化工艺中化学钢化。所述方法包括下面的步骤：在要进行切割的所述化学钢化玻璃的部分上涂覆糊状物，加热所述糊状物，以及沿着上面涂覆有所述糊状物的所述部分切割所述化学钢化玻璃。所述糊状物含有碱离子。所述糊状物中所述碱离子的离子半径小于在所述化学钢化工艺中取代所述第一离子的所述第二碱离子的离子半径。

根据本发明的实施方式，所述化学钢化方法可通过用K离子取代玻璃中的Na离子而化学钢化所述玻璃，并且所述糊状物可含有选自Li离子和Na离子的至少一种类型的离子。优选Li离子和Na离子具有硝酸盐的形式。

所述糊状物可进一步含有K离子。优选硝酸盐形式的K离子。

所述糊状物可进一步含有ZnO。

优选地，所述糊状物包括0重量份至60重量份的NaNO₃和40重量份至100重量份的LiNO₃（即NaNO₃∶LiNO₃的重量比=0～60∶40～100)和ZnO。可选地，糊状物优选包括0重量份至60重量份的KNO₃和40重量份至100重量份的NaNO₃（即，KNO₃∶NaNO₃的重量比=0～60∶40～100)和ZnO。

此外，所述加热糊状物的步骤可使用高频波加所述热糊状物。

另外，沿着上面涂覆有所述糊状物的部分切割所述化学钢化玻璃的步骤可使用激光或划线器切割所述化学钢化玻璃。

所述方法可进一步包括在要进行切割的所述化学钢化玻璃的所述部分上涂覆所述糊状物的步骤之后，并在加热所述糊状物的步骤之前，预热上面涂覆有所述糊状物的所述化学钢化玻璃的步骤。

所述预热化学钢化玻璃的步骤可在300℃或更高温度加热该化学钢化玻璃。

根据本发明的实施方式，有可能在松弛或去除所述要进行切割的化学钢化玻璃的部分中的应力之后切割化学钢化玻璃，从而防止所述化学钢化玻璃由于应力而变形或破碎，如果不松弛或去除应力的话，该玻璃会在切割工艺期间发生变形或破碎。

此外，有可能以涂覆糊状物的简单方法去除压缩应力，从而改善切割化学钢化玻璃的工艺的效率和生产率。

并入本文的附图和以下本发明的详细说明可使本发明的方法和设备具有的其它特征和优点更为明显，它们一起用来解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示意性显示根据本发明的实施方式的切割化学钢化玻璃的方法的流程图；和

图2是显示根据本发明的化学钢化和压缩应力松弛的原理的概念视图。

具体实施方式

现将详细地参照根据本发明的切割化学钢化玻璃的方法，其各个实施方式在附图中说明并描述如下，以使本发明相关领域的普通技术人员可容易地将本发明付诸实践。

全文中，将参照附图，其中相同的附图标记和符号在所有不同的附图中使用，以表示相同或相似的部件。在本发明的以下说明中，当可能使本发明的主题不清楚时，对并入本文的已知功能和部件的详细说明将会省略。

图1是示意性显示根据本发明的实施方式的切割化学钢化玻璃的方法的流程图。

参考图1，根据该实施方式的切割化学钢化玻璃的方法包括在要进行切割的化学钢化玻璃的部分上涂覆糊状物的步骤S100、加热所述糊状物的步骤S200，以及沿着上面涂覆有糊状物的所述部分切割玻璃的步骤S300。

该化学钢化玻璃在化学钢化工艺中化学钢化，该化学钢化工艺通过用具有更大的离子半径的其它碱离子交换玻璃中的碱离子而在所述玻璃的表面中产生压缩应力。

通过用具有更大的离子半径的K离子交换所述玻璃的钠离子而进行典型的化学钢化工艺。由于在玻璃内除碱金属以外的多电荷离子具有低流动性，Mg²⁺或Ca²⁺离子不能成功地通过离子交换而化学钢化。此外，过大的离子半径阻碍玻璃内的离子扩散。也就是说，即使在单电荷离子中，Rb⁺或Cs⁺离子不能通过离子交换成功地化学钢化。

为了切割一块化学钢化玻璃，首先，在S100中，糊状物涂覆于要进行切割的化学钢化玻璃的部分上。

在本文中，所述糊状物含有具有比由于化学钢化工艺而交换的碱离子的离子半径小的离子半径的碱离子。

当由于化学钢化工艺，玻璃内的Na离子与K离子交换时，所述糊状物将含有Li和Na的离子的至少一种，所述Li和Na的离子半径小于K的离子半径。优选地，Li离子和Na离子在具有诸如LiNO₃或NaNO₃的硝酸盐的形式的同时，包含在糊状物中。

在后面将描述的加热所述糊状物的步骤中，由于Li离子的离子半径小于Na离子的离子半径，Li离子比Na离子更好地向化学钢化玻璃的表面中的扩散。也就是说，由于Li离子可以比Na离子更快且更深地扩散入化学钢化玻璃中，Li离子可提高化学钢化玻璃的离子交换速度并且减少化学钢化玻璃的表面应力松弛时间。

此外，可能通过适当地调节Li离子和Na离子的含量而控制化学钢化玻璃的离子交换速度和表面应力松弛时间。

此外，根据本发明的实施方式的糊状物可进一步含有K离子。

加入K离子至Li离子和/或Na离子使得有可能去除压缩应力至一定范围内的预设深度，在这种情况下，能够在允许保持更深部分的压缩应力，而非去除所述玻璃的整个压缩应力层的同时切合化学钢化玻璃。

优选地，以硝酸盐的形式添加K离子至糊状物。

此外，根据本发明的实施方式的糊状物可进一步含有ZnO。

当加热涂覆时，糊状物可液化并流到除要进行切割部分以外的部分。然而，即使在加热糊状物时，添加至糊状物的ZnO仍可保持糊状物为浆体。

优选地，根据本发明的实施方式的糊状物可包括，0重量份至60重量份的NaNO₃和40重量份至100重量份的LiNO₃（也就是说，NaNO₃∶LiNO₃的重量比=0～60∶40～100）和ZnO，或0重量份至60重量份的KNO₃和40重量份至100重量份的NaNO₃（即，KNO₃∶NaNO₃的重量比=0～60∶40～100)和ZnO。

然后，在S200中，加热涂覆于要进行切割部分上的糊状物。

当加热糊状物时，糊状物中的离子与化学钢化玻璃中的离子交换，从而去除或松弛玻璃的表面中的压缩应力。也就是说，由于糊状物中含有的碱离子在分散到化学钢化玻璃中的同时经历离子交换，所以去除或松弛了在化学钢化玻璃的表面中产生的压缩应力，所述糊状物中含有的碱离子的离子半径小于通过化学钢化工艺交换的化学钢化玻璃的碱离子的离子半径。

图2是显示根据本发明的化学钢化和压缩应力松弛的原理的概念视图。

如图2中所示，在化学钢化玻璃的情况下，K离子通过与玻璃内Na离子的离子交换而扩散到玻璃的表面中，从而在玻璃的表面中产生压缩应力。当用Na离子反向离子交换化学钢化玻璃时，化学钢化玻璃的表面中产生的压缩应力得到松弛。

优选地，提供给涂覆于要进行切割部分上的糊状物的热可通过电介质加热实现。

尤其地，当糊状物含有优异地吸收高频能量的硝酸盐时，可以使上面涂覆有糊状物的要进行切割部分的温度高于其它部分的温度。相应地，这使得高频加热对除要进行切割部分以外的部分中的压缩应力的松弛降至最低。

最终，在S300中，沿要进行切割部分切割化学钢化玻璃。

由于在通过加热糊状物去除或松弛要进行切割部分中的压缩应力之后进行切割，所以可切割化学钢化玻璃而不会使玻璃破碎。

尽管有可能使用激光或划线器切割要进行切割部分，但是可以多种方法，例如使用水射流进行切割。

此外，根据本发明的实施方式的切割化学钢化玻璃的方法可进一步包括在要进行切割的部分上涂覆所述糊状物的步骤S100之后，并在加热所述糊状物的步骤S200之前，预热上面涂覆有糊状物的所述化学钢化玻璃的步骤。

当在由于加热糊状物的反向离子交换之前预热化学钢化玻璃时，可以活化糊状物的离子和化学钢化玻璃的离子之间的离子交换。

优选地，预热上面涂覆有糊状物的化学钢化玻璃的步骤可使用电加热炉加热玻璃至300℃或更高温度。

将参考实施例更详细描述本发明。然而，应理解，提供实施例用于说明的目的，而不限制本发明。

实施例1

制备一块其中Na离子与K离子交换过的化学钢化玻璃，在要进行切割的化学钢化玻璃的部分上涂覆包含NaNO₃和ZnO的糊状物，并通过高频加热将化学钢化玻璃加热至330℃。测量得到的玻璃的压缩应力层的压缩应力和压缩应力的深度（DOL），并在表1中显示了结果。

表1

注释)

HFR¹⁾：高频辐射

切割部分²⁾：要进行切割部分

其它部分³⁾：除要进行切割部分以外的部分

如表1显示，可理解，当高频波加热包含NaNO₃和ZnO的糊状物时，通过K离子和Na离子之间的反向离子交换在几分钟内完全去除上面涂覆有糊状物的要进行切割部分中的压缩应力。

此外，由于高频加热，所以除了上面未涂覆糊状物的切割部分以外的部分中的压缩应力略微松弛。由于可通过高频加热松弛除要进行切割部分以外的部分的压缩应力，因此可以减小化学钢化玻璃的强度，所以必须适当地控制高频加热时间。通过比较在高频加热之前化学钢化玻璃的压缩应力和压缩应力层的深度与高频加热之后化学钢化玻璃的压缩应力和压缩应力层的深度来获得表1中的变化。

实施例2

制备一块其中Na离子与K离子交换过的化学钢化玻璃，在要进行切割的化学钢化玻璃的部分上涂覆包含KNO₃、NaNO₃和ZnO的糊状物，并通过高频加热将化学钢化玻璃加热至330℃。测量得到的玻璃的压缩应力层的压缩应力和压缩应力的深度（DOL），并在表2中显示了结果。

表2

注释)

HFR¹⁾：高频辐射

切割部分²⁾：要进行切割部分

其它部分³⁾：除要进行切割部分以外的部分

如表2显示，可理解，当使用高频来加热包含KNO₃、NaNO₃和ZnO的糊状物时，通过K离子和Na离子之间的反向离子交换以及由于KNO₃盐的高频吸收的要进行切割部分的局部加热，上面涂覆有糊状物的要进行切割部分中的压缩应力减小至100MPa或更少。

还可理解，由于高频加热，所以除了上面未涂覆糊状物的切割部分以外的部分中的压缩应力略微松弛。通过比较在高频加热之前化学钢化玻璃的压缩应力和压缩应力层的深度与高频加热之后化学钢化玻璃的压缩应力和压缩应力层的深度来获得表2中的变化。

实施例3

制备一块其中Na离子与K离子交换过的化学钢化玻璃，在要进行切割的化学钢化玻璃的部分上涂覆包含NaNO₃和ZnO的糊状物，并在电加热炉中电阻加热化学钢化玻璃。测量得到的玻璃根据加热温度和加热时间的压缩应力层的压缩应力和深度（DOL），在表3中显示了结果。

表3

如表3显示，可理解，由于通过电加热炉加热，要进行切割部分的压缩应力随温度的提高和时间而更松弛。尤其地，可理解，当在330℃的温度加热20分钟或更久时，压缩应力减小到1/3至1/5。

同时，当比较实施例1与实施例3时，显然通过高频加热松弛化学钢化玻璃的压缩应力的效率优于通过使用电加热炉加热来松弛化学钢化玻璃的压缩应力的效率。相反，通过使用电加热炉加热松弛除要进行切割部分以外的部分的压缩应力时的比例小于通过高频加热来松弛除要进行切割部分以外的部分的压缩应力时的比例。当通过使用电加热炉加热玻璃来松弛化学钢化玻璃的压缩应力时，化学钢化玻璃可在被切割后保持优良的钢化特性。

参照附图已经表述了本发明的具体示例性实施方式的上述说明。该说明并非意在穷举或限制本发明为公开的精确形式，根据上述教导，各种修改和改变对本领域普通技术人员来说显然是可能的。

因此，本发明的范围并非意在限于上述实施方式，而是由所附权利要求及其等效形式所限定。

Claims (12)

1.一种切割化学钢化玻璃的方法，所述化学钢化玻璃在通过用与第一碱离子不同的第二碱离子交换玻璃中的所述第一碱离子在所述玻璃的表面中产生压缩应力的化学钢化工艺中化学钢化，所述方法包括：

在要进行切割的所述化学钢化玻璃的部分上涂覆糊状物；

加热所述糊状物；和

沿着上面涂覆有所述糊状物的所述部分切割所述化学钢化玻璃，

其中，所述糊状物包含第三碱离子，所述糊状物中所述第三碱离子的离子半径小于所述化学钢化工艺中取代所述第一离子的所述第二碱离子的离子半径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

所述第一碱离子包括Na离子，所述第二碱离子包括K离子，并且所述第三碱离子包括Li离子和Na离子的至少一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述糊状物包含硝酸盐形式的Li离子和Na离子的至少一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述糊状物进一步包含K离子。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述糊状物包含硝酸盐形式的所述K离子。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述糊状物进一步包含ZnO。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述糊状物包含LiNO₃形式的所述Li离子和NaNO₃形式的所述Na离子，并且

所述糊状物包含0重量份至60重量份的NaNO₃和40重量份至100重量份的LiNO₃。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述糊状物进一步包含KNO₃形式的K离子，

并且所述糊状物包含NaNO₃形式的所述Na离子，并且

所述糊状物包含0重量份至60重量份的KNO₃、40重量份至100重量份的NaNO₃。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述糊状物包括使用高频波加热所述糊状物。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着上面涂覆有所述糊状物的所述部分切割所述化学钢化玻璃包括使用激光或划线器切割所述化学钢化玻璃。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在要进行切割的所述化学钢化玻璃的所述部分上涂覆所述糊状物之后，并在加热所述糊状物之前，预热上面涂覆有所述糊状物的所述化学钢化玻璃。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，预热所述化学钢化玻璃包括在300℃或更高温度加热所述化学钢化玻璃。