CN107182210A - 切割层压玻璃物件的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种切割层压玻璃物件的方法。该方法包括加热层压玻璃物件的至少一部分至再热温度。层压玻璃物件具有芯层和第一包覆层并其应力特征在芯层和第一包覆层之间的热引起的差异应力。层压玻璃物件已经在设置的温度下设置并且再热温度低于设置的温度。层压玻璃物件的加热减少芯层和第一包覆层之间的热引起的差异应力。该方法还可以包括在加热的部分中刻痕热引起的差异应力，以沿切割线在层压玻璃物件产生刻痕并在所述刻痕处弯曲层压玻璃物件以切割玻璃。
Description
本申请要求2014年11月7日提交的美国申请No.62/076853的优先权的利益，所述申请的内容通过引用全部并入本文。
背景
1.技术领域
本公开通常涉及用于分离层压玻璃物件的方法且更具体地涉及用于通过拉紧和压缩操纵分离层压玻璃物件的方法。
2.背景技术
诸如防护玻璃罩、玻璃背板等玻璃物件在诸如LCD和LED显示器、计算机显示器、自动取款机(ATM)等消费者和商业用电子器件中采用。部分这些玻璃物件可以包括使玻璃物件应该由包括用户手指和/或触控笔器件的各种物体接触成为必要的“触摸”功能，并且因此玻璃必须充分地坚固，以忍受定期接触而无损坏。此外，此类玻璃物件也可以并入诸如移动电话、个人媒体播放器和平板电脑等便携式电子器件中。并入这些器件中的玻璃物件可以在相关联器件的运输和/或使用期间易受到损坏。因此，电子器件中使用的玻璃物件可以需要增强的强度，以能够不仅承受来自于实际使用的例行“触摸”接触，而且承受当器件正在运输时可以发生的意外接触和冲击。
所要求的增强强度可以由层压加强玻璃物件提供，所述层压加强玻璃物件具有玻璃芯和熔融至芯层的至少一个玻璃包覆层。此类层压加强玻璃物件可以提供由上面提到的消费者和商业用电子器件要求的增强强度。此类层压加强玻璃的芯层典型地具有与包覆层的热膨胀系数CTEcladding不同的热膨胀系数CTEcore。由于不同的热膨胀系数，层压玻璃物件是在应力中，具有一层在拉紧中和另一层在压缩中。当层压玻璃物件在应力中时，可以难以精确地切割。
发明内容
根据一些实施例，切割层压玻璃物件的方法包括加热层压玻璃物件至再热温度。层压玻璃物件具有带有第一表面部分和与第一表面部分相对的第二表面部分的玻璃芯层，和熔融至玻璃芯层的第一表面部分和第二表面部分的至少一个玻璃包覆层。玻璃芯层具有平均热膨胀系数CTEcore，并且至少一个玻璃包覆层具有小于或大于平均芯热膨胀系数CTEcore的平均包覆热膨胀系数CTEcladding。CTE的差异导致在芯层和包覆层之间的热引起的差异应力。层压玻璃物件已经在凝固温度下凝固，并且再热温度低于凝固温度。加热层压玻璃物件至再热温度减小加热的层压玻璃物件的一部分中的应力。该方法还可以包括沿切割线刻痕层压玻璃物件，所述切割线是在层压玻璃物件中的期望的切口的线。该方法还可以包括弯曲层压玻璃物件以将层压玻璃物件分离成期望的切割件。
根据一些实施例，切割层压玻璃物件的方法包括加热层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分。层压玻璃物件包括芯层和与芯层相邻的包覆层。在加热之前，层压玻璃物件包括由芯层和包覆层之间的热性质差异引起的应力。层压玻璃物件的应力响应于加热在加热部分中减小。层压玻璃物件在加热部分中刻痕，以沿切割线在层压玻璃物件中产生刻痕。切割路径限定其中需要切割的在层压玻璃物件中的刻痕。力在刻痕处施加至层压玻璃物件，以切割层压玻璃物件。
根据一些实施例，切割层压玻璃物件的方法包括加热层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分。层压玻璃物件包括设置在第一包覆层和第二包覆层之间的芯层。层压玻璃物件包括在芯层和第一包覆层和第二包覆层中的每个之间不匹配的热膨胀系数(CTE)，使得在加热之前，层压玻璃物件包括应力。层压玻璃物件的应力响应于加热在加热部分中减小。层压玻璃物件在加热部分中刻痕，以沿切割路径在层压玻璃物件中产生刻痕。切割路径限定其中需要切割的在层压玻璃物件中的路径。层压玻璃物件在刻痕处弯曲，以分割层压玻璃物件。
根据一些实施例，一种系统包括加热单元，其经配置加热层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分。层压玻璃物件包括芯层和与芯层相邻的包覆层。在加热之前，层压玻璃物件包括由芯层和包覆层之间的热性质差异引起的应力。加热单元经配置减小在加热部分中的层压玻璃物件的应力。刻痕单元经配置刻痕在加热部分中的层压玻璃物件并沿切割路径在层压玻璃物件中产生刻痕。切割路径限定其中需要切割的在层压玻璃物件中的线。分割单元经配置在刻痕处施加力至层压玻璃物件，以分割层压玻璃物件。
本文所述的用于切割层压玻璃物件的方法的附加特征和优点将在随后的详细描述中详细阐述，并且部分地将从本描述对本领域的技术人员显而易见或者通过实践包括随后的详细描述、权利要求以及附图的本文所述的实施例认识。
应当理解的是前述一般描述和以下详细描述描述了各种实施例并已在提供概述或框架用于理解所要求保护的主题的性质和特征。包括附图以提供各种实施例的进一步理解，且并入和构成本说明书的一部分。附图示出了本文所述的各种实施例，并且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1示意性地示出根据本文所示和所述的一个或多个实施例的层压玻璃物件的一个实施例的横截面。
图2示意性地示出用于制作图1的层压玻璃物件的熔融拉制过程的一个实施例。
图3是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的顶视图。
图4是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的侧视图。
图5是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的顶视图。
图6是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的侧视图。
图7是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的侧视图。
图8是根据本公开的一个实施例的正切割的层压玻璃物件的顶视图。
图9是与在室温下切割的层压玻璃物件相比较的根据本公开的切割的层压玻璃物件的横截面图。
具体实施方式
现在将对用于切割层压玻璃物件的方法的实施例作出详细参考，其示例在附图中示出。当可能时，相同的参考标号将在整个附图中使用，以指代相同的或类似的部件。如在下面更详细描述，实施例提供通过使用激光或其他快速和局部加热元切割层压玻璃物件的方法，以沿期望的分离寿命分离拉紧和压缩应力。
玻璃物件可以通过热调和和/或通过离子互换处理加强。在此类情况下，在玻璃物件形成之后，玻璃物件可以受到附加处理步骤，并且这些附加处理步骤可以增加玻璃物件的总成本。此外，执行这些处理步骤要求的附加处理可以增加对玻璃物件的损坏的风险，这可以减少制造产量并且还可以增加玻璃物件的生产成本和最终成本。
层压熔融拉制是一种用于生产玻璃物件(例如，加强的或非加强的玻璃物件)的方法。例如，在一些实施例中，层压熔融拉制产生具有定位在两个包覆层之间的芯层的三层式层压玻璃物件。在各种实施例中，层压玻璃物件包括玻璃板、玻璃管或另一合适的配置。用于此类层压熔融拉制的玻璃类型可以导致具有芯玻璃的玻璃物件，所述芯玻璃具有比包覆玻璃更高的热膨胀系数。此类物件包括在包覆层中的压缩应力，其随着层压加强玻璃物件从退火应变点冷却至较低温度而由在芯层中的拉紧应力平衡。经由压缩拉紧的包覆层的加强提供附加耐损坏性。耐损坏的存在和压缩拉紧的包覆层和高中心拉紧芯可以使层压加强玻璃物件在通过诸如机械刻划和分离方法以及激光刻划和分离方法等传统方法切割时具有挑战性。
玻璃类型也可以颠倒，导致包覆层具有比芯玻璃更高的热膨胀系数，导致由包覆层中的拉紧应力平衡的芯中的压缩应力。此类层压物件在通过传统方法切割时也可能具有挑战性。
现在参照图1，层压玻璃物件100的一个实施例示意性地以横截面示出。在图1中所示的实施例中，层压玻璃物件100包括玻璃板。在其他实施例中，层压玻璃物件包括玻璃管或另一合适的配置。玻璃板可以大体上平坦的(例如，平面的)或弯曲的(例如，非平面的)。层压玻璃物件可以在形成期间(例如，在拉制过程的底部处)以及在形成以将层压玻璃物件分离成多个层压玻璃物件或板之后切割。在各种实施例中，层压玻璃物件包括芯层和与芯层相邻的包覆层。例如，在图1中所示的实施例中，包覆层包括第一包覆层104a和第二包覆层104b，并且芯层102设置在第一包覆层和第二包覆层之间。因此，层压玻璃物件100通常地包括玻璃芯层102和一对玻璃包覆层104a、104b。注意在其他实施例中，层压玻璃物件可以包括仅一个玻璃包覆层，从而提供两层式物件。在其他实施例中，层压玻璃物件可以包括多个芯层和/或包覆层，从而提供四层式、五层式或更多层式物件。
仍然参照图1，层压玻璃物件100具有第一表面105和第二表面107。玻璃芯层102包括第一表面部分103a和与第一表面部分103a相对的第二表面部分103b。第一玻璃包覆层104a熔融至玻璃芯层102的第一表面部分103a，并且第二玻璃包覆层104b熔融至玻璃芯层102的第二表面部分103b。玻璃包覆层104a、104b熔融至玻璃芯层102而无任何附加材料，如粘合剂、涂布层或添加或经配置将相应的包覆层粘接到芯层的任何非玻璃材料，设置在玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b之间。因此，第一玻璃包覆层104a和/或第二玻璃包覆层104b直接地熔融至玻璃芯层102或者直接地与玻璃芯层102相邻。在一些实施例中，层压玻璃物件包括设置在玻璃芯层和第一玻璃包覆层104a之间和/或在玻璃芯层和第二玻璃包覆层104b之间的一个或多个中间层。例如，中间层包括在玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b的界面处形成的中间玻璃层和/或扩散层。扩散层可以包括混合区域，其包括与扩散层相邻的每层的成分。在一些实施例中，层压玻璃物件包括玻璃至玻璃层压(例如，在原位置熔融的多层玻璃至玻璃层压)，其中直接相邻的玻璃层之间的界面是玻璃至玻璃界面。
在本文所述的层压玻璃物件100的一些实施例中，玻璃芯层102由具有平均芯热膨胀系数CTEcore的第一玻璃成分形成，并且玻璃包覆层104a、104b由具有平均包覆热膨胀系数CTEcladding的第二不同玻璃成分形成。如本文所用的术语“CTE”是指在从约20℃至约300℃的温度范围内平均的玻璃成分的热膨胀系数。在一些实施例中，CTEcore可以大于CTEcladding，这导致玻璃包覆层104a、104b压缩地加应力，而不离子互换或热调和。因此，层压玻璃物件包括层压加强玻璃物件。在其他实施例中，CTEcladding可以大于CTEcore，这导致芯层102压缩地加应力。在各种实施例中，热性质差异(例如，CTE差异)导致在玻璃物件的芯层和/或包覆层内的应力。
在一些实施例中，本文所述的层压玻璃物件100可以通过诸如美国专利No.4,214,886中描述的过程的层压熔融拉制或熔融层压过程形成，所述美国专利通过引用全部并入本文。参照图2，通过示例的方式，用于形成层压玻璃物件的层压熔融拉制设备200包括定位在下隔离管或溢出分配器204上的上隔离管(isopipe)或溢出分配器202。上溢出分配器202包括其中熔融玻璃包覆成分206从熔化器(未示出)进给的槽210。上溢出分配器202包括其中熔融玻璃包覆成分206从熔化器(未示出)进给的槽210。类似地，下溢出分配器204包括其中熔融玻璃芯成分208从熔化器(未示出)进给的槽212。
随着熔融玻璃芯成分208填充槽212，熔融玻璃芯成分208溢出槽212并在下溢出分配器204的外形成表面216、218上流动。下溢出分配器204的外形成表面216、218聚集在根部或拉制线220处。因此，在外形成表面216、218上流动的熔融玻璃芯成分208在下溢出分配器204的拉制线220处重新连接，从而形成层压玻璃物件的玻璃芯层102。
同时地，熔融玻璃包覆成分206溢出在上溢出分配器202中形成的槽210并在上溢出分配器202的外形成表面222、224上流动。熔融玻璃包覆成分206由上溢出分配器202向外偏转，使得熔融玻璃包覆成分206围绕下溢出分配器204流动并接触在下溢出分配器的外形成表面216、218上流动的熔融玻璃芯成分208，熔融至熔融玻璃芯成分并围绕玻璃芯层102形成玻璃包覆层104a、104b。因此，在粘性状态下的熔融玻璃芯成分208与在粘性状态下的熔融玻璃包覆成分206接触，以形成层压玻璃物件。
如上面所注，在本公开的一些实施例中，熔融玻璃芯成分208可以具有大于熔融玻璃包覆成分206的平均包覆热膨胀系数CTEcladding的平均热膨胀系数CTEcore。因此，随着玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b冷却，玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b的热膨胀系数的差异引起压缩应力在玻璃包覆层104a、104b中产生。压缩应力增加所得到的层压玻璃物件的强度，而无离子互换处理或热调和处理。用于玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b的玻璃成分可以包括但不限于在题为“高CTE硼硅酸钾玻璃成分和包括高CTE硼硅酸钾玻璃成分的玻璃物件”的PCT专利公开No.WO 2013/130700和题为“低CTE无碱硼钾铝基酸盐(boroaluminosilicate)玻璃成分和包括低CTE无碱硼钾铝基酸盐的玻璃物件”的PCT专利公开No.WO 2013/130718中描述的玻璃成分，这两个专利公开转让给康宁公司并通过引用全部并入本文。
下面的理论讨论旨在一种层压物件，其中芯成分具有大于玻璃包覆成分的平均包覆热膨胀系数CTEcladding的平均热膨胀系数CTEcore。然而，本公开不应该理解为由下列理论讨论限制。在其他实施例中，芯成分具有小于玻璃包覆成分的平均包覆热膨胀系数CTEcladding的平均热膨胀系数CTEcore。
在不希望由任何理论限制下，可以假设在线性弹性主体中，由不同驱动力引起的应力是添加物。例如，在层压样品的均匀再加热的情况下，所加热的样品中的应力可以假设为在制造过程期间获取的残余层压应力和由再加热本身产生的应力之和。使用用于在弹性层压中的应力的众所周知的应力公式，人们可以解释残余应力如下：
其中是常数，这取决于构成材料的弹性性质和在层压的芯层和包覆层之间的厚度比。αclad和αcore是用于材料的热膨胀系数。Tref,Troom,Treheat分别是其中应力开始累积的参考或凝固温度、室温和再热样品的温度。然后再热样品中的应力可以计算为：
由于|Tref-Treheat|＜|Tref-Troom|，理解为再热层压样品中的应力的大小低于在室温下的相同样品中的应力大小。在线性断裂力学的框架中，此关系建议再热样品中的应力-强度因素的大小也将降低。后者在裂纹尖端处从施加应力和应力-强度因素之间的线性关系遵循。认为包覆层中的较低压缩应力(和在裂纹处额应力-强度因素)和在芯层中的较低拉紧应力对稳定切割是有益的。解释到包覆层中的较低压缩支持刻痕或通风口的传送，而芯层中的较低拉紧避免未受控制的断裂。
用于局部化激光加热(例如通过CO2激光)的考虑事项是在某种程度上比用于均匀加热的应用更复杂。认为CO2激光产生温度梯度和对应的应力模式，这将支持裂纹传送。
如进一步讨论，由单层样品中的激光Tlaser＝Tlaser(x,y)产生的温度分布图通过用于感兴趣的层压样品的构成材料的性质的通过厚度的平均化得到。例如，我们可以介绍用于层压样品的有效CTE为：
其中对应地表示包覆层和芯层，Eclad,Ecore-杨氏模数和vclad,vcore-泊松比。在大多数情况下，可以假设层压样品中的温度分布图接近Tlaser(x,y)。然后，由CO2激光切割的层压样品中的应力可以表达为：
在上述公式中，包覆层和芯层中的激光引起的应力和表示为通过具有从Troom至Tlaser的CTE不匹配的层压样品的再热引起的应力和由与具有等于αeff的CTE的有效材料中的相同的温度梯度Tlaser(x,y)引起的应力之和。
类似于均匀加热的情况，我们注意到0＜|Tref-Tlaser|＜|Tref-Troom|。基于此关系，认为在由CO2激光切割的层压样品中，“标准的”激光引起的应力由附加层压应力伴随，所述附加层压应力低于在室温下相同样品中的层压应力。因此，理解到加强的多层样品的CO2激光切割由于激光再加热玻璃并减小玻璃中的层压残余应力这一应该有益于切割的事实在机械切割上具有优点。
除了解析考虑事项，有限元件模型已经构造，其示出上面使用的应力的叠加的原理。考虑到具有1的厚度比的层压样品的1/8对称模型和遵循构成材料的示例性热机械性质(杨氏模数、泊松比、CTE和参考温度)：
Eclad＝ECore＝70GPa,vclad＝vcore
＝0.22,αclad＝3ppm/℃,αcore＝4ppm/℃,Tref＝722℃.
室温假设为Troom＝22℃，而由激光进行的再热的最大温度是
从有限元件模型得到的“激光引起的”温度分布图示出了比周边更热的样品的中心。由于样品的中心比周边更热，应该是在压缩下，即使无限制施加在边缘处。
层压中的计算应力分布，但也考虑到在此负载条件下非加强样品。在此模型中，中心是在压缩下，即使由于CTE不匹配芯层和包覆层中的应力是不同的。芯层经历更多压缩，因为具有较高CTE且经假设当样品再加热时比包覆层扩展更多。具有有效CTE的单层样品中的激光引起的应力是αclad＝3.5ppm/℃、层压加强样品中的激光引起的应力和在室温下的非分布式层压残余应力可以计算。为了简化所得结果的比较，用于这些情况的芯层和包覆层中的应力在对称轴线处获得。数字结果在表1中总结：
从在第2排和第6排之间的比较，应当理解的是加强层压样品中的激光引起的应力事实上是非分布式(在室温下取得的)残余层压应力和由于CO2加热的应力之和。后者是与在由有效材料制成的单层样品相同的由于温度梯度的应力(第1排)和由在再热时的温度变化引起的层压应力(第5排)之和。这些观察示出了上面的公式。由于层压应力应该与温度变化成正比，我们验证由于从22℃至522℃的再热的应力(第5排)至通过从722℃至22℃冷却引起的纯残余应力(第4排)的比例等于对应的温度变化(第7排、第8排)的比例。
因此，建模练习确认层压的CO2切割实际上具有双影响：产生应力模式，这应该支持如在单层样品中的裂纹传送，并且通过局部化加热减小残余层压应力。切割过程和实际切割过程数据的这种一般理解示出了通过加热进行的层压应力的减小与在室温下的切割相比较导致切割能力的改进。
在一些实施例中，一种方法包括加热如上面所述的具有芯层和至少一个包覆层的层压玻璃物件的至少一部分至再热温度。该层压玻璃物件包括由CTEcore和CTEcladding中的差异引起的在芯层和第一包覆层之间的热引起的差异应力。换句话说，层压玻璃物件包括由芯层和包覆层之间的CTE不匹配引起的应力。加热层压玻璃物件减小加热的层压玻璃物件的一部分中的层压玻璃物件的应力。层压玻璃物件可以沿期望的切割路径在加热部分中刻痕。切割路径可以是直的(例如，线性的)、弯曲的(例如，非线性的)或它们的组合。
层压玻璃物件可以通过诸如例如激光束等合适的加热单元受到非局部化加热和局部化加热。层压玻璃物件可以由诸如刻痕轮或激光束等合适的机械装置刻痕。如果激光束用于刻痕，则该刻痕激光束可以是与用于加热层压玻璃物件的激光束相同的激光束，或者可以是不同的激光束。力(例如，分割力)可以在刻痕处施加到层压玻璃物件，以切割或分割层压玻璃物件。在一些实施例中，施加力包括引导冷却流体朝向层压玻璃物件。例如，在层压玻璃物件刻痕之后，可以受到通过例如水或空气流的冷却。在其他实施例中，施加力包括弯曲层压玻璃物件。例如，层压玻璃物件可以在刻痕处弯曲，以切割层压玻璃物件。例如，层压玻璃物件由围绕刻痕弯曲或挠曲玻璃物件接合，使得在刻痕的第一侧上的玻璃物件的第一部分相对于与第一侧相对的在刻痕的第二侧上的玻璃物件的第二部分移动。此类相对移动可以引起玻璃物件在刻痕处分离。
本公开的益处由高于室温的板加热(例如，到再热温度)的任何量引起。在一些实施例中，在加热之前，加热以相对于应力的至少约10％、至少20％、至少30％、至少40％或至少50％减小层压玻璃物件100中的应力。例如，在加热之前，加热以相对于芯层中的拉紧应力的至少约10％减小芯层中的拉紧应力。另外例如，在加热之前，加热以相对于包覆层中的压缩应力的至少约10％减小包覆层中的压缩应力。减小层压玻璃物件中的应力(例如，通过减小芯层中的拉紧应力和/或减小包覆层中的压缩应力)可以帮助启用层压玻璃物件的切割，而无断裂。另外或可替代地，再热温度不超过凝固温度。如本文所用，“凝固温度”是指比具有最大应变点的层压玻璃物件的玻璃层的应变点更高的25℃的温度。
本公开的益处可应用于包括层压加强玻璃物件的如本文所述的层压玻璃物件，其中CTEcore可以大于CTEcladding并且其中芯层在拉紧中且玻璃包覆层在压缩中。
图3是根据本公开的一个实施例的正在切割的层压玻璃物件100的顶视图。层压玻璃物件100用非局部化板加热示出。例如，大体上整个层压物件加热到再热温度。加热用合适的加热单元(例如，烤炉、窑炉、玻璃韧化炉、熔炉或另一合适加热单元)完成。如上面解释，板加热可以减小层压玻璃物件100中的应力。刻痕轮12或另一合适的刻痕装置在再热温度下刻痕层压玻璃物件100，留下机械通风口或刻痕14。在再热温度下刻痕层压玻璃物件可以启用具有与在室温下刻痕层压玻璃物件相比减小的断裂和/或改进的边缘质量的层压玻璃物件的切割。例如，此类切割可以通过由加热层压玻璃物件引起的层压玻璃物件中的应力启用。刻痕轮12在刻痕16的方向上相对于层压玻璃物件100移动。刻痕14是在层压玻璃物件的表面中形成的凹槽或通道。一旦刻痕14在层压玻璃物件100中产生，层压玻璃物件100可以弯曲以在刻痕14处分割层压玻璃物件100，从而分离设置在刻痕14的相对侧上的层压玻璃物件100的各部分。
刻痕14经示出穿过包覆层104a穿透并穿透到芯层102中。将理解的是刻痕14可以穿透到包覆层104b，或者根据需要，仅部分地穿透到包覆层104a中。例如，刻痕14可以仅部分地穿透到包覆层104a中，穿过包覆层104a穿透并穿透到芯层102中，或者根据需要穿过包覆层104b穿透。
图4是根据本发明的一个实施例的正在切割的层压玻璃物件100的侧视图。图4的实施例使用激光束30和波束成形光学器件32，以将激光束(预热)34聚焦到层压玻璃物件100的包覆层104a上。激光束(预热)34在预热方向36上相对于层压玻璃物件100移动。如将理解，激光束30和波束成形光学器件32可以是静态的，而层压玻璃物件100移动使得激光束(预热)34在预加热方向36上提供加热。可替代地，层压玻璃物件100可以保持静态，而激光束30和波束成形光学器件32移动。用激光束(预热)34接触层压玻璃板100优先地加热层压玻璃物件的区域至再热温度，以形成沿切割线延伸的加热区域。
刻痕轮38或另一合适刻痕装置可以在刻痕方向40上移动，以产生机械通风口或刻痕42。例如，刻痕轮38可以沿加热区域接触层压玻璃物件100，以在层压玻璃物件中形成刻痕42。一旦刻痕42沿层压玻璃物件100的整个期望长度产生，层压玻璃物件100可以弯曲以在刻痕42处分离层压玻璃物件100的各部分。
刻痕42经示出穿透包覆层104a穿透并穿透到刻痕102中。将理解的是刻痕14可以穿过包覆层104b穿透或者根据需要仅部分地穿透到包覆层104a中。
图5是经历图4中所示的机械刻痕的层压玻璃物件100的顶视图。层压玻璃物件100可以通过激光束(预热)34提供有局部化到期望的切割位置的加热。激光束(预热)34提供层压玻璃物件100一激光加热区域44。在此激光加热区域44中，刻痕轮38刻痕层压玻璃物件100，以产生刻痕42。激光束(预热34)和刻痕轮38在预热方向36上前进，以沿层压玻璃物件100的期望长度产生刻痕42。在激光加热区域处刻痕层压玻璃物件可以启用具有与在激光加热区域外部的区域处刻痕层压玻璃物件相比减小的断裂和/或改进的边缘质量的层压玻璃物件的切割。
图6是根据本公开的一个实施例的层压玻璃物件100的侧视图。在图6的实施例中，激光束30和波束成形光学器件32在层压玻璃物件100的包覆层104a上产生激光束46，以预热和刻痕层压玻璃物件100。预热方向36和刻痕方向40经示出与由激光束30和波束成形光学器件32产生的单个激光束46相关联，以反映单个激光束46在此实施例中完成两个功能。激光束46在层压玻璃物件100的包覆层104a中产生激光刻痕。层压玻璃物件100也可以提供有开始缺点，以协助激光刻痕50的产生和层压玻璃物件100的相对各部分的稍后分离。
如图6中所示，激光刻痕50穿过包覆层104a穿透并穿透到芯层102中。将理解的是激光刻痕50可以调整，以穿透到包括到包覆层104b的层压玻璃物件100中的任何期望深度或者仅穿透到包覆层104a。
在激光刻痕50已经产生之后，冷却喷嘴52也可以用于冷却层压玻璃物件100。例如，冷却喷嘴52可以在刻痕50处引导冷却流体(例如，空气或水)朝向层压玻璃物件。沿其加热部分和刻痕部分冷却层压玻璃物件可以热地振动层压玻璃物件，以帮助沿激光刻痕分割层压玻璃物件。
图7是根据本公开的一个实施例的正在切割的层压玻璃物件100的侧视图。激光束30与第一波束成形光学器件54工作，以在层压玻璃物件100的包覆层104a上产生激光束(预热)58。另外，激光束30与第二波束成形光学器件56工作，以在层压玻璃物件100的包覆层104a上产生激光束(刻痕)60。预热方向36经示出与激光束(预热)58相关联，以表示激光束(预热)58用于预热层压玻璃物件100的单独功能。刻痕方向40经示出与激光束(刻痕60)相关联，以表示激光束(刻痕)与刻痕层压玻璃物件100的功能相关联，以产生激光刻痕50。
激光刻痕50经示出穿透包覆层104a穿透并穿透到芯层102中。将理解的是激光刻痕50可以穿透包覆层104b穿透或者根据需要，仅部分地穿透到包覆层104a中。层压玻璃物件100还可以提供有开始缺点48，以促进层压玻璃物件100的刻痕和在激光刻痕50处的层压玻璃物件100的各个部分的分离。
在激光通风口50已经产生之后，冷却喷嘴52也可以用于冷却层压玻璃物件100。
图8是根据本公开的一个实施例的正在切割的层压玻璃物件的顶视图。层压玻璃物件100经示出具有由激光束(预热)58和激光束(刻痕)60产生的激光加热区域64。激光束(预热)58和激光束(刻痕)60可以重叠，以优化层压玻璃物件100的加热并减少可以与激光束(预热)58和激光束(刻痕)60之间的分离相关联的任何热损失。换句话说，在一些实施例中，激光束(预热)58在层压玻璃物件上产生第一覆盖区(footprint)，并且激光束(刻痕)60在层压玻璃物件上产生第二覆盖区，且第一覆盖区和第二覆盖区重叠。
激光束(预热)58和激光束(刻痕)60在预热方向36上移动，以沿层压玻璃物件100的期望长度产生激光刻痕50。
还示出了冷却束62，并且冷却束62可以实施以冷却层压玻璃物件100。冷却束由冷却喷嘴52产生(图7)。
虽然层压玻璃物件的优先加热在本文描述为用激光执行，但是本公开中包括了其他实施例。例如，在一些实施例中，层压玻璃物件的区域优先地用合适的加热器件(例如，激光、火炬和电加热器或它们的组合)加热，以形成加热区域。另外或者可替代地，层压玻璃物件的区域优先地加热，而不大体上加热远离切割线间隔开的层压玻璃物件的远区域。
图9是比较根据本公开的一个实施例的刻痕的层压玻璃物件70与在室温下刻痕的层压玻璃物件72的横截面图。层压玻璃物件70受到非局部化的板加热至300℃，并且用机械刻痕轮刻痕。层压玻璃物件72在室温20℃下用机械刻痕轮刻痕。层压玻璃物件70中的中空刻痕深度74示出刻痕轮不可以整体地穿透到包覆层中。层压玻璃物件72的边缘裂纹76指示由于在刻痕期间的较低温度存在于层压玻璃物件72中的更高应力。因此，如本文所述在升高的温度下刻痕层压玻璃物件可以启用在层压玻璃物件的分割边缘处的改进的边缘质量。
对本领域的技术人员将明显的是各种修改和变化可以对本文所述的实施例作出，而不背离所要求保护的主题的精神和范围。因此，目的是本说明书涵盖本文所述的各种实施例的修改和变化，如果此类修改和变化在随附的权利要求及其等同物的范围内。
Claims (20)
1.一种切割层压玻璃物件的方法，所述方法包括：
加热所述层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分，所述层压玻璃物件包括芯层和与芯层相邻的包覆层，其中在加热之前，所述层压玻璃物件包括由所述芯层和所述包覆层之间的热性质差异引起的应力，并且所述层压玻璃物件的应力响应于加热在所述加热部分中减小；
在所述加热部分中刻痕所述层压玻璃物件，以沿切割路径在所述层压玻璃物件中产生刻痕，所述切割路径限定其中需要切割的所述层压玻璃物件中的路径；以及
在所述刻痕处施加力至所述层压玻璃物件，以切割所述层压玻璃物件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤包括加热所述层压玻璃物件的所述部分至再热温度，所述再热温度低于所述层压玻璃物件的凝固温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述加热部分中的所述层压玻璃物件的应力响应于所述加热以至少约10％减小。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中施加所述力包括在所述刻痕处弯曲所述层压玻璃物件。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中施加所述力包括在所述刻痕处引导冷却流体朝向所述层压玻璃物件。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述热性质差异包括在所述芯层和所述包覆层之间的热膨胀系数(CTE)差异。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述应力包括在拉紧中的所述芯层和在压缩中的所述包覆层。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述应力包括在压缩中的所述芯层和在拉紧中的所述包覆层。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述加热步骤由激光束执行并且所述刻痕步骤由机械刻痕轮执行。
10.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述加热步骤由第一激光束执行并且所述刻痕步骤由第二激光束执行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一激光束在所述层压玻璃物件上产生第一覆盖区，第二激光束在所述层压玻璃物件上产生第二覆盖区，并且所述第一覆盖区和所述第二覆盖区彼此重叠。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，所述方法还包括在所述加热步骤之后并在施加所述力的步骤之前，在所述刻痕处冷却所述层压玻璃物件。
13.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述加热步骤包括大体上加热整个层压玻璃物件。
14.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述加热步骤包括优先地加热所述层压玻璃物件的一部分，而不大体上加热远离所述切割路径间隔开的所述层压玻璃物件的远区域。
15.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，并且所述芯层设置在所述第一包覆层和所述第二包覆层之间。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述应力包括在拉紧中的所述芯层和在压缩中的所述第一包覆层和第二包覆层中的每个。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述应力包括在压缩中的所述芯层和在拉紧中的所述第一包覆层和第二包覆层中的每个。
18.一种切割层压玻璃物件的方法，所述方法包括：
加热所述层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分，所述层压玻璃物件包括设置在第一包覆层和第二包覆层之间的芯层，所述层压玻璃物件包括在所述芯层和所述第一包覆层和所述第二包覆层中的每个之间不匹配的热膨胀系数(CTE)，使得在所述加热之前，所述层压玻璃物件包括应力，其中所述层压玻璃物件的应力响应于所述加热在所述加热部分中减小；
在所述加热部分中刻痕所述层压玻璃物件，以沿切割路径在所述层压玻璃物件中产生刻痕，所述切割路径限定其中需要切割的在所述层压玻璃物件中的路径；以及
在所述刻痕处弯曲所述层压玻璃物件，以分割所述层压玻璃物件。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述加热部分中的所述层压玻璃物件的应力响应于所述加热以至少约10％减小。
20.一种系统，所述系统包括：
加热单元，其经配置加热层压玻璃物件的至少一部分，以形成加热部分，所述层压玻璃物件包括芯层和与所述芯层相邻的包覆层，其中在所述加热之前，所述层压玻璃物件包括由所述芯层和所述包覆层之间的热性质差异引起的应力，并且所述加热单元经配置减小在所述加热部分中的所述层压玻璃物件的应力；
刻痕单元，其经配置在所述加热部分中刻痕所述层压玻璃物件并沿切割路径在所述层压玻璃物件中产生刻痕，所述切割路径限定其中需要切割的在所述层压玻璃物件中的线；和
分割单元，其经配置在所述刻痕处施加力至所述层压玻璃物件，以分割所述层压玻璃物件。
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2015
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