CN107304105B - 边缘强度提高的平板玻璃产品及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及边缘强度提高的薄玻璃元件。为了此目的，提供了具有两个相对的平行面(3、5)和连接所述面(3、5)的边缘(7)的平板玻璃元件(1)，该平板玻璃元件(1)具有最多700μm的厚度。边缘(7)的至少一部分被凸状弯曲的边缘表面部分(9)所限定，使得面(3、5)中的至少一个融入边缘表面部分(9)中，其中边缘表面部分(9)的弯曲弧具有的长度至少为平板玻璃元件(1)厚度的1/30。在凸状弯曲的区域，边缘表面部分(9)具有沟纹(11)形式的刻痕。

Description

边缘强度提高的平板玻璃产品及其生产方法
技术领域
本发明总体上涉及板状玻璃元件。更特别地，本发明涉及此类玻璃元件的边缘的形成和加工。
背景技术
关于在负荷下的失效，玻璃表现出与例如延性材料不同的行为。此类材料，特别是多种金属，在弯曲或拉应力下将延展至其屈服点，随后将在相对明确定义的负荷下撕裂。相反，就材料的特性而言，坚硬的脆性材料将不会在强度阈值处破裂，而是以取决于所施加的拉应力的概率随机地破裂。断裂概率分布(例如，正态分布或威布尔(Weibull)分布)的参数取决于玻璃的类型和原先存在的损伤，并因此尤其取决于玻璃元件的处理。
如果使由玻璃制成的板状元件经受弯曲负荷，则进一步的效果是，强度明确地由该元件边缘的断裂强度来决定。在表面区域中发生的断裂通常比来源于元件的一个边缘的断裂更为少见。因此，玻璃元件的边缘的形成尤其重要。
目前，非常薄的平板玻璃制品在边缘处根本不处理，较厚的玻璃在边缘处进行倒角或用C-切削处理，但是边缘强度，更确切地说是所谓的“裂口(chippings)”，并未得到注意。
WO 2015/072360 A1公开了一种玻璃膜叠层以及液晶显示器的制造，其中玻璃膜层压至玻璃支撑体上。该玻璃膜在与支撑体结合处相远离的那侧上设有倒角。
WO 2015/153251 A1也描述了叠层的处理。在此叠层中，将薄玻璃附着至基底上，例如，该基底可为塑料基底。切开叠层，并对玻璃的边缘进行磨蚀处理，从而形成斜面。
US 2014/065928 A涉及一种磨边装置和一种用于研磨玻璃基板的方法。具体而言，不管基板是否最终未对准或大小如何，采取措施以便在研磨期间始终去除预定量的材料。
US 2013/288010 A描述了边缘强度提高的强化玻璃板。通过切割及随后研磨成预定的轮廓形状来形成边缘。
US 2012/329369 A涉及基板的处理，其中将基板附着至载体基底上，将基板的边缘部分与粘合剂一起去除，然后对基板的非附着侧进行处理。
US 2015/110991 A描述了一种玻璃叠层，其中两个薄玻璃外层具有斜面。
从US 2012/052302 A可知一种用于提高玻璃制品的边缘强度的方法，其中旨在保留主表面或其上的涂层的光学质量。将聚合物保护层施加于玻璃的至少一个表面上。然后对边缘进行蚀刻，以减少边缘处缺陷缺陷的数目和大小。
US 2011/0019123 A1涉及用于改善用于电子设备的薄玻璃盖的边缘稳定性的装置和方法。通过将边缘进行化学强化并对其进行圆形化来实现这种改善。
发明内容
本发明的目标在于提供一种柔性玻璃，该玻璃在其使用期间在遭受的负荷下仅表现出低断裂概率。此目标通过独立权利要求的主题而实现。
因此，本发明提供了一种具有两个相对平行的面和连接所述面的边缘的平板玻璃元件，其中该平板玻璃元件具有最多700μm、优选最多300μm、最优选最多200μm的厚度，并且其中所述边缘的至少一部分被凸状弯曲的边缘表面部分所限定，使得所述面中的至少一个融入所述边缘表面部分中，其中所述边缘表面部分的弯曲弧具有的长度为所述平板玻璃元件厚度的至少1/30，优选至少1/20，最优选至少1/10。在所述凸状弯曲的区域中，所述边缘表面部分具有沟纹形式的刻痕，该刻痕的长度大于其宽度和深度。用更薄的玻璃也实现了特别的益处。因此，根据本发明的实施方式，采用了更薄的玻璃，特别是厚度不超过150μm或不超过100微米的玻璃、更特别地是厚度为最多70μm、最多50μm或甚至最多30μm的玻璃。此外，出于稳定性的原因，优选明确的最小厚度。根据本发明的实施方式，设想采用至少2μm、优选至少4μm、最优选至少8μm的最小厚度作为所述最小厚度。
由于所述表面上的许多小沟纹，现存或出现的裂纹将彼此影响，裂纹末端的应力强度得以降低，并且令人惊讶的是，以这种方式增大了总强度。
首先，在与上述优选玻璃厚度相对应的700μm或更小的玻璃元件厚度的情况下，提供了低刚度。在专门形成所述边缘的情况下，该玻璃元件随后即便在弯曲负荷下都受到良好保护而免于断裂，所以提供了在弯曲状态下的低断裂概率和较长使用寿命。
为了制造根据本发明的制品，提供了一种用于处理玻璃的方法，其包括以下步骤：
-提供具有不超过700微米的厚度或在上述300μm和2μm的上限与下限之间的厚度的平板玻璃元件；
-以此方式处理所述平板玻璃元件的至少一个边缘，以便在该边缘处产生凸状弯曲的边缘表面部分，使得所述面中的至少一个融入所述边缘表面部分中，其中所述边缘表面部分的弯曲弧的长度为所述平板玻璃元件厚度的至少1/30，优选至少1/20，最优选至少1/10；
-其中使用相对于所述边缘移动且具有未限定的切割边缘的至少一个磨蚀工具进行所述处理；并且
-其中随着处理的进行，曲率半径增大，并且将沟纹形式的刻痕引入所述边缘表面部分中，该刻痕的长度大于其宽度和深度。
特别地，所述沟纹的深度为至少10nm且最多5μm，优选最多2μm，最优选最多1μm。为了引入这些沟纹，选择具有适当颗粒大小的磨蚀介质的适当磨蚀工具。
凸状边缘表面部分可与曲率半径相关，该曲率半径被定义为拟合弯曲弧的起始点、中间点和终点的圆的半径。根据本发明的优选实施方式，此半径为所述平板玻璃元件的厚度的至少1/40，优选至少1/30，最优选至少1/20。特别是在圆柱形弯曲的表面的情况下，弯曲以这样的半径来良好地表征。对于平板玻璃元件的稳定性，更大的半径是有利的。因此，根据本发明的又一个实施方式，建议拟合圆的半径为所述平板玻璃元件的厚度的至少1/10，优选至少1/5，特别是至少一半。该半径甚至可大于玻璃的厚度。
如果所述边缘表面部分邻接于另一表面部分，并且在过渡处的曲率半径小于根据本发明所建议的曲率半径，则根据本发明的改进预期，在所述边缘表面部分和与该边缘表面部分相邻的平板玻璃元件的表面部分之间，这两个表面部分的切线之间的夹角为最多45°，优选最多20°，更优选最多10°。由于在该点处的边缘半径较小，如此定义边缘线，与表面部分相邻的倾角沿该边缘线或多或少地突然改变。
为了获得所述边缘表面部分的圆形形状，采用柔顺的抛光工具作为磨蚀工具是有利的，其与所述边缘的轮廓共形。
机械加工可在多个步骤中进行，特别是依次利用更细颗粒的磨蚀介质。
此外，已经证明采用表现出一定弹性的磨蚀工具极为有利。特别地，根据本发明的一个实施方式，预期该磨蚀工具具有小于10GPa的弹性模量。
特别有利的是利用旋转磨蚀工具来实现磨蚀，尤其包括旋转抛光工具。该磨蚀工具可使用端面及其侧表面或圆周表面作为磨蚀表面。端面是旋转轴所穿过的圆柱体或圆锥体的表面。磨蚀表面的切向速度根据与旋转轴的距离而变化。在侧表面或圆周表面作为磨蚀表面的情况下，在与玻璃元件的接触区域中，所述距离基本上保持相同。因此，切向速度仅略微变化。圆锥形或截头圆锥形磨蚀工具的圆锥形侧表面亦可用。在此类表面上，切向速度也将变化，但不会像在端面上一样强。根据本发明的一个实施方式，也可使用适用所述边缘的最终形状的磨蚀工具。磨蚀介质可接合到磨蚀工具上。备选地或另外地，可将磨蚀介质涂覆到玻璃和/或磨蚀工具上。磨蚀介质的实例为抛光膏。
为了中断在弯曲负荷下的裂纹扩展，如果沟纹彼此以不同方向倾斜地或垂直地延伸则是有利的。特别地，在此情况下，沟纹可能会彼此倾斜地或垂直地延伸，从而交叉。
附图说明
现将参考附图更详细地描述本发明，其中相同的附图标记表示相同或等同的元件。在附图中：
图1示出了平板玻璃元件；
图2为根据本发明另一实施方式的平板玻璃元件的横截面图；
图3示出了图2所示的实例的变化形式；
图4至图6示出了不同放大倍数下的玻璃元件边缘的电子显微照片；
图7示出了用磨蚀工具对平板玻璃元件的边缘的处理；
图8示出了图1的实例的变化形式，在面的区域中具有沟纹；
图9为具有不同处理边缘的玻璃样品的断裂强度和威布尔模量测量点的图示；以及
图10至图12示出了具有回归线的相关威布尔图。
具体实施方式
图1为根据本发明的平板玻璃元件1的透视图。平板玻璃元件1具有两个相对的面3、5，它们尤其彼此平行。平板玻璃元件1的厚度D被两个面3、5之间的间距所限定，并且小于700微米，优选300微米，更优选最多200微米，最优选不超过150微米。也可以为不超过100微米的更小的厚度，特别是最多70μm、最多50μm或甚至仅仅最多30μm的厚度。
根据本发明已形成了在该视图的右侧和左侧示出的外围边缘7的部分。这些部分包括凸状弯曲的边缘表面部分9。边缘表面部分9以垂直于边缘7的纵向延伸的方向沿着从一个面3到另一个相对的面5的路径的弯曲弧的长度为元件1的厚度D的至少1/30，优选至少1/20，最优选至少1/10。凸状弯曲边缘表面部分9的相应弯曲弧24在图1中示出。
此外，如图1中所示，边缘表面部分9在其凸状弯曲处具有沟纹11形式的刻痕。沟纹11仅具有很小的深度。这足以有效防止裂纹扩展。无论如何，根据本发明，预期沟纹的长度大于其宽度和深度。在该图中，在边缘表面部分9融入面3处示出了虚构而非真实存在的分隔线。
根据也在图1所示的示例性实施方式中实现的实施方式，沟纹在多个方向上延伸。这意味着不同取向的沟纹相对于彼此倾斜地延伸。如图示的实例中所示，在沟纹11有足够的长度和密度的情况下，沟纹彼此交叉。这是有利的，因为以这种方式，起始的裂纹将有很大的概率遇到沟纹，即使其初始取向与另一个沟纹11相平行。取向的分布可包括一个或多个优选的取向。优选的取向可有利于抑制同样优选地以特定方向延伸的裂纹的形成。根据本发明的一个实施方式，沟纹具有沿着边缘的纵向延伸的优选取向。
特别希望在平板玻璃元件的边缘7处避免任何边缘线，因为由表面倾斜的非连续变化导致并从而限定横截面中的角部的此类边缘线更易产生缺陷并形成薄弱点。然而，这样的边缘线可任选地提供，或甚至可由于其他原因而是需要的。这可以是以下情形：例如，如果在边缘处希望为平面区域，其由邻接表面在边缘线处的倾斜非连续变化的边缘线所界定。例如，此类表面可以期望用于固定该元件。图2在横截面图中示出了具有边缘线的实施方式的实例。具体而言，在此情况下，边缘7由两个凸状弯曲的边缘表面部分9形成，另外的表面部分15在其间延伸。该表面部分15与边缘7的相邻表面部分9的接合点位于边缘线16处。现在根据本发明的实施方式预期：平板玻璃元件1的表面2的边缘表面部分9和表面部分15的切线20、21之间的夹角为最多45°，优选最多20°，更优选最多10°。此处，切线20、21拟合(fitted to)到与边缘表面部分9的弯曲的弯曲方向相垂直的表面部分。此外，根据该定义，切线20、21位于垂直于边缘线16的平面中。
凸状弯曲的边缘表面部分9可进一步与曲率半径相关，该曲率半径由拟合到圆弧24的三个点(如图2中所示，即圆弧的起始点25、终点27和中间点26)的圆所限定。在图2的实例中，得到的曲率半径大于平板玻璃元件1的厚度D的一半。
图1和图2的实例为平板玻璃元件1的边缘7的特别优选实施方式的实现方式。基本上，在本发明的该实施方式中，边缘7包含两个凸状弯曲的边缘表面部分9，其中每一个融入面3、5中的相应一个，并且在边缘表面部分9之间，具有在其间延伸的边缘7的另外的表面部分15，该表面部分15在横截面中呈直线，如图2中所示。在直的边缘7的情况下，该表面部分15是平面的。优选地，其表面垂直于面3、5延伸。
除了图2的实例中所示的以外，另外的表面部分15也可以是面3、5之一，即不一定是边缘的一部分。另外，相邻表面部分15可与另外的凸状弯曲的边缘表面部分9相同。这样的实例由图3的变化形式所示。此处，边缘7的两个边缘表面部分9是相交的，所以在边缘线16处，其切线20、21限定了小于45°的小夹角23。
图4至图6以递增的放大倍数示出了根据本发明处理的平板玻璃元件1的电子显微照片。该实例的平板玻璃元件1具有约100微米的厚度。边缘7具有与每个面3、5相邻的凸状弯曲的边缘表面部分9。类似于图1中所示的实例，另外的优选非弯曲的表面部分15在这两个边缘表面部分9之间作为边缘7的一部分延伸。边缘表面部分9具有基本圆形的弯曲，其曲率半径约为平板玻璃元件1厚度的四分之一。图6示出了一个边缘表面部分9的俯视图。
沟纹11可在图5和图6中清楚地看到。沟纹11是细长的，因此它们具有明显超过其宽度和深度的长度。此外，可以看到沟纹11以不同的方向彼此倾斜地延伸，并且部分地彼此交叉。在本实例中，由于利用磨蚀工具来处理，因此沟纹11的取向或多或少是随机的。然而，在图6中，许多沟纹11从左下方沿斜线延伸到右上方，所以某个优选的取向已经在取向分布中给出。
沟纹的深度平均超过10纳米的值，但不超过5μm的深度，尤其不超过500nm的深度。这对于保持较不易产生缺陷的光滑表面是有利的，但在另一方面，却已经能够阻止在沟纹处的裂纹扩展。
以下将更详细地描述用于生产平板玻璃元件1的方法。
可通过机械磨蚀、特别是通过采用具有在几何学上未限定的切割边缘的工具的磨蚀方法，例如通过研磨和/或抛光和/或磨光(lapping)，而由显示出较小边缘半径的任何初始几何结构来产生根据本发明形成的边缘7。利用具有在几何学上未限定的切割边缘的工具进行磨蚀是指根据按照DIN 8589的分类的方法。
图7示出了用磨蚀工具12对平板玻璃元件1的边缘7的处理。磨蚀工具12包含旋转研磨主体13。磨蚀工具12以此方式处理平板玻璃元件1的边缘7，使得边缘7处的曲率半径增大，并产生凸状弯曲的边缘表面部分9，使的面3、5中的至少一个融入边缘表面部分9中。处理持续到边缘表面部分9的凸包络线(convex envelope)具有最小的曲率半径为止，该曲率半径至少为平板玻璃元件的厚度的1/40。研磨或抛光处理同时将沟纹11形式的刻痕引入边缘表面部分9中。
有利地，如图7中所示，磨蚀工具足够柔顺以便其与边缘7共形。更有利地，对磨蚀工具进行设计，使得更高的接触压力和相同的相对移动导致玻璃磨蚀的增强。这与共形的磨蚀工具一起有助于边缘7处曲率半径的增大。
根据所述方法的一个实施方式，将抛光工具相对于玻璃的面3、5以0°至90°之间的角度应用于边缘7，并相应地移动。除了旋转移动和沿着边缘7的纵向移动之外，磨蚀工具12还可以横向移动，如图7中的双箭头所示。磨蚀主体13的几何结构优选为使得在此步骤中，玻璃的边缘7比与其相邻的区域更多地压到抛光工具中。
在更高的压力以及给定的磨蚀主体的恒定弹性模量下，在边缘处施加更强的力，从而在该处导致增强的磨蚀。因此，可通过适当选择接合角、处理时间、其他处理参数、工具材料和工具几何结构来形成根据本发明的边缘。
机械加工处理可在一个或多个处理步骤中执行。在多个处理步骤的情况下，不同的处理步骤一方面可以改变研磨/抛光/磨光工具、磨蚀介质、诸如使用的抛光膏，而且还可以改变处理参数(接触力、旋转速度、接合角、添加剂……)。此类处理参数还可在单个处理步骤期间进行修改。具体地，接合角可连续变化。
磨蚀工具12或其研磨主体13具有一些可在某些范围内有利地选择的性能：
-弹性：优选地，选择具有小于10GPa的弹性模量(在复合体的情况下为平均弹性模量)的研磨主体13。
-有利地选择颗粒大小，使得可获得上述沟纹11的尺寸。这些可根据颗粒材料而不同。优选地，使用至少超过等级180(根据磨蚀产品制造商协会(the Association ofManufacturers of Abrasive Products)的分类)的颗粒大小。
-适当选择颗粒材料。此处可材料用的颗粒材料比待处理的玻璃更坚硬。优选的材料为金刚石、铈氧化物、刚玉、锆氧化物、立方硼氮化物。
-用于磨蚀的颗粒可以膏、液体等形式牢固地结合到或可添加或应用到研磨主体13或玻璃上。然而，在不牢固结合的颗粒的情况下，必须考虑到更高的接触压力导致磨蚀增强的前提不必然得到，或者可能由于颗粒可能会移出接触压力区而减弱。更通常地，不限于具体的示例性实施方式，因此根据所述方法的实施方式预期用磨蚀工具12来处理边缘7，这在对平板玻璃元件1的表面2的接触压力增加的情况下产生增大的磨蚀。
平板玻璃元件1优选地以此方式固定于固体支撑体上，使其不会在所需的负荷下过度弯曲，从而避免了因挠曲导致的破裂或不期望的抛光效果。然而，利用适当的机械加工参数，还可想到不使用支撑体的自由机械加工。
图5的显微照片示出了另一种效果。在更接近的检查下，可看出沟纹11还存在于面3、5上，面3、5在邻接凸状弯曲的边缘表面部分的表面区域中彼此平行。因此，根据一个实施方式，面3、5的边缘侧带也具有拥有上述几何结构的沟纹11。这可以特别有利于抑制在接近边缘的区域中的裂纹扩展。图8图示说明了该实施方式的实现实例，作为图1的改进。从图示中可以看出，每个凸状弯曲的边缘表面部分9融入相应的面3、5，并且邻接边缘表面部分9的面3、5的区域18也具有沟纹11。特别地，沟纹11从凸状弯曲的边缘表面部分9延伸到面3、5的相邻区域18中也是可行的。在该图中，示出了虚构而非真实存在的分隔线，以说明以上所讨论的区域的位置和延伸。
本发明适用于各种玻璃。然而，优选实例为可容易处理成薄膜且在预期的薄玻璃厚度的情况下仍显示出高强度的那些玻璃。
如果所采用的玻璃是含碱玻璃，则根据本发明的一个实施方式，平板玻璃元件1的化学强化是可另外想到的。化学强化可在边缘处理之前和/或之后完成。根据本发明的特定实施方式，化学强化在边缘处理之后进行，使得在边缘处形成离子交换区，该离子交换区沿着凸状弯曲的边缘表面部分9延伸，并且也相应地弯曲。这种特殊的边缘形状有助于保持由化学强化引起的强度增加，即使是在元件的边缘处。
有利地，可使用低铁或无铁的玻璃，特别是具有低于0.05wt.-％、优选低于0.03wt.-％的Fe2O3含量，因为该玻璃显示出降低的吸光度，因此尤其使得透明度提高。
然而，用于其他应用的优选的玻璃还包括灰色玻璃或有色玻璃。
根据一个实施方式，使用针对其用途已经强化或可强化的玻璃或玻璃陶瓷。该玻璃或玻璃陶瓷可通过离子交换进行化学强化，或进行热强化，或通过化学强化和热强化的组合来进行强化。
光学玻璃也可用作玻璃材料，例如，重燧石玻璃、镧重燧石玻璃、燧石玻璃、轻燧石玻璃、冕玻璃、硼硅酸盐冕玻璃、钡冕玻璃、重冕玻璃或氟冕玻璃。
有利地，可使用低铁或无铁的玻璃，特别是具有低于0.05wt.-％、优选低于0.03wt.-％的Fe2O3含量，因为该玻璃显示出降低的吸光度，因此尤其使得透明度提高。
然而，用于其他应用的优选的玻璃还包括灰色玻璃或有色玻璃。
本发明特别适合于优化已经显示出高强度的玻璃的机械性能。高强度玻璃一般用于玻璃实际上经受高机械应力的应用。因此，设计此类玻璃以便抵抗作用于表面区域上的弯曲应力。在此情况下明确的是，玻璃的边缘表现出主要的弱点。基本上，如果边缘具有缺陷并且还经受弯曲应力，则由高强度玻璃制成的玻璃板将很快破裂。本发明现在允许判定边缘是否一贯地保持其质量，例如当通过切割更大的玻璃板而将单个玻璃板切成其最终大小时。例如，作为磨损的结果，可发生划线轮在玻璃边缘上留下损伤。如果这种情况发生，则整个玻璃板的强度将大大降低。
相比之下，利用本发明，可以获得非常高强度的薄玻璃。例如，在铝硅酸盐平板玻璃元件上测得超过500MPa的强度，并且同时测得高威布尔模量。此实例将参考图9至图12来解释。图9示出了具有断裂强度和威布尔模量的三个测量点的图示。三个测量点30、31、32代表具有不同处理边缘的玻璃元件的强度。这些玻璃元件只在边缘处理方面不同。玻璃的组成(铝硅酸盐玻璃)和玻璃元件的厚度(100μm)是相同的。
图9中示出的测量点由相关威布尔图的回归线的斜率和位置产生。具有与测量点30、31、32相关的回归线的威布尔图示于图10、11、12中。
首先，从测量点可以看出，边缘的形成对强度具有很大影响。从在图10中作为威布尔图示出的断裂测试来确定测量点30。样品是具有通过划线-折断分离而产生的边缘的玻璃元件。平均断裂强度得到T＝152.7MPa的值。威布尔模量为b＝9.09。在图9中，穿过此测量点30绘制曲线。该曲线由具有与测量点30相等的5％分位数的所有直线来限定。因此，位于该曲线上的测量点属于具有可比的强度的玻璃元件。
图9中的测量点31具有428.6MPa的平均断裂强度和b＝5.0的威布尔模量，其从图11中示出的回归线来确定。图11的威布尔图的测量点在具有通过激光切割的边缘的玻璃样品上测量。利用CO2激光进行分离或边缘的生成。
最后，测量点32由图12中示出的回归线产生，其具有6.9的威布尔模量和572.7MPa的平均断裂强度。与图4-6中示出的相类似，在具有根据本发明处理的边缘7的样品上测得这些值。
测量点30、31、32证明，与通过划线-折断分离而切割的边缘相比，激光切割的边缘和根据本发明处理的边缘导致更高的强度。根据本发明处理的边缘7的强度甚至显著高于激光切割的边缘的情形。
下面列出了高强度玻璃，可通过监测根据本发明的边缘强度来实现对其强度的控制。
根据一个实施方式，具有下列以摩尔百分比计的摩尔组成的组分的玻璃是适宜的：
Figure BDA0001274429820000111
此外，应用的辅助条件是，氟的摩尔含量与B2O3的摩尔含量的商、即F/B2O3在0.0003至15、优选0.0003至11、更优选0.0003至10的范围内。这些玻璃可化学强化，并可在便携式显示器中作为盖玻璃使用。
优选地，该组成包含下列组分：
Figure BDA0001274429820000112
Figure BDA0001274429820000121
特别优选地，该组成包含下列组分：
Figure BDA0001274429820000122
此外，优选地，根据本发明的又一个实施方式，使用下列玻璃组成的硼硅酸盐玻璃，其包含(以wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000123
以及任选添加的着色氧化物，例如，0至5wt.-％(或对于“黑色玻璃”为0至15wt.-％)的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
合适的另一组玻璃为无碱的硼硅酸盐玻璃。在此情况下，优选下列以重量百分比表示的组成：
Figure BDA0001274429820000131
这些玻璃也描述于US 2002/0032117 A1中，并且其关于玻璃组成和玻璃性能的内容全部并入本申请的主题中。此类别的玻璃由申请人以商品名AF
Figure BDA0001274429820000133
进行销售。
下表列出了另一种适宜的无碱硼硅酸盐玻璃的组分的含量，并且在右列中，在该玻璃的基础上，列出了具有类似性能的玻璃类别的组成范围：
Figure BDA0001274429820000132
优选的玻璃类型的又一个类别为具有下列以重量百分比计的组分的硼硅酸盐玻璃：
Figure BDA0001274429820000141
此玻璃类别的一种玻璃为Schott玻璃D 263。该玻璃及更详细的组成也描述于US2013/207058 A1中，并且其关于玻璃组成及其性能的内容全部并入本申请的主题中。
钠钙玻璃也是合适的。下表列出了两个示例性实施方式以及优选的组成范围的组分含量(以重量百分比计)：
Figure BDA0001274429820000142
Figure BDA0001274429820000151
玻璃2特别适合于以浮法工艺生产平板玻璃。
此外，根据一个实施方式，使用下列组成的钠钙硅酸盐玻璃作为玻璃，其包含(以wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000152
以及任选添加的着色氧化物，例如0至5wt.-％(或对于“黑色玻璃”为0至15wt.-％)的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
根据本发明的又一个实施方式，将下列组成的铝硅酸锂玻璃用于玻璃材料，其包含(以wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000153
Figure BDA0001274429820000161
以及任选添加的着色氧化物，例如0至1wt.-％的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
此外，下列玻璃组成的碱-铝硅酸盐玻璃优选用作支撑材料，其包含(按wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000162
以及任选添加的着色氧化物，例如0至5wt.-％(或对于“黑色玻璃”为0至15wt.-％)的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
此外，下列玻璃组成的无碱铝硅酸盐玻璃也优选用作支撑材料，其包含(以wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000163
以及任选添加的着色氧化物，例如0至5wt.-％(或对于“黑色玻璃”为0至15wt.-％)的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
此外，也优选使用下列玻璃组成的低碱铝硅酸盐玻璃，其包含(以wt.-％计)：
Figure BDA0001274429820000171
以及任选添加的着色氧化物，例如0至5wt.-％(或对于“黑色玻璃”为0至15wt.-％)的量的Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、稀土氧化物，以及0至2wt.-％的澄清剂，如As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2。
可使用的薄玻璃包括：例如由Schott AG,Mainz以商品名D263、D263 eco、B270、B270 eco、Borofloat、Xensation Cover、Xensation cover 3D、AF 45、AF 37、AF 32和AF32 eco销售的玻璃。
根据另一个实施方式，平板玻璃元件为玻璃陶瓷或包含玻璃陶瓷板，并且在此情况下，该玻璃陶瓷由陶瓷化的铝硅酸盐玻璃或铝硅酸锂玻璃组成，特别是由化学和/或热强化的陶瓷化铝硅酸盐玻璃或铝硅酸锂玻璃组成。在另一个实施方式中，坚硬而脆性的材料包括可陶瓷化的初始玻璃，其在有火的情况下在热的影响下陶瓷化或进一步陶瓷化，因此提供了增强的防火安全性。
优选地，使用具有下列初始玻璃组成(以wt.-％计)的玻璃陶瓷或可陶瓷化的玻璃：
Figure BDA0001274429820000172
Figure BDA0001274429820000181
在另一个实施方式中，优选地使用具有下列初始玻璃组成(按wt.-％计)的玻璃陶瓷或可陶瓷化的玻璃：
Figure BDA0001274429820000182
在另一个实施方式中，优选地使用具有下列初始玻璃组成(按wt.-％计)的玻璃陶瓷或可陶瓷化的玻璃：
Figure BDA0001274429820000191
所述玻璃陶瓷优选包含高石英混晶或热液石英混晶作为主要的晶相。晶粒大小优选小于70nm，更优选小于或等于50nm，最优选小于或等于10nm。
根据本发明的平板玻璃元件适用于如下应用等：
-作为薄膜存储元件，例如用于可充电的锂基薄膜存储元件；
-作为用于电子和/或光学部件的支撑体；
-作为用于复合材料的层材料；
-作为用于电气连接的空间再分配的插入件；
-作为电子显示器、特别是触敏屏的盖玻璃；
-作为移动电话或电视机的一部分；
-作为镜面基底或包封体(encapsulation)，特别是用于电子组件；
-作为用于生物应用、如序列测定中的结构化元件的起始产品；作为生物过滤器；或作为细胞生长基板。
附图标记列表：
1 平板玻璃元件
2 1的表面
3、5 1的面
7 边缘
9 边缘表面部分
11 沟纹
12 磨蚀工具
13 研磨主体
15 与9相邻的表面部分
16 边缘线
18 具有沟纹的3、5的表面区域
20 9的切线
21 15的切线
23 20、21之间的夹角
24 弧
25 起始点
26 中间点
27 终点
30-32 断裂强度和威布尔模量的测量点

Claims (16)

1.一种具有两个相对平行的面（3、5）和连接所述面（3、5）的边缘（7）的平板玻璃元件（1），其中所述平板玻璃元件（1）具有最多700 μm的厚度，并且其中所述边缘（7）的至少一部分由凸状弯曲的边缘表面部分（9）所限定，使得所述面（3、5）中的至少一个融入所述边缘表面部分（9），其中所述边缘表面部分（9）的弯曲弧具有的长度至少为所述平板玻璃元件厚度的1/30，其中在所述凸状弯曲的区域中，所述边缘表面部分（9）具有沟纹（11）形式的刻痕，该刻痕的长度大于其宽度和深度，并且其中所述沟纹（11）具有至少10 nm且最多5 μm的深度，并且其中由于所述表面上的许多小沟纹，现存或出现的裂纹将彼此影响，降低了所述裂纹的末端的应力强度，其中所述沟纹（11）的取向的分布包括一个或多个优选的取向，其中所述沟纹（11）彼此倾斜地或垂直地延伸，使得所述沟纹（11）彼此交叉。
2.如权利要求1所述的平板玻璃元件（1），其中，所述沟纹（11）具有最多2 μm的深度。
3.如权利要求1所述的平板玻璃元件（1），其中，所述沟纹（11）具有最多1 μm的深度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的平板玻璃元件（1），其中所述边缘表面部分（9）具有的曲率半径至少为所述平板玻璃元件（1）厚度的1/40，所述曲率半径为拟合所述弯曲弧（24）的起始点、中间点和终点的圆的半径。
5.如权利要求1-3中任一项所述的平板玻璃元件（1），其中所述边缘（7）包含两个凸状弯曲的边缘表面部分（9），其中每一个融入所述面（3、5）中的相应一个，其中在所述边缘表面部分（9）之间，具有在其间延伸的所述边缘（7）的另外的表面部分（15），该表面部分（15）在横截面中呈直线且具有垂直于所述面（3、5）延伸的表面。
6.如权利要求5所述的平板玻璃元件（1），其中所述边缘表面部分（9）的切线和与所述边缘表面部分（9）相邻的所述平板玻璃元件（1）的表面部分（15）的切线之间的夹角（23）为最多45°。
7.如权利要求中6所述的平板玻璃元件（1），其中所述夹角为最多20°。
8.如权利要求中6所述的平板玻璃元件（1），其中所述夹角为最多10°。
9.如权利要求1-8中任一项所述的平板玻璃元件（1）的如下用途：
- 作为薄膜存储元件；
- 作为用于电子和/或光学部件的支撑体；
- 作为用于复合材料的层材料；
- 作为用于电气连接的空间再分配的插入件；
- 作为电子显示器的盖玻璃；
- 作为触敏屏的盖玻璃;
- 作为移动电话或电视机的一部分；
- 作为镜面基底或作为电子组件包封体；
- 作为用于生物应用中的结构化元件的起始产品；作为生物过滤器；或作为细胞生长基板。
10.一种用于生产如权利要求1-7中任一项所述的平板玻璃元件（1）的方法，其包括下列步骤：
- 提供具有不超过700微米的厚度的平板玻璃元件（1）；
- 以此方式处理所述平板玻璃元件（1）的至少一个边缘（7），从而产生凸状弯曲的边缘表面部分（9），使得所述面（3、5）中的至少一个融入所述边缘表面部分（9）中，其中所述边缘表面部分（9）的弯曲弧具有的长度至少为所述平板玻璃元件厚度的1/30；
- 其中利用具有未限定的切割边缘的至少一个移动磨蚀工具（12）进行所述处理；并且
- 其中随着处理的进行，曲率半径增大，并且将沟纹（11）形式的刻痕引入所述边缘表面部分（9）中，该刻痕的长度大于其宽度和深度，
- 其中所述沟纹（11）的取向的分布包括一个或多个优选的取向，并且
- 其中所述沟纹（11）彼此倾斜地或垂直地延伸，从而彼此交叉。
11.如权利要求10所述的方法，其中采用柔顺的磨蚀工具进行处理，其与所述边缘（7）的轮廓共形。
12.如权利要求10-11中任一项所述的方法，其中使用磨蚀工具（12）进行磨蚀，其具有小于10 GPa的弹性模量。
13.如权利要求10-11中任一项所述的方法，其中在利用所述磨蚀工具（12）处理期间，将沟纹（11）引入所述边缘表面部分（9）中。
14.如权利要求10-11中任一项所述的方法，其中所述沟纹（11）具有最多2 μm的深度。
15.如权利要求10-11中任一项所述的方法，其中所述沟纹（11）具有不超过500 nm的深度。
16.如权利要求10-11中任一项所述的方法，其中用磨蚀工具（12）处理所述边缘（7），这在增强的接触压力下引起所述平板玻璃元件（1）的表面增强的磨蚀。
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