CN107001106A - 玻璃板材的分离方法 - Google Patents

Abstract

一种玻璃板材的分离方法，其包括步骤(I)：使玻璃板材上的路径暴露在至少一束激光束下以沿着所述路径产生热应力而不损坏所述玻璃板材。该方法还包括步骤(II)：在所述路径处于步骤(I)中产生的热应力下的同时，在所述路径上产生缺陷，于是，所述玻璃板材响应所述缺陷而自发地沿着所述路径分离。

Description

玻璃板材的分离方法

本申请依据35U.S.C.§120要求于2014年11月19日提交的美国专利申请系列号14/457688的优先权，本文以该申请为基础且该申请的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本公开总体上涉及玻璃板材(glass web)的分离方法，更具体而言，涉及通过以下方法来分离玻璃板材：在处于热应力下的路径上形成缺陷，于是所述玻璃板材响应所述缺陷而自发地沿着所述路径分离。

背景

已知对玻璃板材进行分离以实现具有所述尺寸的玻璃板材部分。还已知对玻璃板材进行分离以从所述玻璃板材的高品质中心部分除去低品质边缘。

发明概述

下文对本公开进行了简单的小结，以提供对于详述中所描述的一些示例性的方面的基本理解。

根据一个示例性的方面，一种玻璃板材的分离方法，其包括步骤(I)：使玻璃板材上的路径暴露在至少一束激光束下以沿着所述路径产生热应力而不损坏所述玻璃板材。该方法还包括步骤(II)：在所述路径处于步骤(I)中产生的热应力下的同时，在所述路径上形成缺陷，于是，所述玻璃板材响应所述缺陷而自发地沿着所述路径分离。

在所述方面的一个例子中，在进行步骤(I)的同时进行步骤(II)。

在所述方面的另一个例子中，在沿着所述步骤(I)的所述路径实现了预定水平的热应力之后再进行所述步骤(II)。

在所述方面的另一个例子中，当玻璃板材沿着所述路径的温度达到所述玻璃板材的应变点温度的约70％～约100％的范围内时进行步骤(II)。

在所述方面的另一个例子中，玻璃板材包含第一边缘和与第一边缘相反的第二边缘，且步骤(I)中的路径在第一边缘和第二边缘之间延伸。在一个例子中，在第一边缘和第二边缘之间施加步骤(II)中的缺陷。

在所述方面的另一个例子中，在步骤(I)中，激光束移动超出玻璃板材的边缘。

在所述方法的另一个例子中，在步骤(I)和/或(II)中，玻璃带沿着所述路径可以是非平坦的和/或具有可变的厚度。在这种例子中，可对激光束的焦深进行选择以使其超过厚度和/或平坦度的变化，以使沿着所述路径的玻璃带完全在焦深内。

在一些例子中，在步骤(I)和/或(II)中，玻璃板材的温度可高于室温但低于应变点温度。

在所述方面的另一个例子中，步骤(I)包括使至少一束激光束在玻璃板材的主表面上的相应的射束斑处相交，且步骤(I)包括使所述射束斑沿着所述路径反复通过以沿着所述路径产生热应力。在一个例子中，使射束斑反复通过的步骤包括沿着单一方向使所述射束斑反复通过。在一个具体的例子中，所述单一方向包括从玻璃板材的第一边缘向第二边缘延伸的方向，且相比于第二边缘，在更靠近第一边缘的位置处形成缺陷。在另一个例子中，至少一束激光束沿着所述路径施加变化的功率密度以产生热应力。

在所述方面的另一个例子中，在与玻璃板材的至少一个边缘相距一段距离的位置处形成缺陷，且所述距离约为1mm～约25mm。

在所述方面的另一个例子中，步骤(I)中的至少一束激光束包含多束激光束，所述多束激光束中的每一束沿着所述路径的相应区段产生热应力。在一个例子中，所述路径的每一个区段与所述路径的至少一个相邻区段重叠。

在所述方面的另一个例子中，步骤(II)中的缺陷通过机械啮合玻璃板材来形成。

在所述方面的另一个例子中，步骤(II)中的缺陷通过激光来形成。

在所述方面的另一个例子中，玻璃板材包含玻璃板和沿着所述玻璃板的长度延伸的路径。该方法的步骤(II)使玻璃板的边缘部分从所述玻璃板的中心部分分离。

在所述方面的另一个例子中，玻璃板材包含玻璃带和在所述玻璃带的第一边缘和第二边缘之间沿着所述玻璃带的宽度延伸的路径。所述方法的步骤(II)从玻璃带上分离玻璃板。

在所述方面的另一个例子中，在步骤(I)中，放置玻璃板材以使整个所述路径位于激光束的焦深内。在一个具体的例子中，激光束的焦深约为20mm～约400mm。在另一个具体的例子中，激光束的焦深约为20mm～约200mm。

所述方面可被单独提供，或者以与所述方面的一个例子或例子的任意组合的组合形式被提供。

在另一个方面中，玻璃板材包含多个层，且所述多个层中的一个层的热膨胀系数不同于所述多个层中的另一个的热膨胀系数。例如，一个层的组成可不同于另一个层的组成。玻璃板材可以是例如层压玻璃板材，其中，第一层被置于第二层上，且在一些实施方式中，所述层压玻璃板材可包含附加层。

附图的简要说明

参照附图，阅读以下详细描述，可以更好地理解本公开的这些方面、特征和优点以及其他的方面、特征和优点，其中：

图1是一种配置成对玻璃带进行拉制的熔合下拉设备和示例性的玻璃板材分离设备的示意图；

图2是一种示例性的玻璃分离设备的沿着图1中的线2-2的示意性的剖面图，其中，玻璃带上的路径的上游端暴露在激光束下；

图3图示了玻璃带上的路径的中间位置暴露在激光束下；

图4图示了玻璃带上的路径的下游端暴露在激光束下；

图5图示了玻璃带上的路径位于激光束的焦深内；

图6是图5中的玻璃板材的侧视图，其图示了沿着玻璃带的路径的变化的功率密度；

图7图示了在玻璃带的路径上形成缺陷的步骤；以及

图8图示了另一种示例性的方法，其中，路径暴露在多束激光束下，所述多束激光束的每一束沿着所述路径的相应区段产生热应力。

发明详述

下文中将参照附图更完整地描述各设备和方法，附图中给出了本公开的示例性实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本公开能够以多种不同的形式实施，从而不应被理解成限于本文提出的实施方式。

在一些例子中，玻璃板材的分离方法可与配置成制造玻璃带的玻璃制造设备联用，但是可在另一些实施方式中提供其它玻璃处理设备。在一些实施方式中，玻璃制造设备可包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备、上拉设备、压辊设备或其它玻璃带制造设备。举例来说，图1示意性地描绘了用于处理一定量的玻璃熔体的设备，该设备包括用于对玻璃带103进行熔合下拉以随后将其加工成玻璃板104的熔合下拉设备101。熔合下拉设备101可包括配置成用于从储料仓109接收批料107的熔融容器105。批料107可通过用电动机113驱动的批料输送装置111来引入。可选的控制器115可配置成用于激活电动机113，从而将所需量的批料107引入熔融容器105中，如箭头117所示。可使用玻璃熔体探针119来测量竖管123内玻璃熔体121的液位，并且通过通信线路125将测量到的信息传递至控制器115。

熔合拉制设备101还可包括诸如澄清容器127这样的第一调整工位，所述第一调整工位位于熔融容器105的下游，并且通过第一连接导管129与熔融容器105相连。在一些例子中，玻璃熔体可依靠重力从熔融容器105经由第一连接导管129供给至澄清容器127。例如，重力可驱使玻璃熔体从熔融容器105通过第一连接导管129的内部通路到达澄清容器127。在澄清容器127内，可利用各种技术除去玻璃熔体中的气泡。

该熔合拉制设备还可包括第二调整工位，例如玻璃熔体搅拌室131，其可位于澄清容器127的下游。玻璃熔体搅拌室131可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而降低或消除可能存在于离开澄清容器的澄清玻璃熔体内的不均匀线条(cord)。如图所示，澄清容器127可通过第二连接导管135与玻璃熔体搅拌室131相连。在一些例子中，玻璃熔体可依靠重力从澄清容器127经由第二连接导管135供给至玻璃熔体搅拌室131。例如，重力可驱使玻璃熔体从澄清容器127通过第二连接导管135的内部通路到达玻璃熔体搅拌室131。

该熔合拉制设备还可包括另一个调整工位，例如输送容器133，其可位于玻璃熔体搅拌室131的下游。输送容器133可对将要被供给至成形装置中的玻璃进行调整。例如，输送容器133可作为积聚器和/或流动控制器起到向成形容器调整和提供恒定的玻璃熔体流的作用。如图所示，玻璃熔体搅拌室131可通过第三连接导管137与输送容器133相连。在一些例子中，玻璃熔体可依靠重力从玻璃熔体搅拌室131经由第三连接导管137供给至输送容器133。例如，重力可驱使玻璃熔体从玻璃熔体搅拌室131通过第三连接导管137的内部通路到达输送容器133。

如图进一步所示，可放置下导管139以将玻璃熔体121从输送容器133输送至成形容器143的入口141。然后，玻璃带103可从成形楔147的根部145熔合拉出，随后被玻璃分离设备149分成玻璃板104。图1图示了一种玻璃分离设备149的总体示意图，图2～5、7和8示意性地图示了玻璃分离设备149的示例性特征。事实上，如图所示，玻璃分离设备149可沿着路径151从玻璃带103上划分玻璃带104，所述路径151在玻璃带103的第一边缘153和第二边缘155之间沿着玻璃带103的宽度“W”延伸。

在另一个例子中，玻璃分离设备149可沿着路径163使玻璃板104的边缘部分159从玻璃板104的中心部分161分离，所述路径163在玻璃板104的第一边缘165和第二边缘167之间沿着长度“L”延伸。

图2仅图示了图1中所示意性图示的一种示例性的玻璃分离设备149。玻璃分离设备可包含配置成产生激光束203的激光束产生器201。在一个例子中，可使用能够以近似为连续能量流的相对较长的脉冲对所选路径进行加热的CO₂激光。因此，激光束203可被设计成对玻璃板材上的所选路径进行加热而不损伤该玻璃板材。出于该应用的目的，在不损坏玻璃板材的条件下对该玻璃板材上的路径所进行的加热是指以下述方式对路径进行加热而不损坏玻璃板材：这种加热会导致玻璃板材的分离而不会施加缺陷。仅作为在不损坏玻璃板材的条件下对所选路径所进行的加热的一些例子可包含：对玻璃板材进行加热而不使其熔化、对玻璃板材进行加热而不使其烧蚀、对玻璃板材进行加热而不在其中形成全体性裂纹、以及对玻璃板材进行加热而不对其进行划刻。事实上，激光束203能够避免损坏玻璃板材，从而允许在施加如下所述的缺陷之前沿着玻璃板材(例如玻璃带103或玻璃板104)的路径151、163形成所需水平的热应力。

如图2进一步所示，示例性的玻璃分离设备149还可包含一系列镜子205a、205b、205c、205d、以及一个或多个配置成提供所需射束轮廓(profile)的光学透镜207以在玻璃板材(例如玻璃带103或玻璃板104)的边缘部分211a、211b或主表面213上产生射束斑209。在一些例子中，玻璃分离设备149可包含多边形反射装置215。所述多边形反射装置可包含图示的八边形反射装置，所述八边形反射装置包含八面镜子219a～h，但是在另一些例子中可以提供具有不同数量的镜子的其它多边形结构。

在一个例子中，所述方法可包括以下步骤：通过沿顺时针或逆时针转动多边形反射装置来使沿着玻璃板材(例如玻璃带103、玻璃板104)的路径151和/或163暴露。例如，如图2～5和7所示，多边形反射装置215可沿逆时针方向217转动以使八面镜子219a～h中的每一面循序地位于激光束的所选路径内。显示图中所示的转动以对激光束扫射的原理进行图示。多边形反射装置215的实际结构和/或转动会取决于多个因素，例如射束是在从第一边缘153至第二边缘155的极端位置之间扫射、还是如图5和7所示的那样射束扫射超出板材。

如下所述，激光束可对玻璃板材上的路径进行加热。各图中，路径151被示例性地显示为虚线，应当理解的是，实际的路径是符合玻璃板材的，例如玻璃板材的边缘部分和/或主表面。如图所示，路径151可沿着边缘部分211a、211b和玻璃带103朝向玻璃分离设备149的从第一边缘153至第二边缘155的第一主表面213延伸，尽管路径可沿着玻璃带的相反主表面或者在玻璃带的两个主表面之间的中间位置处延伸。事实上，如图所述，路径151可以符合玻璃带103的边缘部分211a、211b的外表面的方式延伸，或者也可以符合玻璃带103的第一主表面213的方式延伸。另外，如图所示，第一边缘部分211a可包含第一边缘153，第二边缘部分211b可包含第二边缘155，且路径151可延伸通过玻璃带的整个宽度“W”的大部分。同样地，参考图1，玻璃板104可包含第一边缘165和第二边缘167，且路径163可延伸通过玻璃板104的整个长度“L”的大部分。

下面，参考示例性的多边形反射装置215对加热路径151的一种示例性方法进行讨论。如图2所示，例如，随着第一镜子219a穿过激光束的路径，第一镜子219a的第一边缘部分221a首先穿过激光束的路径以反射激光束，并且使横跨玻璃带103的路径151的上游端221暴露在激光束下。事实上，如图所示，路径151的上游端221暴露在射束斑209下，从而在该位置处对路径151进行加热。随着多边形反射装置215沿着逆时针方向217转动，第一镜子219a的角度发生变化，以使射束斑209沿着从玻璃带103的第一边缘部分211a向第二边缘部分211b延伸的方向225移动。

图3图示了多边形反射装置215，使其转动以使第一镜子219a的中间部分221b随后穿过激光束的路径以反射激光束，并且使路径151的中间位置301暴露在射束斑209下，从而在该位置处对路径进行加热。

图4进一步图示了多边形反射装置215，可使其沿逆时针方向217进一步转动以使第一镜子219a的第二边缘部分221c随后穿过激光束的路径以反射激光束，并且使路径151的下游端401暴露在射束斑209下，从而在该位置处对路径进行加热。图4中所示的沿顺时针方向217进一步增加的转动会导致第二镜子219b的第一边缘部分403穿过激光束的路径，其中激光束斑会从路径151的下游端401消失，并且在路径151的上游端221处重新出现，如图2所示。当然，由于实际的激光束是一个具有直径的斑点而不是一个单一点，在一个短暂的瞬间中，该斑点会同时从相邻镜子的相邻部分反射。在这一瞬间内，激光束斑会同时部分出现在扫射路径的最外侧。例如，参考图4，在这一短暂的时间内，射束会同时从第一镜子219a的第二边缘部分221c处以及第二镜子219b的第一边缘部分403处反射。在这一瞬间内，激光束斑209会部分出现在图4中所示的位置处，并且会部分出现在图2中的位置处。

因此，加热步骤可包括使射束斑沿着路径151反复通过，以沿着路径151产生热应力。然而，在所示的例子中，使射束斑209反复通过的步骤可任选地包括使射束斑209沿着单一方向225反复通过。事实上，由于在多边形反射装置215沿着所示逆时针方向217转动的同时镜子219a～h中的每一面都会穿过激光的路径，因此射束斑209总是沿着单一方向225从路径151的上游端221向下游端401移动。射束斑可以变化的速度沿着单一方向225移动。仅在一些例子中，射束斑可以约0.5km/s～约6km/s、例如约1km/s～约5km/s、例如约2km/s～约4km/s、例如约3km/s的速度移动。

尽管未示出，在另一些例子中，可通过多种方式对路径151进行加热。例如，可提供多个射束产生器201以及/或者可使由射束产生器产生的射束分成两束或更多束射束以使射束同时从多边形反射装置的不同的镜子反射、以及/或者使射束从多边形反射装置的同一面镜子的不同部分反射。因此，可提供多个射束斑以使它们沿着单一方向225或者沿着相反方向同时移动，这取决于光学结构。在另一个例子中，由射束产生器产生的激光束可延伸成为配置成对整条路径151进行同时加热的长形射束斑。在这些例子中，射束斑可在对整条路径151进行加热的同时保持静止。

在另一个例子中，可提供多个玻璃分离设备149，其中的每一个能够生产总路径的一个区段。例如，如图8所示，可提供多个玻璃分离设备149，它们可任选地与上文所述的玻璃分离设备149相似或相同。各玻璃分离设备149可产生激光束802、804、806、808、810，这些激光束能够沿着总路径的相应区段801、803、805、807、809产生热应力。在一些例子中，区段可首尾相连。然而，如图所示，为了在区段之间进行充分的加热，路径的各区段可至少与路径上的一个相邻区段在重叠区域811、813、815、817处重叠。在一些例子中，重叠区域的重叠长度可为区段801、803、805、807、809中的至少一个的长度的约5％～约40％，例如为区段中的至少一个的长度的约10％～约30％，例如约为10％～约25％。在一个例子中，各相应区段801、803、805、807、809的长度可约为800mm，且各重叠区域811、813、815、817的重叠长度可约为100mm。提供区段和可选的重叠区域能够有助于沿着总路径实现足够水平的热应力，所述路径沿着玻璃板材延伸。

本文所示的例子展示了激光束斑移动通过诸如玻璃板材的整个尺寸这样的大部分区域，而在一些例子中，还显示激光束斑移动超出玻璃板材的边缘。因此，路径151、163可同样延伸通过诸如玻璃板材的整个尺寸这样的大部分区域。例如，如图1所示，激光束斑从第一边缘153至第二边缘155通过玻璃带103的整个宽度“W”，以使路径151在玻璃带103的整个宽度“W”上延伸。同样地，如图1进一步所示，激光束斑从第一边缘165至第二边缘167通过玻璃带104的整个长度“L”，以使路径163在玻璃板104的整个长度“L”上延伸。在一些例子中，路径151、163可约为50mm～约5000mm，例如约50mm～约1000mm，尽管在另一些例子中，射束斑209可配置成沿着更长或更短的路径移动。

激光束斑209可包含园斑，尽管在另一些例子中也可提供椭圆形或其它光斑形状。圆形激光束斑209在聚焦腰部的最小直径可约为1mm～约2mm，所述聚焦腰部定义为该光斑的强度曲线的1/e²，尽管在另一些例子中可提供其它尺寸。同样地，椭圆形或其它光斑形状的最大长度可约为1mm～约3mm，尽管在另一些例子中可提供其它尺寸。例如，当采用静止射束时，光斑形状可基本上成长形，且具有数十厘米的长度，例如长度超过1米。可使用一束或多束激光束对路径151进行照射。

图2～5、7和8所展示的例子中，一束激光束在第一外侧部分405和第二外侧部分407之间扫射(参见图2、5、7和8)。在本公开的任一例子中，激光束可在对路径的加热步骤中移动超出板材。例如如图5、7和8所示，激光束的扫射可任选地在外侧边缘153、155外侧的外侧部分501、503之间延伸。允许激光束在加热步骤中移动超出板材能够确保路径151的所有部分实现足够水平的热应力。

如图5进一步所示，在使路径151沿着玻璃板材暴露的同时，可放置玻璃板材，以使整条路径151位于激光束的聚焦深度“DOF”内。聚焦深度“DOF”可通过下式计算：

其中，“F”是指透镜焦距，“D”是指透镜前的射束直径，“λ”是指波长。

使整条路径位于激光束的聚焦深度内能够帮助提高从激光束至路径151的能量传递效率。由于激光束的聚焦深度超过玻璃翘曲的振幅、厚度的变化以及分离时玻璃板材的移动，聚焦深度使得能够对具有可变厚度的非平坦玻璃进行分离，这些玻璃还可相对于激光束源移动或进行一定程度的取向改变。在一些例子中，聚焦深度“DOF”可约为20mm～约400mm，例如约20mm～约200mm，尽管在另一些例子中可提供其它聚焦深度。

另外，在一些例子中，除了板材的路径以外，整个板材可被置于聚焦深度以内。激光束的聚焦深度可足够大以超出在进行本文所述的方法的过程中相对于激光源所发生的玻璃厚度的变化、玻璃的翘曲或者玻璃板材的位置可能发生的其它改变。

另外，在一些例子中，玻璃板材的主表面上的激光束斑209的尺寸在使射束斑沿着路径151反复通过、特别是在射束路径的端部附近反复通过的过程中变化。例如，当激光束沿着扫射路径507或扫射路径509聚焦时，玻璃板材的主表面上的激光束斑209的尺寸可沿着路径151变化，尽管在使玻璃板材仍然保持在聚焦深度内的同时，可提供其它路径。

如图6所示，如果射束斑209沿着扫射路径509移动，则由于射束斑209的直径和形状沿着路径151发生变化，射束斑209能够沿着路径151施加变化的功率密度，如截短了的类椭圆形功率密度区域601所示。在图6所示的例子中，玻璃板材的表面上的类椭圆形的功率密度区域601被截短，因为故意使射束移动超出玻璃板材。在另一些例子中，可提供未截短的椭圆形的功率密度区域。例如，一些例子中的椭圆形的功率密度区域的端点可位于玻璃带103的各边缘153、155处。当边缘部分211a、211b包含增厚了的凸缘时，可能更为有益的是，使用两束激光束来分离带，所述两束激光束利用在玻璃带中心区域重叠的射束部分在增厚边缘(例如，凸缘)的附近或增厚边缘处产生最大功率密度。随着最大功率密度更靠近增厚了的边缘或位于增厚了的边缘处，可使更大的热应力瞄准增厚了的部分，导致热应力增大。同时，由玻璃带中心区域中的射束路径的尾部所产生的相对较低的功率密度的部分重叠能够提供增强的热应力，因为重叠的射束产生了两次暴露。这种重叠还能够在图8中所示的重叠区域811、813、815、817处提供，其中，两次暴露可导致区段外端处的较低的功率密度以帮助沿着总路径实现足够水平的热应力，所述总路径沿着玻璃板材延伸。

路径151的局部加热在玻璃板材的不同部分之间产生了会沿着路径151产生热应力的温度差。可进行对路径的加热工序，例如如上所述的工序，直至实现了预定水平的应力。在一些例子中，优选的预定水平的应力是与沿着路径151的温度相对应的应力，所述温度为玻璃的应变点温度的约70％～约100％，例如为玻璃的应变点的约80％～约100％，例如约为90％～约100％，例如约95％～约100％。该加热水平能够避免在玻璃板材中产生残余应力。在另一些例子中，预定水平的应力是与沿着路径151的温度相对应的应力，所述温度从玻璃的应变点至高达玻璃的退火点。尽管可使用较低的温度，但有时需要到达相对较高的温度以使沿着路径151的热应力最大化。提供相对较高的热应力能够帮助缩短在施加将在下文中详述的缺陷之后的分离时间。在一些例子中，形成缺陷后的分离时间可约为0.1秒～约3秒，尽管在另一些例子中也可能是其它分离时间。

将路径加热至所需水平的热应力所需的时间可取决于多种因素，例如激光的功率、玻璃的种类、玻璃的尺寸、其厚度以及其它因素。在一些例子中，可在约0.1mm～约3mm的玻璃厚度下利用约300W～约1.5kW的CO₂激光功率在约0.1秒～约5秒的范围内对路径151、163进行充分加热。

如上所述，玻璃板材(例如玻璃带、玻璃板等)的分离方法可包括以下步骤：使玻璃板材上的路径暴露在至少一束激光束下以沿着所述路径产生热应力而不损坏所述玻璃板材。所述方法还可包括以下步骤：在路径处于在使玻璃板材上的路径暴露在至少一束激光束下的过程中所产生的热应力下的同时，在所述路径上形成缺陷，于是，玻璃板材响应缺陷而自发地沿着所述路径分离。

在一个例子中，在使路径暴露在至少一束激光束下的步骤中沿着路径实现了预定水平的热应力之后再形成缺陷。事实上，由于整条路径都处于预定水平的热应力下，缺陷的引发会直接导致玻璃板材响应缺陷而自发地沿着所述路径分离。这种自发的分离可随着缺陷的形成而开始，或者在缺陷形成后立即开始。因此，玻璃板材的分离可以是由于沿着整条路径快速蔓延出全体性裂纹以分离玻璃板材的缺陷所直接导致的。如本文所用，术语“全体性裂纹”是指延伸通过玻璃板材的整个厚度的裂纹。相比于常规技术，根据本文所述的方面的分离玻璃的时间可显著缩短分离玻璃板材所需的时间。因此，本文所述的方面可有益于需要比常规技术能够更快速地分离玻璃板材的应用。例如，在拉制速度更快的应用中，快速分离可有益于允许在玻璃带的规定移动长度内进行分离。另外，本文所述的方法即使在升高了的温度条件下也能够分离玻璃板材。例如，尽管分离可在玻璃板材处于室温下时进行，分离也可在玻璃板材处于通常低于玻璃应变点的升高了的温度(例如高达400℃的温度)下进行，尽管在另一些例子中可提供其它最高温度。因此，本文所述的方法可在玻璃带在成形处理或其它加工程序中冷却之前对其进行分离。

在一个例子中，如图7所示，在任一种上述实施方式中，可在进行使所选路径暴露在至少一束激光束下以沿着所述路径产生热应力的步骤的同时，进行形成缺陷的步骤。在使路径暴露的同时形成缺陷可帮助沿着所述路径保持足够水平的热应力，以提供自发地直接响应缺陷形成发生的快速分离。在一些例子中，可在开始形成缺陷的步骤之后完成使所选路径暴露的步骤，甚至可以继续进行该步骤直至完成玻璃板材沿着所述路径的自发分离。在使路径暴露的同时形成缺陷的另一个益处在于能够降低发生不可控的破裂的可能性，当缺陷在暴露之前形成时，所述不可控的破裂可在暴露(加热)过程中开始。这能够使得强化玻璃、层压玻璃结构以及任何具有高内部应力的其它玻璃能够进行可靠的分离。又，在使路径暴露的同时形成缺陷的另一个益处在于能够缩短分离所需的总时间。

在另一些例子中，可在使所选路径暴露的步骤完成后立即形成缺陷，可在缺陷形成时进行使所选路径暴露的步骤，可在缺陷形成后立即进行使所选路径暴露在激光束下的步骤，或者可在缺陷形成后的短时间内进行使所选路径暴露的步骤。在这些例子中，当沿着路径存在足够的残余热应力以提供沿着所述路径的自发分离时，仍然可以形成缺陷。然而，在一些例子中，分离速度可通过在形成缺陷的同时以及甚至在形成缺陷之后(例如在玻璃板材的整个分离过程中)使路径持续暴露在至少一束激光束下来提高。事实上，在形成缺陷的同时使路径持续暴露能够通过保持沿着所述路径的诸如最大热应力这样的预定的热应力来提高分离速度。然而，应当避免射束路径的过度暴露，以使由于过热而沿着分离边缘产生的残余应力最小或者避免其产生。

形成缺陷的步骤可通过多种方式来进行。例如，如图1所示意的那样，在一个例子中，缺陷可通过利用例如划刻器701(例如划刻轮、金刚石尖部等)或其它机械装置来对玻璃板材进行机械啮合来形成。事实上，如图7所示，划刻器710的尖部能够形成诸如表面瑕疵(例如表面裂纹)这样的缺陷703。在另一些例子中，可提供点缺陷或划线缺陷。尽管未示出，可提供诸如空气轴承或者机械接触支承部件这样的支承装置，以帮助抵消划刻器701所施加的作用力以辅助缺陷703的形成。

在另一个例子中，如图1所示，缺陷可通过激光169形成。在一个例子中，激光可包含配置成形成缺陷的脉冲激光，例如表面瑕疵，尽管可提供表面下的瑕疵。在一些例子中，由激光169形成的缺陷可包括裂纹、点缺陷、划线或其它缺陷，且这种缺陷可任选地通过烧蚀处理来形成。

在一些例子中，提供作为划线的缺陷可有益地帮助沿着路径151、163的方向引导出合适的全体性裂纹。例如，所述划线可具有沿着路径151、163延伸的长度以及与所述路径垂直的宽度。示例性的划线可具有宽范围的长度和宽度，例如在约0.5mm～约5mm范围内的长度、以及约0.1mm～约0.3mm的宽度。如果作为面缺陷提供，则缺陷的深度可约为5微米～约500微米，这取决于玻璃的种类。例如，对于经过化学强化的玻璃，可提供较深的缺陷以到达超过玻璃板材的化学强化层。

可沿着路径151、163在任意位置上，例如在路径上提供缺陷703。在一个例子中，缺陷位于边缘153、155中的一个的附近。在一个例子中，可能有益的是使缺陷位于如下所述的射束斑209开始扫射的第一边缘153的附近。例如，如图7所示，可在玻璃带的第一边缘153和第二边缘155之间施加缺陷703，或者在另一些例子中可在第一边缘和/或第二边缘处提供缺陷。在第一边缘和第二边缘之间施加缺陷可有益地帮助确保裂纹在缺陷的位置处开始蔓延，而不是在可能存在于玻璃板材边缘处的边缘瑕疵处开始蔓延。而且，在第一边缘和第二边缘之间施加缺陷还可使得玻璃板材更快地分离。在一些例子中，可在通常在玻璃带103的外侧边缘部分211a、211b处出现的凸缘上形成缺陷。或者，如图7和8所示，可任选地在凸缘的内侧提供缺陷。在一些例子中，在与玻璃板材的至少一个边缘相距一段距离的位置处形成缺陷，且所述距离约为1mm～约25mm。例如，如图7和8所示，在一些例子中，可在与第一边缘(例如153、165)相距约1mm～约25mm、例如约1mm～约10mm的距离“D”的位置处形成缺陷703，尽管在另一些例子中可提供不同的距离。

在一些例子中，可在路径的中心部分、或者在更靠近玻璃板材的第一边缘或第二边缘处形成缺陷。在一个例子中，如图7所示，可在相比于第二边缘155更靠近第一边缘153处形成缺陷703。当射束斑209只是如上所述地沿着单一方向225从第一边缘153向第二边缘155移动时，在更靠近第一边缘153处(例如与第一边缘相距距离“D”)提供缺陷703可特别有益。在这样的例子中，第一边缘153沿着射束斑209的移动路径在单一方向225上处于上游。随着全体性裂纹倾向于沿着射束斑209的单一方向225蔓延，使缺陷位于更靠近第一边缘153的位置能够帮助全体性裂纹沿着方向225快速向下游蔓延通过玻璃板材的宽度(或长度)。另外，可使缺陷703所处的距离“D”足够近，以同时允许全体性裂纹向上游蔓延以与第一边缘153相交。

另外，参考图8，可对激光束802、804、806、808、810进行计时，以允许各激光的射束斑沿着相应的单一方向225a、225b、225c、225d、225e以循序的模式移动，以使来自相邻激光的激光斑可沿着重叠区域811、813、815、817共存。因此，光斑可基本上连续地沿着单一方向移动通过玻璃板材的长度的总宽度，以帮助沿着总路径对全体性裂纹进行快速驱动。

可使用任何上述的方法来分离玻璃板材，例如玻璃板或玻璃带。因此，玻璃带103的所述例子还可应用于玻璃板104或其它玻璃板材。例如，如图1所示，路径151可在玻璃带103的第一边缘153和第二边缘155之间延伸通过玻璃带103的宽度“W”。在这些例子中，如图1所示，缺陷的形成使玻璃板104从玻璃带103分离。在图1所示的另一些例子中，路径163可在玻璃板的第一边缘165和第二边缘167之间沿着玻璃带104的长度“L”延伸。在这些例子中，缺陷的形成能够使玻璃板104的边缘部分159从玻璃板104的中心部分161分离。

任意上述方法都能够有助于分离大范围的玻璃板材，所述玻璃板材可以是平坦的(如图所示)、或者可具有不平坦(例如翘曲)的结构，例如弯曲成C形、S形或其它结构。另外，任意所述方法都能够有助于对具有基本上均匀厚度的玻璃板材或者具有不均匀的可变的厚度的玻璃板材进行分离。例如，如图所示，可对具有相对较厚的凸缘以及相对较薄的中心部分的玻璃板材进行分离。

在另一个例子中，当玻璃带相对静止或者当玻璃带处于移动时都可以对玻璃带进行分离。例如，可在玻璃带被从成形部件中拉制出来而处于移动的过程中、或者当玻璃带相对于成形部件稍有摆动和/或扭动的过程中对玻璃带进行分离。另外，任意本文所述的方法可被用于对处于大致不超过玻璃板材的应变点的升高了的温度下的玻璃板材进行分离。

另外，本文所述的方法可被用于对未经强化的玻璃和强化玻璃进行分离。例如，这些方法可用于对包含至少一个处于压缩下的外层和另一个处于张力下的层的强化玻璃板材(例如经过化学强化的玻璃板材)进行分离。在一个具体的例子中，本文所述的方法可被用于对两面被强化的强化玻璃板材进行分离，其中，该玻璃板材的两个主表面处于压缩下，且该玻璃板材的中心部分处于张力下。

在另一些例子中，本文所述的方法可被用于对包含层压玻璃板材层的玻璃板材进行分离。在一个例子中，可使层压结构具有一个压缩表面层和一个处于张力下的中心层。在另一个例子中，可使层压结构具有两个压缩表面层和一个夹在所述两个压缩层中间的处于张力下的中心层。在另一些例子中，本文所述的方法可被用于对层压玻璃板材层进行分离，在所述层压玻璃板材层中，多个层中的至少两个包含不同的组成和/或不同的热膨胀系数。在另一些例子中，玻璃板材可以是经过化学或热强化的玻璃板材，且玻璃板材包含通过离子交换或热处理而形成的表面压缩应力层。

在另一些例子中，激光束的聚焦深度可超过玻璃带的厚度变化的振幅、翘曲的振幅、玻璃相对于激光源的移动的振幅或者处理条件中的其它变化。

对本领域技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因此，本发明人的意图是本发明覆盖本公开的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求书和其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃板材的分离方法，所述方法包括以下步骤：

(I)使所述玻璃板材上的路径暴露在至少一束激光束下以沿着所述路径产生热应力而不损坏所述玻璃板材；以及

(II)在所述路径处于步骤(I)中产生的热应力下的同时，在所述路径上形成缺陷，于是，所述玻璃板材响应所述缺陷而自发地沿着所述路径分离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述步骤(I)的同时进行所述步骤(II)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在沿着所述步骤(I)中的所述路径实现了预定水平的热应力之后再进行所述步骤(II)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃板材包含第一边缘和与所述第一边缘相反的第二边缘，且所述步骤(I)中的路径在所述第一边缘和所述第二边缘之间延伸。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第一边缘和所述第二边缘之间施加所述步骤(II)中的所述缺陷。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(I)中，所述激光束移动超出所述玻璃板材。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)包括使所述至少一束激光束在所述玻璃板材的主表面上的相应的射束斑处相交，且所述步骤(I)包括使所述射束斑沿着所述路径反复通过以沿着所述路径产生热应力。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述使所述射束斑反复通过的步骤包括沿着单一方向使所述射束斑反复通过。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述单一方向包括从所述玻璃板材的第一边缘向第二边缘延伸的方向，且相比于所述第二边缘，在更靠近所述第一边缘的位置处形成缺陷。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一束激光束沿着所述路径施加变化的功率密度以产生所述热应力。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在与所述玻璃板材的至少一个边缘相距一段距离的位置处形成缺陷，且所述距离约为1mm～约25mm。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)中的所述至少一束激光束包含多束激光束，所述多束激光束中的每一束沿着所述路径的相应区段产生热应力。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述路径的每一个区段与所述路径的至少一个相邻区段重叠。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(II)中的所述缺陷通过机械啮合所述玻璃板材来形成。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(II)中的所述缺陷通过激光来形成。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃板材包含玻璃板，所述路径沿着所述玻璃板的长度延伸，且所述步骤(II)使所述玻璃板的边缘部分从所述玻璃板的中心部分分离。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃板材包含玻璃带，所述路径在所述玻璃带的第一边缘和第二边缘之间沿着所述玻璃带的宽度延伸，且所述步骤(II)使玻璃板从所述玻璃带分离。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃板材包含多个层，且所述多个层中的一个层的热膨胀系数不同于所述多个层中的另一个的热膨胀系数。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(I)中，放置所述玻璃板材以使整个所述路径位于所述激光束的焦深内。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述激光束的焦深约为20mm～约400mm。