CN108698902A - 用于玻璃片分离的方法 - Google Patents

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T·V·布朗
Z-S·常
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Abstract

提供了从玻璃带中分离出玻璃片的方法，其中所述玻璃带具有凸缘区域和品质区域。所述方法包括在品质区域的表面上刻划刻划线，以及向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源，例如燃烧器或激光器，使得在凸缘区域的表面与厚度方向上的凸缘区域的中心之间产生热梯度。

Description

用于玻璃片分离的方法
本申请依据35 U.S.C.§119要求于2016年2月19日提交的系列号为62/297,428的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
背景
技术领域
本发明一般涉及用于玻璃片分离的方法，更具体地，涉及用于从玻璃带中分离出玻璃片的方法。
背景技术
制造高品质平坦玻璃的工艺之一涉及使熔融玻璃流过成形设备的各侧，并在设备的根部处熔合玻璃带。为了最大程度地减少带的宽度衰减，通常在根部下方由边缘辊短暂地挤压带边缘，然后由牵拉辊组向下拉制。与辊接触的边缘区域通常比各边缘区域之间的区域显著更厚，该各边缘区域之间的区域包括生产玻璃片的区域，有时被称为“品质区”。相反，相对较厚的边缘区域有时被称为“凸缘区”，并且由于边缘辊夹持，其通常具有不规则的厚度或滚花图案。
在与边缘辊接触后，带向下行进通过退火区，在该退火区中，带以受控的方式冷却以最大程度地减小热应力和带翘曲。在行进通过退火区后，玻璃最终冷却到可对玻璃进行刻划以最终分离成片材的点。刻划操作通常可以由在凸缘区域内部刻划和刻划通过品质区宽度组成。刻划后，玻璃片从玻璃带中分离出来，例如通过接合片材并使片材围绕与刻划线处于玻璃带相对侧上的突边(nosing)弯曲，使得沿着刻划线发生带与片材之间的分离。
在很大程度上，由于凸缘区域的相对较大的厚度，因此，通常需要大量的能量来弯曲片材以及从带中分离出片材。这一过量的能量可导致位于上游的带显著振动，从而不利地影响成形工艺。另外，在较薄或较宽的带的情形中，裂纹在凸缘区内扩展可能不遵循与刻划线相同的线性路径。而且，弯曲片材及从带中分离出片材所需的更高的能量与更大量的不期望的颗粒生成有关，这些颗粒通常最终附着于玻璃表面，从而不利地影响表面品质，并且通常需要密集的下游加工步骤以清洁并移除这些颗粒。
减少从带中分离出玻璃片所需的能量的先前尝试包括尝试沿着凸缘区域对一个区进行机械切割或刻划。然而，这些尝试被证明是不够的，因为滚花区具有不规则的厚度(即峰和谷)，并且谷足够地深使得刻划机构触碰不到。其他替换性的方式(例如对凸缘区域进行研磨以降低厚度)涉及过高的复杂性。
发明内容
公开了一种用于从玻璃带中分离出玻璃片的方法。所述玻璃带包括凸缘区域、在宽度方向上毗邻凸缘区域的过渡区域、以及在宽度方向上毗邻过渡区域的品质区域。所述方法包括在宽度方向上，在玻璃带品质区域的第一表面上刻划刻划线。所述方法还包括向紧邻刻划线的凸缘区域的至少一个表面施加能量来源，从而在所述至少一个表面与厚度方向上的凸缘区域中心之间产生热梯度，其中，所述至少一个表面的温度高于凸缘区域中心的温度。此外，所述方法包括沿着刻划线从玻璃带中分离出玻璃片。
在以下的详细描述中提出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是呈现了旨在用于提供理解权利要求书的性质和特性的总体评述或框架的实施方式。所附附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本公开的各个实施方式，并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。
附图说明
图1是示例性熔合下拉玻璃制造工艺的示意图；
图2是使用刻划轮的刻划工艺的剖面顶视图；
图3是与玻璃带的一个端部相关的图2所示的刻划工艺的放大图，其示出了凸缘区域、过渡区域和品质区域；
图4是根据本文的实施方式，与玻璃带的一个端部相关的刻划和分离工艺的放大图，其中，能量来源包括施加于凸缘区域的一个表面的明火；
图5是图4的刻划和分离工艺的端视示意图，其中，允许能量来源的入射方向与垂直于带长度方向的平面之间的角改变；
图6是根据本文的实施方式，与玻璃带的一个端部相关的刻划和分离工艺的放大图，其中，能量来源包括施加于凸缘区域的一个表面的激光；
图7是图6的刻划和分离工艺的端视示意图，其中，允许能量来源的入射方向与垂直于带长度方向的平面之间的角改变；
图8A和8B是示出了从玻璃带中分离出玻璃片的端视示意图；
图9是示出了在各种条件下，用于从玻璃带中分离出玻璃片的能量以及凸缘表面温度的图；
图10是示出了一部分热玻璃片的温度分布的图，其中已经将激光能施加于玻璃片的一侧；以及
图11是示出了一部分玻璃片的应力分布的图，其中已经将激光能施加于玻璃片的一侧。
具体实施方式
下面将详细叙述本公开的优选实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。但是，本公开可以以许多不同的形式实施并且不应被解读成限于本文中提出的实施方式。
本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括自所述一个具体值始和/或至所述另一具体值止。类似地，当例如用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解该具体值构成了另一个实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值相关以及独立于另一个端点值的情况下都是有意义的。
本文所用的方向术语——例如上、下、左、右、前、后、顶、底——仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、组件的顺序或组件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
图1所示为示例性玻璃制造设备10。在一些实例中，玻璃制造设备10可包括玻璃熔炉12，该玻璃熔炉12可包含熔融容器14。除了熔融容器14外，玻璃熔炉12可任选包括一个或多个其他部件，如加热元件(例如燃烧器或电极)，其加热原料并将原料转化为熔融玻璃。在另外的实例中，玻璃熔炉12可以包括热管理装置(例如绝热部件)，其减少熔融容器附近的热损失。在另外的实例中，玻璃熔炉12可以包括电子装置和/或机电装置，其有助于将原料熔化成玻璃熔体。更进一步，玻璃熔炉12可以包括支承结构(例如支承底座、支承元件等)或其他部件。
玻璃熔融容器14通常包含耐火材料，如耐火陶瓷材料，如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料。在一些实例中，玻璃熔融容器14可由耐火陶瓷砖建造。
在一些实例中，玻璃熔炉可作为一个部件纳入玻璃制造设备以制造玻璃基材，例如具有连续长度的玻璃带。在一些实例中，本公开的玻璃熔炉可作为一个部件纳入玻璃制造设备，所述玻璃制造设备包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备(例如熔合工艺设备)、上拉设备、压辊设备、拉管设备或者将会受益于本文公开的各方面的其他任何玻璃制造设备。举例而言，图1示意性地例示了作为熔合下拉玻璃制造设备10的一个部件的玻璃熔炉12，所述熔合下拉玻璃制造设备10用于熔合拉制玻璃带以用于随后将玻璃带加工成各个玻璃片。
玻璃制造设备10(例如熔合下拉设备10)可任选地包含上游玻璃制造设备16，该上游玻璃制造设备16位于玻璃熔融容器14的上游。在一些实例中，上游玻璃制造设备16的一部分或整体可以作为玻璃熔炉12的一部分纳入。
如例示的实例所示，上游玻璃制造设备16可包含储料仓18、原料输送装置20和连接至该原料输送装置的发动机22。储料仓18可被构造用于储存一定量的原料24，可将该原料24进料到玻璃熔炉12的熔融容器14中，如箭头26所示。原料24通常包含一种或多种形成玻璃的金属氧化物和一种或多种改性剂。在一些实例中，原料输送装置20可由发动机22提供动力，使得原料输送装置20将预定量的原料24从储料仓18输送到熔融容器14。在另外的实例中，发动机22可为原料输送装置20提供动力，以根据熔融容器14下游感测到的熔融玻璃液位，以受控的速率加入原料24。此后，可加热熔融容器14内的原料24以形成熔融玻璃28。
玻璃制造设备10还可任选地包括位于玻璃熔炉12下游的下游玻璃制造设备30。在一些实例中，下游玻璃制造设备30的一部分可以作为玻璃熔炉12的一部分纳入。在一些情况中，如下文所讨论的第一连接管道32，或者下游玻璃制造设备30的其他部分，可作为玻璃熔炉12的一部分纳入。包括第一连接管道32在内的下游玻璃制造设备的元件可由贵金属形成。合适的贵金属包括选自下组金属的铂族金属：铂、铱、铑、锇、钌和钯，或其合金。例如，玻璃制造设备的下游部件可由铂-铑合金形成，该铂-铑合金包含约70重量％至约90重量％的铂和约10重量％至约30重量％的铑。然而，其他合适的金属可包括钼、钯、铼、钽、钛、钨和其合金。
下游玻璃制造设备30可包含第一调节(即处理)容器，如澄清容器34，其位于熔融容器14下游并通过上述第一连接管道32与熔融容器14连接。在一些实例中，熔融玻璃28可借助于重力作用经第一连接管道32从熔融容器14进料到澄清容器34。例如，重力可以造成熔融玻璃28通过第一连接管道32的内部通路，从熔融容器14到达澄清容器34。但应理解，其他调节容器可位于熔融容器14下游，例如在熔融容器14与澄清容器34之间。在一些实施方式中，可在熔融容器与澄清容器之间采用调节容器，其中来自主熔融容器的熔融玻璃可被进一步加热，以延续熔融过程，或者可冷却到比熔融容器中的熔融玻璃的温度更低的温度，然后进入澄清容器。
在澄清容器34中，可以通过各种技术去除熔融玻璃28中的气泡。例如，原料24可以包含多价化合物(即澄清剂)，例如氧化锡，它们在加热时发生化学还原反应并释放氧气。其他合适的澄清剂包括但不限于砷、锑、铁和铈。将澄清容器34加热到比熔融容器温度高的温度，由此加热熔融玻璃和澄清剂。由温度引发的澄清剂化学还原反应所产生的氧气泡上升通过澄清容器内的熔融玻璃，其中，在熔炉内产生的熔融玻璃中的气体可扩散或聚并到澄清剂所产生的氧气泡中。然后，增大的气泡可上升到在澄清容器中的熔融玻璃的自由表面并随后从澄清容器排出。氧气泡可进一步引发澄清容器中熔融玻璃的机械混合。
下游玻璃制造设备30还可包括另一个调节容器，如用于混合熔融玻璃的混合容器36。混合容器36可以位于澄清容器34的下游。混合容器36可用来提供均匀的玻璃熔体组合物，从而减少化学不均匀或热不均匀造成的波筋(cord)，否则，波筋可能存在于离开澄清容器的经过澄清的熔融玻璃中。如图所示，澄清容器34可以通过第二连接管道38与混合容器36连接。在一些实例中，熔融玻璃28可以借助于重力作用，经第二连接管道38从澄清容器34进料到混合容器36。例如，重力可以造成熔融玻璃28通过第二连接管道38的内部通路，从澄清容器34到达混合容器36。应注意的是，虽然图中显示混合容器36处于澄清容器34的下游，但是混合容器36可以位于澄清容器34的上游。在一些实施方式中，下游玻璃制造设备30可以包括多个混合容器，例如位于澄清容器34上游的混合容器和位于澄清容器34下游的混合容器。这些多个混合容器可以具有相同设计，或者它们可以具有不同的设计。
下游玻璃制造设备30还可包含另一个调节容器，例如输送容器40，其可以位于混合容器36下游。输送容器40可以调节要进料到下游成形装置中的熔融玻璃28。例如，输送容器40可起到蓄积器和/或流量控制器的作用，以调整熔融玻璃28的流量和/或通过出口管道44向成形主体42提供恒定流量的熔融玻璃28。如图所示，混合容器36可以通过第三连接管道46连接至输送容器40。在一些实例中，熔融玻璃28可以借助于重力作用，通过第三连接管道46从混合容器36进料到输送容器40。例如，重力可以驱动熔融玻璃28通过第三连接管道46的内部通路，从混合容器36到达输送容器40。
下游玻璃制造设备30还可包括成形设备48，该成形设备48包括上述成形主体42和入口管道50。可对出口管道44进行定位以将熔融玻璃28从输送容器40输送到成形设备48的入口管道50。例如，在一些实例中，出口管道44可以嵌套在入口管道50的内表面中并与入口管道50的内表面间隔开，从而提供熔融玻璃的自由表面，该自由表面定位在出口管道44的外表面与入口管道50的内表面之间。熔合下拉玻璃制造设备中的成形主体42可包括位于成形主体上表面中的槽52和在拉制方向上沿着成形主体底部边缘56汇聚的汇聚成形表面54。经由输送容器40、出口管道44和入口管道50输送至成形主体槽的熔融玻璃溢流过槽的侧壁，并且作为分开的熔融玻璃流沿汇聚成形表面54下行。分开的熔融玻璃流在底部边缘56下方并且沿着底部边缘56结合，产生单一的玻璃带58，通过对玻璃带施加张力[例如借助于重力、边缘辊和牵拉辊(未示出)]在拉制方向60上从底部边缘56拉制玻璃带58，从而随着玻璃冷却和玻璃粘度增加而控制玻璃带尺寸。因此，玻璃带58经历粘弹转变，获得机械性质，赋予玻璃带58稳定的尺寸特征。在一些实施方式中，利用玻璃分离设备100，可在玻璃带的弹性区将玻璃带58分离成各个玻璃片62。然后，机器人64可以使用夹持工具65将各个玻璃片62转移到传送器系统，由此可以进一步加工各个玻璃片。
如图2所示，玻璃分离设备100包括刻划设备102，所述刻划设备102包括刻划元件壳体104和刻划元件(刻划轮)106。玻璃分离设备100还包括突边条(nosing bar)120。在操作时，刻划设备102以箭头150所示的方向移动以在玻璃带58的第一表面上刻划刻划线，同时向玻璃带58的第二表面施加突边条120。刻划后，可以例如通过向着突边条120弯曲玻璃带58而沿着刻划线从玻璃带58中分离出各个玻璃片62。
图3例示了与玻璃带58的一个端部相关的图2所示的刻划工艺的放大图。具体而言，图3示出了凸缘区域(B)、在宽度方向上毗邻凸缘区域的过渡区域(T)、以及在宽度方向上毗邻过渡区域的品质区域(Q)。从图3中可见，凸缘区域的最大厚度(TB)显著大于品质区域的最大厚度(TQ)，并且可以例如是品质区域的厚度的至少两倍，包括品质区域的厚度的至少三倍，以及还包括品质区域的厚度的至少四倍。如还可从图3中见到的，刻划线70仅沿着品质区域延伸。换言之，刻划线70在宽度方向上不沿着任何凸缘区域部分或过渡区域部分延伸。在其他示例性实施方式(未示出)中，刻划线在宽度方向上可以至少沿着一部分过渡区域延伸，但是不沿着任何凸缘区域部分延伸。
在本文公开的一些实施方式中，刻划线70可以在玻璃带58的厚度内延伸预定距离，例如玻璃带厚度的至少1％，包括至少5％，还包括至少10％，还包括至少20％，例如玻璃带厚度的1％至25％，包括玻璃带58的厚度的5％至15％，包括约10％。
图4示出了根据本文的实施方式，与玻璃带的一个端部相关的刻划和分离工艺的放大图。在图4的实施方式中，将能量来源140施加于凸缘区域的一个表面，其中，能量来源140包括向凸缘区域的表面施加明火144的燃烧器142。
明火144可以由燃烧器142内的任何可燃性燃料的燃烧产生。例如，可燃性燃料可以包括选自由烃类和氢气构成的组中的至少一种组分。
在某些示例性实施方式中，通过氢气燃烧来产生明火144。例如，精确定位型(pinpoint)氢气燃烧器可以用于产生明火144，例如购自SRA焊接产品公司(SRA SolderingProducts)的H2O焊接器。所述氢气可以例如通过用低压电流解离蒸馏水来生成。
如图4中的箭头150所示，燃烧器142可以在宽度方向上来回扫描。例如，燃烧器142可以以例如至少约1毫米/秒，如至少约2毫米/秒，还例如至少约5毫米/秒，还例如至少约10毫米/秒，包括约1至约100毫米/秒，例如约2至约50毫米/秒，还例如约5至约20毫米/秒的扫描速度，在宽度方向上进行至少1次，例如至少2次，还例如至少5次，还例如至少10次，还例如至少20次，包括1至100次，例如2至50次，还例如5至20次的来回扫描。当在宽度方向上来回扫描时，燃烧器142的扫描速度可以是大致恒定的或可以是变化的。例如，取决于预计的凸缘厚度，燃烧器的扫描速度可以相对较快或相对较慢，例如预计凸缘厚度相对较厚时可以相对较慢，以向相对较厚区施加更多的能量。燃烧器142也可以保持静止。
燃烧器142在宽度方向上的扫描宽度一般将与凸缘区域的宽度相关，虽然不作限制，但是其可以例如在约5至约100毫米的范围内，例如约10至约50毫米，还例如约15至约30毫米。在某些示例性实施方式中，燃烧器的扫描宽度可以延伸到过渡区域中但是不与刻划线70重叠，并且沿着这些线，本文的实施方式包括在离燃烧器142最近的刻划线70上的点与燃烧器142朝着刻划线70在宽度上移动到最近的位置之间存在宽度方向间隙的实施方式，所述间隙例如至少约1毫米，包括至少约5毫米，还包括至少约10毫米，例如约1至约40毫米，还例如约5至约20毫米。
燃烧器142的尖端与玻璃带58的凸缘区域的最近表面72之间的距离应在某一范围内，以允许在不过度加热表面72的情况下，在凸缘区域的表面72与厚度方向上的凸缘区域中心74之间形成热梯度(ΔT)。例如，燃烧器142的尖端与表面72之间的距离可以在约5至约100毫米的范围内，例如约10至约50毫米，还例如约15至约25毫米。
可以例如通过改变在燃烧器上使用的尖端的尺寸来调节明火144的温度。关于这一点，预计直径更大的尖端可获得更高的明火温度。本文的示例性实施方式可包括明火的温度为至少约1000℃的实施方式，例如至少约1200℃，还例如至少约1500℃，还例如至少约2000℃，包括约1000℃至约3000℃，例如约1500℃至约2500℃，使用内径在约0.01至约0.05英寸范围内的尖端可实现上述温度。
虽然在图4例示的实施方式中，包括燃烧器142的能量来源140将明火144施加于与刻划线70相同的玻璃带58的一侧，但是应理解，本文公开的实施方式还包括第二能量来源可以将能量(例如明火或激光)施加于与刻划线70相对的玻璃带58的一侧的实施方式。例如，本文的实施方式包括包含燃烧器142的能量来源140将明火144施加于玻璃带58的刻划线侧、与刻划线相对的玻璃带的一侧、或施加于玻璃带的两侧的实施方式。另外，本文的实施方式包括下述实施方式：玻璃带在宽度方向上包含位于玻璃带两侧上的凸缘区域，并且包括燃烧器142的能量来源如果不是施加于每个凸缘区域的两侧，则是施加于至少一侧。
图5例示了图4的刻划和分离工艺的端视示意图。在图5所示的实施方式中，允许能量来源(例如燃烧器142)的入射方向与垂直于玻璃带58的长度方向的平面之间的角(θ)改变。在某些示例性实施方式中，角(θ)可以在约0至约60度的范围内，例如约15至约45度。通过允许角(θ)改变，可以对能量来源(例如燃烧器142)进行定位，使得其不干扰刻划设备102。
图6示出了根据本文的实施方式，与玻璃带的一个端部相关的刻划和分离工艺的放大图。在图4的实施方式中，将能量来源140施加于凸缘区域的一个表面，其中，能量来源140包括向凸缘区域的表面施加激光束148的激光器146。
示例性的激光器包括CO激光器和CO2激光器，例如购自相干公司(Coherent,Inc)的E-400CO2激光器。在某些示例性实施方式中，为了调整或改变玻璃上的激光束直径，激光器可以用可变激光束聚焦系统来操作，例如购自施肯拉公司(ScanLab)的XY振子(XYgalvonometer)。使用这种系统，可以通过使激光束快速光栅化(rastering)来产生具有限定长度的线形激光束。激光束的长度(即对应于玻璃片的宽度方向的激光束的尺寸)可以以例如约1000至约20,000毫米/秒的扫描速度，从10毫米变化到约1,000毫米，例如从约50毫米变化到约500毫米。以这种方式，可将沿着激光束长度的强度分布控制为大致恒定，而沿着激光束宽度的强度分布大致为高斯分布(Gaussian)。
在某些示例性实施方式中，激光束的宽度可在约1至约20毫米的范围内，例如约2至约10毫米，并且激光束的长度可在约10至约100毫米的范围内，例如约30至约50毫米。
在某些示例性实施方式中，激光束的功率可在约20瓦特至约1000瓦特的范围内，例如约30瓦特至约600瓦特，还例如约50瓦特至约300瓦特，还例如约80瓦特至约150瓦特，包括约100瓦特。例如，可以以下述重复频率来操作激光器：10kHz至100kHz，例如20kHz至60kHz，包括约40kHz。
如图6所示，激光器146可以在宽度方向上来回扫描，如箭头150所示。例如，激光器146可以以例如至少约1毫米/秒，如至少约2毫米/秒，还例如至少约5毫米/秒，还例如至少约10毫米/秒，包括约1至约100毫米/秒，例如约2至约50毫米/秒，还例如约5至约20毫米/秒的扫描速度，在宽度方向上来进行至少1次，例如至少2次，还例如至少5次，还例如至少10次，还例如至少20次，包括1至100次，例如2至50次，还例如5至20次的来回扫描。当在宽度方向上来回扫描时，激光器146的扫描速度可以是大致恒定的或可以是变化的。例如，取决于预计的凸缘厚度，激光器的扫描速度可以相对较快或相对较慢，例如预计凸缘厚度相对较厚时可以相对较慢，以向相对较厚区施加更多的能量。激光器146也可以保持静止。
当在宽度方向上来回扫描时，激光器146的功率可以是大致恒定的或可以是变化的。例如，取决于预计的凸缘厚度，激光器的功率可以相对较大或相对较小，例如预计凸缘厚度相对较厚时可以相对较大，以向相对较厚区施加更多的能量。
当在宽度方向上来回扫描时，激光器146的图案可以是大致恒定的或可以是变化的。例如，在某些示例性实施方式中，激光器不仅可以在玻璃带的宽度方向上移动，而且还可以在玻璃带的长度方向上移动。例如，激光器在长度方向上的移动可以相对于预计的凸缘厚度相对较大或较小，例如预计凸缘厚度相对较厚时可以相对较小，以向相对较厚区施加更多的能量。
激光器146在宽度方向上的扫描宽度一般将与凸缘区域的宽度相关，虽然不作限制，但是其可以例如在约5至约100毫米的范围内，例如约10至约50毫米，还例如约15至约30毫米。在某些示例性实施方式中，激光器的扫描宽度可以延伸到过渡区域中但是不与刻划线70重叠，并且沿着这些线，本文的实施方式包括在离激光器146最近的刻划线70上的点与激光器146朝着刻划线70在宽度上移动到最近的位置之间存在宽度方向间隙的实施方式，所述间隙例如至少约1毫米，包括至少约5毫米，还包括至少约10毫米，例如约1至约40毫米，还例如约5至约20毫米。
在其他示例性实施方式中，激光器的扫描宽度可以与刻划线重叠，并且沿着这些线，本文的实施方式包括激光器的扫描宽度与刻划线重叠至少约1毫米，包括至少约5毫米，还包括至少约10毫米，例如约1至约20毫米，还例如约5至约15毫米长度的实施方式。
虽然在图6例示的实施方式中，包括激光器146的能量来源140将激光束148施加于与刻划线70相同的玻璃带58的一侧，但是应理解，本文公开的实施方式还包括第二能量来源可以将能量(例如明火或激光)施加于与刻划线70相对的玻璃带58的一侧的实施方式。例如，本文的实施方式包括包含激光器146的能量来源140将激光束148施加于玻璃带58的刻划线侧、与刻划线相对的玻璃带的一侧、或施加于玻璃带的两侧的实施方式。另外，本文的实施方式包括下述实施方式：玻璃带在宽度方向上包含位于玻璃带两侧上的凸缘区域，并且包括激光器146的能量来源如果不是施加于每个凸缘区域的两侧，则是施加于至少一侧。
图7例示了图4的刻划和分离工艺的端视示意图。在图5所示的实施方式中，允许能量来源(例如激光器146)的入射方向与垂直于玻璃带58的长度方向的平面之间的角(θ)改变。在某些示例性实施方式中，角(θ)可以在约0至约60度的范围内，例如约15至约45度。通过允许角(θ)改变，可以对能量来源(例如激光器146)进行定位，使得其不干扰刻划设备102。
如本文所述以及例如图4-7所示来施加能量来源140促进了从玻璃带58中分离出玻璃片62。具体而言，例如，如图所示，在图4和6中，在宽度方向上在玻璃带58的品质区域的第一表面上刻划刻划线70，例如通过向第一表面施加包含刻划轮106的机械刻划设备来进行刻划。在形成刻划线70期间、之前和/或之后，向紧邻刻划线的凸缘区域的至少一个表面施加能量来源140，从而在所述至少一个表面与厚度方向上的凸缘区域中心之间产生热梯度，其中，所述至少一个表面的温度高于凸缘区域中心的温度。在图4所示的实施方式中，在形成刻划线70期间、之前和/或之后，包含燃烧器142的能量来源140向凸缘区域的第一表面72施加明火144，从而在第一表面和厚度方向上的凸缘区域中心74之间产生热梯度(ΔT)。在图6所示的实施方式中，在形成刻划线70期间、之前和/或之后，包含激光器146的能量来源140向凸缘区域的第一表面72施加激光束148，从而在第一表面和厚度方向上的凸缘区域中心74之间产生热梯度(ΔT)。然后沿着刻划线70从玻璃带58中分离出玻璃片62。
图8A和8B例示了从玻璃带58中分离出玻璃片62的端视示意图，其中，沿着刻划线从玻璃带中分离出玻璃片的步骤包括使用弯曲机构160将玻璃片弯向突边120，在宽度方向上沿着与刻划线相对的品质区域的第二表面施加所述突边120。具体而言，图8A例示了从玻璃带58中分离出玻璃片62，其中未根据本文的实施方式向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源。相反，图8B例示了从玻璃带中分离出玻璃片，其中根据本文的实施方式向凸缘区域的至少一个表面施加了能量来源。
通过比较两幅附图可见到，图8A中的从玻璃带58中分离出玻璃片62时的弯曲角(α)显著大于在图8B中的弯曲角(α)。更大的弯曲角一般与更大的能量来从玻璃带58中分离出玻璃片62相关，进而与上游玻璃带的振动更剧烈以及在从玻璃带58中分离出玻璃片62时产生更大量的颗粒相关。
图9是示出了从玻璃面板中分离出厚度为约0.7毫米的Eagle玻璃片的能量(单位为mJ)以及玻璃面板的凸缘区域在关于施加能量来源的不同条件下分离时的表面温度(单位为℃)的图，所述施加能量来源具体为向面板的刻划线侧的凸缘区域施加精确定位型氢气燃烧器。在这种情形中，氢气燃烧器是购自SRA焊接产品公司的H2O焊接器，其具有尖端尺寸并且内径为至少约0.01英寸，其中尖端与玻璃表面之间的距离为至少约10毫米。图9的图示出了未向凸缘区域施加精确定位型氢气燃烧器的情况以及氢气燃烧器以10至50毫米/秒的扫描速度通过凸缘区域至少两次的其他情况。如从图9可见到的，即使以50毫米/秒的相对较快的扫描速度向凸缘区域施加氢气燃烧器，也可以使得用于从玻璃面板中分离出玻璃片的能量显著减少。降低燃烧器的速度使得用于从玻璃面板中分离出玻璃片的能量进一步减少。
如图9所例示的，本文的实施方式能够显著减少用于从玻璃带中分离出玻璃片的能量，例如相比于不根据本文的实施方式向凸缘区域的表面施加能量来源的情况，用于从玻璃带中分离出玻璃片的能量减少至少约20％，还例如减少至少约30％，还例如减少至少约40％，还例如减少至少约50％，还例如减少至少约60％，包括减少至少约70％，还包括减少至少约80％。例如，相比于不根据本文的实施方式向凸缘区域的表面施加能量来源的情况，本文的实施方式能够使用于从玻璃带中分离出玻璃片的能量减少约20％至约90％，例如减少约30％至约80％，还例如减少约40％至约70％。
图10是示出了一部分热玻璃片的温度分布的图，其中将激光能施加于玻璃片的一侧。具体而言，向购自康宁股份有限公司(Corning Incorporated)的Eagle玻璃片的一侧施加两束D模式激光束，所述Eagle玻璃片的厚度为约0.5毫米并且宽度为约1840毫米。每束激光束的标称尺寸为约2000毫米×3毫米，两个束中心之间的距离为约1000毫米，每束的功率为约1000瓦特，并且施加时间为约1秒。如从图10可见到的，向玻璃片的一侧施加激光束在施加激光器的玻璃片一侧(在图10中表示为“顶部”)与厚度方向上的玻璃片中心(在图10中表示为“中心”)之间产生了热梯度，其中施加激光器的玻璃片一侧比中心的温度更高。热梯度也存在于玻璃片中心和与施加激光器一侧相对的玻璃片一侧(在图10中表示为“底部”)之间，其中，玻璃片的中心比与施加激光器一侧相对的玻璃片一侧的温度更高。
图11是示出了一部分玻璃片的应力分布的图，其中将激光能施加于玻璃片的一侧，其中玻璃片和激光器施加条件与图10所述的相同。具体而言，图11示出了在宽度方向(图11中以Z示出)为约18.5毫米处的裂纹沿着宽度方向的应力分量的分布，该裂纹在凸缘区域中，其中，压缩应力表示为负数，而拉伸应力表示为正数。如从图11中可见到的，向玻璃片的一侧施加激光器产生了应力分布，其中，相比于厚度方向上的玻璃片中心(在图11中表示为“中心”)，在施加激光器的玻璃片一侧上(在图11中表示为“顶部”)产生了最大压缩应力。在裂纹前沿处的玻璃片内部存在峰值拉伸应力，其驱动裂纹扩展。申请人发现该应力分布能够实现受控、可预测的、低能量的片材分离。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不偏离本公开内容的精神和范围的前提下对本发明的实施方式进行各种修改和变动。因此，本公开旨在覆盖这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于从玻璃带中分离出玻璃片的方法，所述玻璃带包括凸缘区域、在宽度方向上毗邻凸缘区域的过渡区域、以及在宽度方向上毗邻过渡区域的品质区域，所述方法包括：
在宽度方向上，在玻璃带品质区域的第一表面上刻划刻划线；
向紧邻刻划线的凸缘区域的至少一个表面施加能量来源，从而在所述至少一个表面与厚度方向上的凸缘区域中心之间产生热梯度，其中，所述至少一个表面的温度高于凸缘区域中心的温度；以及
沿着刻划线从玻璃带中分离出玻璃片。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量来源包括明火。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述明火通过氢气燃烧产生。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量来源包括激光器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在宽度方向上在品质区域的第一表面上刻划刻划线的步骤包括向第一表面施加机械刻划设备。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，机械刻划设备包括刻划轮。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着刻划线从玻璃带中分离出玻璃片的步骤包括将玻璃片弯向突边，所述突边沿着与刻划线相对的品质区域的第二表面在宽度方向上被施加。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括在宽度方向上沿着凸缘区域移动能量来源。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括在宽度方向上沿着凸缘区域和过渡区域移动能量来源。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，刻划线在宽度方向上不沿着凸缘区域的任何部分延伸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，能量来源包括激光器，并且向凸缘区域的所述至少一个表面施加能量来源的步骤包括在宽度方向上移动能量来源，使得能量来源的移动与至少一部分刻划线重叠。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括在宽度方向上改变能量来源的功率。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括在宽度方向上改变能量来源的移动速度。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括在长度方向上沿着凸缘区域移动能量来源。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括将能量来源施加于与刻划线处于相同侧的玻璃带一侧上的凸缘区域的表面。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括将能量来源施加于与刻划线处于相对侧的玻璃带一侧上的凸缘区域的表面。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括将能量来源施加于与刻划线处于相同侧和相对侧的玻璃带的各侧上的凸缘区域的表面。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，向凸缘区域的至少一个表面施加能量来源的步骤包括对能量来源进行定位，使得能量来源的入射方向和垂直于长度方向的平面之间的角在0至60度之间。
19.根据权利要求2所述的方法，其中，明火的温度在约1000℃至约3000℃的范围内，并且其由燃烧器来施加，所述燃烧器具有尖端，并且尖端的内径在约0.01英寸至约0.05英寸的范围内。
20.根据权利要求4所述的方法，其中，激光器以约1000至约20,000毫米/秒的扫描速度施加功率为约20瓦特至约1000瓦特的激光束。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113382970A (zh) * 2019-01-29 2021-09-10 康宁股份有限公司 用于对挠性薄玻璃进行自由形式切割的方法和设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020118532A1 (de) * 2020-07-14 2022-01-20 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zum Längenschnitt bei Dünnstgläsern
KR102439176B1 (ko) 2020-11-25 2022-08-31 주식회사 그린플러스 알루미늄 경량 거푸집 구조

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060191970A1 (en) * 2003-12-05 2006-08-31 Asahi Glass Company Limited Method and apparatus for separating sheet glass
US20070062219A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 Blevins John D Methods of fabricating flat glass with low levels of warp
US20130134200A1 (en) * 2011-11-30 2013-05-30 Nicholas Dominic Cavallaro, III Method and apparatus for removing peripheral portion of a glass sheet
WO2014082000A1 (en) * 2012-11-26 2014-05-30 Corning Incorporated Thermal control of the bead portion of a glass ribbon
CN104254499A (zh) * 2011-11-28 2014-12-31 康宁股份有限公司 用于低能量分离玻璃带的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI517922B (zh) * 2009-05-13 2016-01-21 康寧公司 切割脆性材料之方法
TWI586612B (zh) * 2011-11-18 2017-06-11 康寧公司 用於修整移動玻璃帶之設備及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060191970A1 (en) * 2003-12-05 2006-08-31 Asahi Glass Company Limited Method and apparatus for separating sheet glass
US20070062219A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 Blevins John D Methods of fabricating flat glass with low levels of warp
CN104254499A (zh) * 2011-11-28 2014-12-31 康宁股份有限公司 用于低能量分离玻璃带的方法
US20130134200A1 (en) * 2011-11-30 2013-05-30 Nicholas Dominic Cavallaro, III Method and apparatus for removing peripheral portion of a glass sheet
WO2014082000A1 (en) * 2012-11-26 2014-05-30 Corning Incorporated Thermal control of the bead portion of a glass ribbon

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113382970A (zh) * 2019-01-29 2021-09-10 康宁股份有限公司 用于对挠性薄玻璃进行自由形式切割的方法和设备

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