CN105636887A - 用于进一步处理薄玻璃的方法及根据该方法制造的薄玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于进一步加工薄玻璃(1)的方法，其中薄玻璃(2)通过进一步加工而承受拉应力σ_app，该拉应力小于(公式I)，其中(公式III)和(公式II)是弯曲情况下薄玻璃(1)的试样(10)断裂时拉应力的平均值，L_ref和A_ref分别表示试样(10)的边缘长度和面积，其中(公式III)是在试样(10)的表面中断裂时拉应力的平均值以及(公式II)是从试样(10)的边缘开始断裂时拉应力的平均值，并且Δ_e和Δ_a表示平均值(公式II或公式III)的标准偏差，并且A_app是薄玻璃(1)的面积以及L_app是薄玻璃(1)的相对侧边缘(22、23)的总边缘长度并且Φ是在至少半年的时间内规定的最大断裂率。<maths num="0001"></maths>

Description

用于进一步处理薄玻璃的方法及根据该方法制造的薄玻璃

技术领域

本发明一般上涉及薄玻璃，特别是厚度小于毫米的玻璃。更具体而已，本发明涉及通过将其缠绕成辊的薄玻璃的成型。

背景技术

薄玻璃应用在许多技术领域中，例如用于显示屏、光电子部件的窗、包装以及电绝缘层。

为了能够操作薄玻璃以进一步处理，将薄玻璃带缠绕成卷是有利的。由此能够在进一步处理时，玻璃直接从辊展开以处理。然而这里的问题在于，在缠绕成辊时，玻璃中产生弯曲应力。该弯曲应力可能导致卷绕的玻璃带破裂。在此单个的断裂就已经会造成明显的问题，因为展开玻璃带时在破裂点处必须中断处理操作。

US2013/0196163A1描述了一种用于弯曲玻璃的方法，其中将玻璃带以此方式层压在增强层上，使得在弯曲时弯曲线的中性面位于增强层中并且玻璃带完全位于由弯曲导致的压应力区域中。这要求增强膜的厚度为玻璃厚度的数倍，并且用于层压物的高强度粘结剂必须呈现低蠕变行为并且因此固化时变脆。然而，当粘结剂难以分离或者不能完全去除时，高强度可能产生问题。无论如何，粘结剂的去除是在切割之前必需的额外处理步骤。此外，缠绕方向预先确定的。关于卷绕玻璃的破裂强度，必须考虑粘结层中的蠕变以及增强层中的应力释放。如果中性面由于应力释放而转移到玻璃带中，玻璃就会承受拉应力，该拉应力在展开时甚至可能增大。

US8241751B2描述了一种在弯曲时遵循最小的弯曲半径时具有低的瞬时断裂概率的玻璃辊。然而，该文献没有考虑到延时产生断裂的观点。特别是也忽略了在玻璃带的边缘处产生的断裂。对于该文献中描述的尺寸规定，在非常短的时间之后预期会有玻璃破裂。

然而，薄玻璃通常并不是直接进一步处理的。而是预期薄玻璃辊会存放一段特定时间。运输至进一步处理工厂也需要时间并且引起额外的动态负荷。

另外，对于进一步加工的薄玻璃，例如胶合薄玻璃片或者复合材料中的薄玻璃，需要避免由于通过处理引起的材料中的拉应力产生的玻璃破裂而引起玻璃件失效。

发明内容

因此，本发明的目的在于以此方式提供或进一步处理薄玻璃，使得能够避免或者至少在数量上减少可能出现的玻璃破裂。

通过独立权利要求的技术方案实现了该目的。本发明的有利实施例和修改在从属权利要求中给出。

因此，本发明提供了一种用于进一步处理薄玻璃、特别是进一步处理薄玻璃带的方法，在该方法中，薄玻璃通过进一步处理而承受拉应力σ_app，该拉应力小于下面的表达式：

$\left(1\right)---1.15\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right),$

其中和是薄玻璃的试样在弯曲应力下破裂时拉应力的平均值，其中L_ref和A_ref分别表示试样的边缘长度和表面积，是在试样表面中断裂时拉应力的平均值以及是从试样边缘开始断裂情况下破裂时的拉应力的平均值，并且其中Δ_e和Δ_a分别是平均值和的标准偏差，并且A_app是薄玻璃的表面积并且L_app是薄玻璃的相对边缘的总边缘长度以及Φ是至少半年时间内的预定最大断裂率。平均值特别是算数平均值。

显然地，试样的可用边缘长度L_ref和表面积A_ref是表示断裂测试的玻璃样品承受相应弯曲应力的表面积或边缘区域部分。因此L_ref和A_ref也分别称为参考长度或参考表面积，其表示在试样破裂时承受有临界负荷的边缘和试样表面积部分。对此，在本发明的意义中，术语试样特别是指薄玻璃的玻璃样品承受有弯曲应力的区段。弯曲应力同样可以相继地施加到玻璃样品。在这种情况下，面积A_ref和边缘长度L_ref表示在相继测试中受到弯曲应力的玻璃样品的所有区段。在本发明的意义中，术语试样又是指玻璃样品的整个受测试区段。如果玻璃样品的相对边缘的总长度和总表面积相继或同时受到负荷，玻璃样品的表面积和边缘长度就相应地等于试样的面积和边缘长度。但是在这种情况下，通常不检测整个边缘长度。如果玻璃样品单轴地弯曲，那么相对纵边缘受到负荷，而不是横边受到负荷。试样的边缘长度在此相应地为承受拉伸负荷的两个相对边缘的边缘长度。

优选地，进一步处理这样的薄玻璃，其厚度小于500μm，更优选为不大于350μm，最优选不大于100μm。最小厚度为优选5μm。特别优选的厚度范围在20μm和200μm之间。根据本发明的方法特别可以应用在厚度t选自{10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、65μm、70μm、75μm、85μm、100μm、110μm、120μm、145μm、160μm、180μm、200μm、210μm、250μm}的薄玻璃上。

通过该方法，获得根据本发明的薄玻璃件，其中薄玻璃承受拉应力σ_app，该拉应力小于上述的表达式(1)。

本发明基于这样的认识，即，边缘上的断裂和玻璃表面中的断裂源于玻璃中的不同缺陷并且断裂概率在统计上相互无关。因此，在边缘上的破裂强度和表面中的破裂强度方面涉及到彼此不相关的玻璃强度。有效的破裂强度通过在表面区域中和边缘上断裂时拉应力的最小值根据上述公式计算出。以这种方式特别是也考虑到了薄玻璃在弯曲情况下在边缘和表面中产生的断裂方面的通常不同的使用寿命。因此，本发明允许在规定使用寿命或者预定时间段内断裂概率的情况下调整玻璃件的拉应力。

预定的最大断裂率Φ优选为0.1或更小(即最大10％)，特别优选小于0.05(小于5％)。

为了实现在较长时间段、例如高达十年的时间段内的低断裂概率，优选地，在进一步处理的情况下，薄玻璃或者通过进一步处理获得的玻璃件承受拉应力σ_app，该拉应力小于

$\left(2\right)---0.93\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right).$

最大拉应力相对少地减少倍数1.15/0.93＝1.236就已经导致被加载拉应力的玻璃件的使用寿命显著增加。

用于进一步处理薄玻璃的方法特别额外地包括玻璃强度的检测，优选在待处理的薄玻璃上施加拉应力的步骤之前。因此，根据本发明的一个实施方式一般设置成，用于进一步处理薄玻璃的方法包括以下步骤：优选在通过进一步处理过程中施加拉应力的步骤之前，测定薄玻璃试样破裂时拉应力的平均值和及其标准偏差Δ_e和Δ_a，以及由这些数值优选依据薄玻璃的尺寸(特别由薄玻璃的表面积A_app和边缘长度L_app给定)确定薄玻璃的最大拉应力，并且在进一步处理过程中，薄玻璃然后承受拉应力，该拉应力不超过确定的最大拉应力。这种根据破裂试验确定的最大拉应力不必需根据上面提到的表达式(1)或(2)确定。然而，根据本发明，如果通过另一个表达式基于断裂试验确定上限，以在拉伸负荷下保持长的使用寿命，那么此上限不超过由表达式(1)、优选表达式(2)给出的阈值。

优选地，根据本发明的玻璃件的薄玻璃由于进一步处理而承受至少21MPa的最大拉应力。这实现了在具有非常长的使用寿命或者说在大于半年的长时间段内相应低的断裂概率的同时，仍可以承受高的负荷。

玻璃件优选包括锂铝硅酸盐玻璃、钙钠硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、无碱金属或低碱金属的铝硅酸盐玻璃。这种玻璃例如通过拉伸法、例如下拉拉伸法、溢出熔融法或者通过浮法技术获得。

对于低的断裂概率，特别是具有如前给出的至少21MPa的拉应力，硼硅酸盐玻璃非常适合作为薄玻璃。特别优选具有下述按重量百分比给出组分的基于氧化物的组成的硼硅酸盐玻璃：

在此特别优选具有下述按重量百分比给出组分的基于氧化物的组成的玻璃：

有利地可以采用低铁或者无铁的玻璃，特别是Fe₂O₃含量小于0.05重量％，优选小于0.03重量％，因为该玻璃具有减小的吸收性并且因此特别实现了增高的透明度。

然而，其他应用优选的玻璃也包括灰色玻璃或者着色的玻璃。

根据一个实施方式，使用经预张紧或者能够预张紧的玻璃。该玻璃能够通过离子交换化学预张紧或者热学预张紧或者以热学和化学结合的方式预张紧，或者适合于预张紧。

光学玻璃也可以用作为玻璃材料，例如重火石玻璃、镧重火石玻璃、火石玻璃、轻火石玻璃、冕玻璃、硼硅酸盐冕玻璃、钡冕玻璃、重冕玻璃或者氟冕玻璃。

本发明特别适合于优化本已高强度的玻璃的机械性能，以及/或者在进一步处理过程中考虑到该机械性能。高强度的玻璃通常用于玻璃实际承受高机械应力的用途。这种玻璃因此设计用于抵抗住作用在表面区域上的弯曲应力。在此情况下，玻璃的边缘恰好是关键性薄弱位置。最终当玻璃板的边缘具有缺陷并且同时承受弯曲应力时，由高强度玻璃构成的玻璃板会非常快速地破裂。借助本发明现在能够考虑到，例如在单个玻璃板通过分割出较大的玻璃而切割成其最终尺寸时板边缘的品质是否保持相同。例如可能发生，分割轮由于磨损而在玻璃边缘上留下刮痕损坏。如果这种情况发生，整个玻璃板的强度就明显降低。通过该方法，可以非常精确地检测到制得产品的这种变化并且检测在形成边缘时的改进作用以及在设计中考虑到最大拉应力。接下来给出高强度的玻璃，借助本发明以该玻璃通过监测边缘强度能够实现使用寿命的增加，或者说在规定时间段内断裂概率的降低。

根据一个实施方式，具有下述以摩尔百分比给出的摩尔组成的组分的玻璃是合适的：

在该实施方式的扩展中，在此适用附加条件，即，氟的摩尔含量与B₂O₃的摩尔含量之比，即F/B₂O₃在0.0003至15、优选0.0003至11、特别优选0.0003至10的范围内。该玻璃能够化学预张紧并且能够在移动显示器中用作为盖板玻璃。

在此玻璃的组成优选包含下述组分：

特别优选玻璃的组成包含下述组分：

根据本发明的另一个实施方式，使用由下述玻璃组成(按重量％给出)构成的硼硅酸盐玻璃：

以及可选地添加有含量为0-5重量％或者对于“黑色玻璃”来说含量为0-15重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

还有一组适合的玻璃是无碱金属的硼硅酸盐玻璃。这里优选下述按重量百分比给出的组成：

这些玻璃也在US2002/0032117A1中描述，该文献中关于玻璃组成以及玻璃特性的内容也完全结合于本申请的主体中。该类型的玻璃由申请人以商品名AF32出售。

下述表格列出了适合的其他无碱金属硼硅酸盐玻璃的组分，以及在右列中列出了基于该玻璃的、具有类似特性的玻璃等级的组成范围：

还有另一种优选的玻璃类型是具有下述按重量百分比给出的组分的硼硅酸盐玻璃：

该类型玻璃的一种玻璃是Schott玻璃D263。具有确切组成的该玻璃也描述在US2013/207058A1中，该文献关于玻璃组成以及玻璃特性的内容也完全结合于本申请的主体。

钙钠玻璃也是适合的。在下述表格中列出了根据一种优选组成范围的两个实施例以及按重量百分比给出的组分含量。

	玻璃1	玻璃2	范围：
				SiO2	74.42	71.86	63-81
Al2O3	0.75	0.08	0-2
				MgO	0.30	5.64	0-6
CaO	11.27	9.23	7-14
				Li2O	0.00	0.00	0-2
Na2O	12.9	13.13	9-15
				K2O	0.19	0.02	0-1.5
Fe2O3	0.01	0.04	0-0.6
				Cr2O3	0.00	0.00	0-0.2
MnO2	0.00	0.00	0-0.2
				Co3O4	0.00	0.00	0-0.1
TiO2	0.01	0.01	0-0.8
				SO3	0.16	0.00	0-0.2
Se	0.00	0.00	0-0.1

玻璃2在此特别好地适合于以浮法制造玻璃板。

根据一种实施方式另外使用下述组成的钙钠硅酸盐玻璃作为玻璃，该玻璃由下述(按重量％给出)组成：

以及可选地添加有含量为0-5重量％或者对于“黑色玻璃”来说含量为0-15重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

根据本发明的另一个实施方式，使用下述组成的锂铝硅酸盐玻璃作为玻璃材料，该玻璃由下述(按重量％给出)组成：

以及可选地添加有含量为0-1重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

另外优选使用下述玻璃组成的碱金属铝硅酸盐玻璃作为载体材料，该玻璃由下述(按重量％给出)组成：

以及可能添加有含量为0-5重量％或者对于“黑色玻璃”来说含量为0-15重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

另外,优选使用下述玻璃组成的无碱金属铝硅酸盐玻璃例如作为载体材料，该玻璃由下述(按重量％给出)组成：

以及可能添加有含量为0-5重量％或者对于“黑色玻璃”来说含量为0-15重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

另外优选使用下述玻璃组成的低碱金属铝硅酸盐玻璃，该玻璃由下述(按重量％给出)组成：

以及可能添加有含量为0-5重量％或者对于“黑色玻璃”来说含量为0-15重量％的着色氧化物，例如Nd₂O₃、Fe₂O₃、CoO、NiO、V₂O₅、Nd₂O₃、MnO₂、TiO₂、CuO、CeO₂、Cr₂O₃、稀土氧化物；以及0-2重量％的提炼剂，例如As₂O₃、Sb₂O₃、SnO₂、SO₃、Cl、F、CeO₂。

使用的薄玻璃例如为美因茨的SchottAG公司以商品名D263、D263eco、B270、B270eco、Borofloat、XensationCover、Xensationcover3D、AF45、AF37、AF32或AF32eco出售。

根据另一个实施例，薄玻璃件的玻璃能够通过热处理转化成玻璃陶瓷。在此优选地，玻璃陶瓷由陶瓷化的铝硅酸盐玻璃或者锂铝硅酸盐玻璃组成，特别是由经化学和/或热预张紧的陶瓷化的铝硅酸盐玻璃或锂铝硅酸盐玻璃组成。在另一个实施方式中，薄玻璃件包含能够陶瓷化的初始玻璃，其在着火情况下经热作用陶瓷化或者进一步地陶瓷化并且因此提供提高的防火安全性。

根据本发明的另一个实施方式，优选使用具有下述初始玻璃组成(按重量％给出)的能够陶瓷化的玻璃或者能够由其制造的玻璃陶瓷：

在另一个实施例中，优选使用具有下述初始玻璃组成(按重量％给出)的能够陶瓷化的玻璃或者由其制造的玻璃陶瓷：

在另一个实施例中，优选使用具有下述初始玻璃组成(按重量％给出)的能够陶瓷化的玻璃或者由其制造的玻璃陶瓷：

由根据本发明的薄玻璃件制造的薄玻璃陶瓷件的玻璃陶瓷优选包含高石英混晶或者热液石英混晶作为主导的晶相。晶粒尺寸优选为小于70nm，特别优选小于等于50nm，非常特别优选小于等于10nm。

附图说明

接下来进一步描述本发明，对此也参考附图。附图中相同的附图标记表示相同或相应的部件。

其中：

图1示出了卷绕薄玻璃带形式的玻璃件；

图2示出了断裂概率作为拉应力函数的图表；

图3示出了薄玻璃的断裂概率作为时间的函数；

图4示出了用于测定在薄玻璃试样表面区域中断裂时拉应力平均值及其标准偏差的构造；

图5示出了用于测定在从薄玻璃边缘开始断裂时拉应力平均值及其标准偏差的构造。

具体实施方式

图1示出了本发明的优选应用。在本发明的该实施方式中，通过将薄玻璃带2形式的薄玻璃1缠卷到辊3，进一步处理薄玻璃1。两个边缘22、23或者确切地说薄玻璃带2的纵边缘在此形成辊3的端面。必要时，可以将辊3缠绕在芯轴上，从而辊3的内表面与芯轴的外周面接合。

此形式的薄玻璃1或者薄玻璃带2接着从辊3展开，用于进一步的处理步骤。薄玻璃1的这种成型形式特别适合自动化的制造过程，例如层压在电子构件上或制造显示屏。

为了保护玻璃表面，例如在图1所示的示例中，还可以将另一个片材7与玻璃一起缠绕。该片材然后分离辊中相继的玻璃层。优选地，使用纸张或塑料作为片材7。

如果制造过程是自动化的，那么重要的是，整个卷绕的薄玻璃带2没有断裂并且薄玻璃带2在自动展开过程中不断开。然而，薄玻璃1在缠卷时弯曲。弯曲伴随有拉应力，薄玻璃1的其中一个侧面承受该拉应力。弯曲半径越小，拉应力就越大。卷绕的薄玻璃带2在辊3的内表面31上具有其最小的弯曲半径。

目前，在通过将其缠绕到辊3的薄玻璃1处理以及进一步制造处理中将其展开之间可能间隔一段时间。通常，辊3在其完成之后存放一段时间。运输也需要时间。已经发现，尽管在低的玻璃厚度情况下，由于在弯曲过程中产生的单侧拉应力，在缠卷之后经时间延迟后也可能出现不利的玻璃断裂。

本发明现在使得可以将薄玻璃带缠绕成辊3，其内部半径这样设置，使得辊以高的无损概率经受住规定的时间段，例如平均的或最大的存放时间。这基本上也适用于薄玻璃的其他类型的处理，其中薄玻璃承受拉应力。和辊的实施方式一样，在应用中或者在处理的玻璃件中最经常出现的拉应力由薄玻璃的弯曲而产生。因此，根据本发明的一个优选的实施方式，薄玻璃1的进一步处理包括薄玻璃1的弯曲，其中最小的弯曲半径R与拉应力σ_app具有如下关系：

$\left(3\right)---{\mathrm{\&sigma;}}_{app}=\frac{E}{1-v^2}\frac{t}{2R}.$

在该关系式中，E表示弹性模量，t表示薄玻璃的厚度以及ν表示玻璃的泊松比。

厚度t优选为小于500μm，特别优选不大于350μm。此外，通常优选，玻璃厚度为最少5μm。

对于满足根据公式(1)计算的最大拉应力σ_app条件的弯曲半径，与等式(3)相结合获得下述弯曲半径和拉应力之间的关系：

$\left(4\right)---R\&GreaterEqual;\frac{\frac{E}{1-v^2}\&CenterDot;t}{2.3\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right)}.$

相似地，对于在较长时间段内保持低的断裂概率的弯曲半径，由等式(3)与公式(2)结合获得下述关系式：

$\left(5\right)---R\&GreaterEqual;\frac{\frac{E}{1-v^2}\&CenterDot;t}{1.86\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right)}.$

作为适合于薄玻璃的玻璃类型的实施例涉及无碱的硼硅酸盐玻璃，其具有下述按重量百分比给出的组分：

该玻璃具有与硅匹配的热膨胀系数3.2*10^-61/K。弹性模量或杨氏模量的值为E＝74.8GPa。泊松比为v＝0.238。

在如图1中所示的缠绕成辊3的薄玻璃带2形式的玻璃件情况下，薄玻璃带2的最小弯曲半径R位于辊3的内表面31上，由该最小弯曲半径根据等式(3)得到最大拉应力σ_app。然而，为了能够保持辊小并且易操作，这样的弯曲半径优选，即出现在内表面31上的最大拉应力为至少21MPa。

然而，也可以想象到一些应用造成的情况，其中薄玻璃1沿着其侧面或者表面承受拉力。在这些情况下，在薄玻璃的两个侧面上以及内部都会产生拉应力。

不管在进一步加工之后拉应力以何种形式出现，在本发明的一个实施方式中最大的断裂率Φ力求为0.1或更小，优选为小于0.05。通过该预定的断裂率，然后能够根据前面给出的表达式(1)或(2)求得与该断裂率相对应的最大拉应力σ_app，并且在由弯曲引起的拉应力情况下，使用该拉应力值可以根据表达式(3)求得最小弯曲半径。

表达式(1)或(2)给出了与至少半年(公式(1))或更长时间(公式(2))内的预定断裂概率相对应的最大拉应力，该公式(1)或(2)中也包括薄玻璃的表面积和其边缘长度。这意味着，断裂概率与薄玻璃件的尺寸和形状成比例。这很重要，因为薄玻璃、特别在例如辊3的中间产品情况下可能具有很大的表面积。例如，在辊3的情况下优选地，至少10米、优选至少50米、特别优选至少100米长度的薄玻璃带2进行缠卷。根据另一个实施方式，长达1000米的薄玻璃带进行缠卷，以将断裂概率保持为较低并且同时使薄玻璃辊3的内部半径保持较小。薄玻璃带2或者对应辊3的宽度优选为20厘米或更大。根据一个示例性实施例，薄玻璃辊3由20厘米宽、100米长以及50μm厚的薄玻璃带2制成。

根据图2说明断裂概率的尺度效应。图2示出了根据断裂测试确定的断裂概率作为拉应力函数的图表。实心标记示出的测量值以及与之相应的用“A”表示的回归线在此通过对试样的断裂测试确定，这些试样具有80mm²的面积。空心标记表示的值以及对应回归线“B”通过在625mm²表面上的测量值的划线而得到，该表面承受和试样相同的负荷。例如根据两条回归线与66MPa拉应力处标出的线的交点可以看出，断裂概率由于面积增大而大约增加一个数量级。尽管对断裂强度的测量是通过动态负荷、特别是逐渐增加的负荷而进行的，但根据该断裂测试也可以测定静态负荷下在规定时间段、特别是至少半年的长时间内的断裂概率。

图3示出了断裂概率F(对应于表达式(1)或(2)中的断裂率Φ)作为具有625mm²标尺面积和66MPa静态作用拉应力的玻璃件以年为单位的使用寿命t_lifetime的函数。半年或更久的使用寿命对应于规定的时间段，对于该时间段适用表达式(1)或(2)。因此，一般来说但不局限于实施例地，在根据本发明方法的一个实施例中设置成，该用于进一步处理薄玻璃1的方法也包括将薄玻璃在施加有拉应力σ_app的状态下存放至少半年的时间。

图4示意性地示出了用于测定参数和Δ_a、即在薄玻璃试样的表面中断裂时拉应力的平均值及其标准偏差的构造。除了这个接下来说明的构造，其他替换的测量构造也是可能的。

该测量基于，通过断裂测试测定参数和Δ_a，在测试中，环形地固定薄玻璃试样10并且使用具有弧形的、优选球面形状的冲头面120的冲头12施加负荷直至断裂。为此，如图4中所示，薄玻璃试样10放置并固定在环形的、优选圆环形状的支撑面13上。冲头12以力F在薄玻璃试样10的表面上、优选环形支撑面13内的中心进行挤压。该力逐渐增大直至薄玻璃试样10破裂。在图4所示的构造中，通常会在薄玻璃试样的表面区域中造成断裂，因为薄玻璃试样表面上在冲头12的结合区域中引起的拉应力是最大的。因此该结合区域限定了试样10的表面A_ref。

多次重复该断裂测试。从破裂时所施加的力然后可以计算薄玻璃试样的表面上的拉应力。由这些测量值，可以确定在破裂时的平均拉应力及其标准偏差Δ_a。为此，能够将各个力值换算成拉应力并然后计算平均值和标准偏差。

对于从薄玻璃的边缘开始的断裂，适合的是其他的测量构造，例如接下来在图5中示出的测量构造。通过该测量构造类似地测定参数和Δ_e。

为了对玻璃件最大拉应力的可靠测定获得足够可靠的统计性，根据本发明的一个实施例分别对至少10个、优选至少二十个、更优选至少30个、特别优选至少50个薄玻璃1的试样10施加拉应力直至破裂，以确定参数和Δ_a以及和Δ_e。因此，在图4和图5所示的示例性实施例中，通过图4所示的构造进行至少10次、优选至少20次、更优选至少30次、特别优选至少50次有效的断裂测试，以及同样地通过接下来描述的根据图5的构造进行至少10次、优选至少20次、更优选至少30次、特别优选至少50次断裂测试。

为此，图5示出了一种用于测定在从薄玻璃边缘开始断裂的抗拉强度平均值及其标准偏差的构造。通过该构造实施的方法基于，通过弯曲测试确定参数和Δ_e，在弯曲测试中，单轴地弯曲薄玻璃试样10直至破裂。在图5所示的构造中，将薄玻璃试样10夹在两个卡爪15、16中间。滑块15、16相向移动，从而薄玻璃试样10弯曲越来越大。与图4中所示的构造不同，这里的弯曲朝一个方向进行。在此最小的曲率半径R_min位于两个滑块之间的中间位置。如果滑块例如略微朝彼此倾斜，那么滑块15、16彼此更靠近的边缘比相对侧的边缘受到更强负荷。相应地，最小的曲率半径位于该边缘上。但是也可以使两个边缘22、23受到均等的负荷。

为了测定边缘上在破裂处的拉应力以及通过测试多个薄玻璃试样确定拉应力的平均值和标准偏差Δ_e，具有多种可能方式。根据一种实施方式，可以测量施加在滑块15、16上的力F，并且由此确定薄玻璃试样10中的应力。

通过测定在破裂处的最小弯曲半径R_min并根据该值确定在边缘上的相应拉应力，还可以更简单地测定断裂应力。在此拉应力σ与弯曲半径成反比。

接下来说明一种用于生产卷绕的薄玻璃辊的实施例。

将玻璃带缠绕成辊，并且该玻璃带100m长、20cm宽、0.05mm厚并且由前面给出组分的硼硅酸盐玻璃制成，具有弹性模量E＝74.8GPa和泊松比ν＝0.238。在一年存放期间的断裂概率应当不超过1％(Φ＝0.01)。根据等式(3)选择卷绕体的芯半径。通过强度测定在试样上针对表面强度(参考面积为121mm²)测得基于正态分布的值(平均值)和Δ_a＝35MPa(标准偏差)，以及针对边缘强度(参考长度L_ref为2mm)测得值(平均值)和Δ_e＝16.9MPa(标准偏差)。在此可以采用根据图4和图5所描述的构造。用于评估强度测量的方法例如参见：“StrengthofGlass-BasicsandTestProcedures”中K.Nattermann的“FractureStatistics”，advancedcourseoftheInternationalCommissiononGlassandResearchAssociationoftheGermanGlassIndustry，法兰克福(2006)，ISBN3-9210-8947-6。

在A_app＝0.2m*100m＝20m²和L_app＝2*200m＝200m的情况下，获得下述结果：

$\left(6\right)---{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&times;(1-ln(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\left)\right)=(421-35\&times;0.4\&times;(1-ln\left(\frac{121\&CenterDot;{10}^{-6}{m}^2}{20m^2}\&times;0.01\right)\left)\right)MPa=175MPa$

$\left(7\right)---{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&times;(1-ln(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\left)\right)=(171-16.9\&times;(1-ln\left(\frac{2\&CenterDot;{10}^{-3}mm}{200m}\&CenterDot;0.01\right)\left)\right)MPa=55MPa\&times;$

因此，边缘强度是在确定辊芯尺寸的决定性强度参数。

对于可允许的弯曲应力，在此情况下，根据公式(2)或等式(5)获得：0.93·Min(175MPa,55MPa)＝0.93·55MPa＝51MPa。

在和t＝0.05mm情况下，然后可以根据等式(3)计算薄玻璃带的最小弯曲半径

$R\&GreaterEqual;\frac{1}{2}\frac{79300MPa}{51MPa}0.05mm=39mm.$

现在，就可以向上舍入成下一个更大的标准辊芯直径、即例如D＝80mm。通在该弯曲半径或直径的情况下，可以超过根据本发明优选的拉应力最小值21MPa，从而一方面获得紧凑的辊，尽管如此但是另一方面也具有低的断裂概率。

除了图5所示的构造及该用于确定静态值和Δ_e的所述测量方法之外，还由其他的检测方法也可以获得了非常准确的静态值。在图5所示的构造中弯曲半径是变化的并且在边缘的中心弯曲半径最小。因此试样10的边缘长度L_ref和面积A_ref小于相对边缘的总边缘长度和试样的总面积。在上述实施例中提到的值L_ref＝2mm和A_ref＝121mm²因此小于试样的实际尺寸。通过合适的测量方法可以增大试样承受拉应力的边缘长度和表面积。与图4中所示构造不同的其他构造也可以考虑用于测定表面强度。

附图标记列表

1薄玻璃

2薄玻璃带

3辊

7片材

10薄玻璃试样

12冲头

13环形支撑面

15、16滑块

313的内表面

22、23边缘

120冲头面

Claims (18)

1.一种用于进一步处理薄玻璃(1)、特别是用于进一步加工薄玻璃带(2)的方法，其中所述薄玻璃(2)由于进一步处理而承受拉应力σ_app，所述拉应力小于

$1.15\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right)$

其中和是所述薄玻璃(1)的试样(10)在弯曲负荷下破裂时拉应力的平均值，其中L_ref和A_ref分别表示所述试样(10)的边缘长度和表面积，是在所述试样(10)的表面中断裂时所述拉应力的平均值以及是从所述试样(10)的边缘开始断裂时拉应力的平均值，并且其中Δ_e和Δ_a分别是平均值和的标准偏差，并且A_app是所述薄玻璃(1)的表面积并且L_app是所述薄玻璃(1)的相对边缘(22、23)的边缘长度之和以及Φ是至少半年的时间段内的预定最大破裂率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在，所述预定最大断裂率Φ为0.1或更小，优选小于0.05。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃(2)由于进一步处理承受拉应力σ_app，所述拉应力小于

$0.93\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right).$

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃(1)的进一步处理包括薄玻璃(1)的弯曲，其中最小的弯曲半径R与拉应力σ_app具有如下关系：

${\mathrm{\&sigma;}}_{app}=\frac{E}{1-{\mathrm{\&nu;}}^2}\frac{t}{2R},$

其中E表示弹性模量，t表示薄玻璃的厚度以及ν表示玻璃的泊松比。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃(1)的进一步处理包括将薄玻璃带(2)形式的薄玻璃(1)缠绕成辊(3)。

6.根据前面两项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃带(2)造成最大拉应力σ_app的最小弯曲半径R在辊(3)的内表面(31)上。

7.根据前面一项权利要求所述的方法，其特征在于，将长度为至少100米的薄玻璃带(2)缠绕成辊(3)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进一步处理这样的薄玻璃(1)，其厚度小于500μm，优选为不大于350μm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃(1)由于进一步处理承受至少为21MPa的最大拉应力。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在进一步处理过程中施加拉应力的步骤之前，进行玻璃强度的测试，其中测定薄玻璃试样破裂时拉应力的平均值和及其标准偏差Δ_e和Δ_a，以及由这些数值Δ_e和Δ_a确定薄玻璃的最大拉应力，并且所述薄玻璃然后通过进一步处理而承受不超过确定的最大拉应力的拉应力。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，分别对至少10个、优选至少20个、特别至少30个、特别优选至少50个所述薄玻璃(1)的试样(10)施加拉应力直至破裂，从而确定参数和Δ_a以及和Δ_e。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过破裂测试测定参数和Δ_a，其中环形地固定薄玻璃试样(10)并且通过具有弧形的、优选球面形状的冲头面(120)的冲头(12)施加负荷直至破裂。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过弯曲测试测定参数和Δ_e，其中单轴地弯曲薄玻璃试样(10)直至破裂。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄玻璃(1)在承受所述拉应力σ_app的状态下存放至少半年的时间。

15.一种薄玻璃件，其中薄玻璃(1)承受拉应力σ_app，所述拉应力小于

$1.15\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{App}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right),$

其中和是所述薄玻璃(1)的试样(10)在弯曲应力下破裂时拉应力的平均值，其中L_ref和A_ref是所述试样(10)的边缘长度和表面积，是在所述试样(10)的表面中断裂时拉应力的平均值以及是从所述试样(10)的边缘开始断裂时拉应力的平均值，并且其中Δ_e和Δ_a是平均值和的标准偏差，并且A_app是所述薄玻璃(1)的表面积并且L_app是所述薄玻璃(1)的相对边缘(22、23)的总边缘长度以及Φ是至少半年的时间段内不大于0.1的最大断裂率。

16.根据前面一项权利要求所述的薄玻璃件，所述薄玻璃件是缠绕成辊(3)的薄玻璃带(2)的形式，其中在所述辊(3)内表面(31)上的半径R与拉应力σ_app具有如下关系：

${\mathrm{\&sigma;}}_{app}=\frac{E}{1-{\mathrm{\&nu;}}^2}\frac{t}{2R},$

其中E是弹性模量，t是所述薄玻璃的厚度以及ν是玻璃的泊松比。

17.根据前面两项权利要求中任一项所述的薄玻璃件，其中所述薄玻璃(1)承受拉应力σ_app，所述拉应力小于

$0.93\&CenterDot;Min({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_a-{\mathrm{\&Delta;}}_{a}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{A_{ref}}{A_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)),{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}}_e-{\mathrm{\&Delta;}}_{e}0.4\&CenterDot;(1-ln\left(\frac{L_{ref}}{L_{app}}\mathrm{\&Phi;}\right)\left)\right).$

18.根据前面三项权利要求中任一项所述的薄玻璃件，其中所述薄玻璃(1)承受至少为21MPa的最大拉应力。