TW201412661A - 強化玻璃之切割方法及切割平台 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種強化玻璃之切割方式及切割平台，其中一片強化玻璃分割為單位強化玻璃。切割方法切割藉由形成壓縮應力於原片玻璃板之表面而強化之一片強化玻璃。該方法包含藉由凹狀彎曲切割部分來減少在待切割之該片強化玻璃之切割部分內之內部張力；以及藉由形成中央裂縫於切割部分而切割該片強化玻璃之步驟。

Description

強化玻璃之切割方法及切割平台
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2012年8月8日提出之韓國專利申請號10-2012-0086823之優先權，其全部內容併入此處全面作為參考。
本發明係有關一種強化玻璃之切割方法與切割平台，更具體地說，是一種具一片強化玻璃分割為單位強化玻璃之強化玻璃之切割方法與切割平台。
玻璃製品在各種科技和工業領域中是不可或缺的構件，其涉及如顯示器、相機、錄放影機(VTRs)、手機等之影像及光學設備，如汽車之運輸設備、各種類型的餐具、建築設施等。因此，製造並使用具符合各個工業領域的要求之各種物理特性的玻璃製品。
尤其，由於智慧型手機快速分佈，主要於行動顯示器(mobile displays)之觸控螢幕面板的使用快速增加。由於這些觸控螢幕面板需要考慮其功能之高透光率與機械耐久性，因此覆蓋玻璃或覆蓋窗係由強化玻璃製成。
強化玻璃係由主要應用於汽車之安全玻璃之物理強化方法，也稱為氣冷式強化(air-cooled toughening)、或化學強化方法所製造。化學強化方法可有效地應用於具有複雜形狀或厚度約為2mm以下之薄板玻璃。化學強化方法係為於預定條件下，將存於玻璃中具小離子半徑之鹼金屬離子(通常是Na離子)換置成具大離子半徑之鹼金屬離子(通常是K離子)而提高玻璃之強度和硬度的技術。
第1圖係示意性地顯示化學強化玻璃之剖面之概念圖。
如第1圖所示，壓縮應力層係形成於化學強化玻璃之表面上，且拉伸應力(TS)層或內部張力層係由於反應而形成於玻璃中。彎曲強度與機械強度係藉由表面之高壓縮應力(CS)而增加。
在強化後，由於其特性及缺少對其加工之技術，物理性切割強化玻璃或加工處理其輪廓係相當困難。因此，強化玻璃在強化玻璃板前，由切割與加工原片玻璃板(raw glass plate)之方法製造。然而，因為如人事費用之生產成本高，且由於大量的手工流程使半成品的破損率高，故此方法具有低產率的缺點。此外，由於行動顯示器增加之尺寸，生產之重要性係增加。經過切割與加工後，於量產流程應用此方法強化一片玻璃變得越來越困難。
因此，強化後用於切割與加工原片玻璃板之技術發展正積極地進行中。
然而，論及具有強化深度(depth of layer, DOL)為大約20μm以上、以及表面壓縮應力為600MPa以上之化學強化玻璃時，通常不可能使用機械刀輪(wheel)切割玻璃。
第2圖係顯示從康寧公司購得之一片大猩猩玻璃被刀輪劃線切割之剖面圖照片 。第2圖中(a)部分係從剖面拍攝之照片，且第2圖中(b)部分係從平面拍攝之照片。如第2圖(a)部分所示，可以理解的是，當具有600Mpa以上之高壓縮應力之強化玻璃在表面以刀輪劃線時，中央裂縫無法均勻地形成。此外，如第2圖(b)部分所示，可以理解的是，當以刀輪劃線時，大量崩缺(chipping)出現在具有強化深度為20μm以上的強化玻璃之表面上。
為了克服這些問題，提出使用其中可執行刀輪劃線於具有強化深度為約20μm同時具有600MPa以上之表面應力之強化玻璃之方法。然而，這樣的強化玻璃也有一個問題，雖然1.0t以上之厚度之玻璃可以刀輪劃線，但在玻璃厚度為0.7t以下時由於在刀輪劃線期間會發生裂紋，故不能控制劃線方向。
此外，為了克服這個問題，可採用使用雷射切割強化玻璃之技術。然而，以雷射為基礎的切割技術具有缺點在於製程條件非常複雜且設備非常昂貴。因此，此技術不適合需要低成本與高效率的製造過程。
發明部分之背景所揭露的信息僅提供以對本發明之背景有更好的理解，及不應視為承認或任何形式建議此信息已形成本領域技術人員已知的先前技術。
本發明的各個態樣提供強化玻璃之切割方法與切割平台，其中一片強化玻璃可被切割而不會發生裂紋。
在本發明的一態樣中提供一種強化玻璃之切割方法，其中強化玻璃 係藉由形成壓縮應力於原片玻璃板之表面而強化。切割方法包含下述步驟：藉由凹狀彎曲強化玻璃使切割部分變為凹槽來減少於待切割之此片強化玻璃之切割部分內的內部張力(CT)；以及藉由形成中央裂縫於切割部分中來切割此片強化玻璃。
根據本發明之例示性實施例，減少內部張力之步驟可在中央裂縫要形成之切割部分之一部分減少內部張力為20MPa以下。
中央裂縫可從此片強化玻璃之表面形成至此片強化玻璃之厚度之20%以下之深度。
此片強化玻璃之強化深度(DOL)可為25μm以下。
此片強化玻璃之表面壓縮應力可為600MPa以上。
中央裂縫可由刀輪劃線形成。
切割一片強化玻璃之步驟可包含在形成中央裂縫後，藉由擴大中央裂縫而斷裂該片強化玻璃。
此片強化玻璃可以化學強化原片玻璃板而製成。
一片強化玻璃之厚度可為0.5至0.7mm之範圍。
本發明的另一態樣係提供一種強化玻璃之切割平台，其中待切割的一片強化玻璃係座落於切割平台上。切割平台包含其上座落該片強化玻璃之凹狀支撐面；以及形成於凹狀支撐面中之真空孔，真空孔使得座落於凹狀支撐面上之該片強化玻璃藉以真空而附著。
根據本發明之實施例，藉由減少切割部分內之內部張力，切割一片強化玻璃而不會產生裂紋或崩缺係為可能的。
此外，可能以簡單方式且低成本切割一片強化玻璃，從而提高成本競爭力。
本發明之切割方法與切割平台具有其他特徵與優點，其將從附圖中顯而易見或更詳細地說明，附圖係於此併入且在本發明之下列詳細描述中一起用於解釋本發明的特定原理。
100．．．支撐面
200．．．真空孔
S100、S200．．．步驟
第1圖係示意性地顯示化學強化玻璃之剖面之概念圖；
第2圖係顯示從康寧公司購得之一片大猩猩玻璃被刀輪劃線切割之由剖面所截取之照片；
第3圖係根據本發明之實施例顯示用於強化玻璃之切割方法之概略流程圖；
第4圖係顯示壓縮應力(CS)為700MPa且內部張力(CT)為20MPa之根據玻璃厚度的強化深度(DOL)之變化之圖表 ；
第5圖係顯示藉由計算當玻璃彎曲時產生之壓縮應力所獲得的數值分析結果；
第6圖係顯示根據本發明之實施例藉由切割方法切割之一片強化玻璃從剖面拍攝之照片；
第7圖係根據本發明之另一實施例示意性地顯示強化玻璃之切割平台之概念圖；以及
第8圖係根據本發明之另一實施例示意性地顯示切割平台之剖面之剖面圖 。
現將詳細參照根據本發明之強化玻璃之切割方法及切割平台，其實施例顯示於附圖中且描述如下，以使本技術領域中具有通常知識者可輕易地將本發明付諸實現。
在整份文件中，應參照圖式，其中相同的參考數字及參考符號於不同圖式中用於表示相同或相似的構件。在下述本發明的描述中，當其可能使本發明之標的不明確時，將於下文中省略習知功能和插設構件之詳細描述。
第3圖係根據本發明之實施例顯示用於強化玻璃之切割方法概略流程圖。
參照第3圖，根據本發明之實施例之用於強化玻璃之切割方法可包含內部張力減少步驟S100與切割步驟S200。
為了分割一片強化原片玻璃為具有預期大小的單位玻璃，首先，在內部張力減少步驟S100中，減少存在於強化玻璃之切割部分之內部張力。
強化玻璃係一種玻璃類型，其係透過在原片玻璃板之表面形成壓縮應力而獲得，使得其具有高彎曲強度與高機械強度。雖然強化玻璃係由化學強化、熱回火(thermal tempering)等製造，但只要可誘發玻璃表面之壓縮應力則其可由各種其他方法製作。
強化玻璃之強化深度(DOL)以25μm以下為佳。
強化玻璃之表面壓縮應力以600MPa以上為佳。
當強化玻璃之表面具有高壓縮應力時，由於表面之壓縮應力的反應，強化玻璃內具有高內部張力。高內部張力在切割強化玻璃的過程中導致裂紋。具體地說，在藉由旨在切割強化玻璃之刀輪劃線而在強化玻璃中形成中央裂縫的過程中，當中央裂縫抵達具有高內部張力之一部分時，裂縫蔓延的速度迅速地增加並超出劃線之速度。因此，出現裂紋，其中裂紋增長與劃線方向無關。依經驗觀察，裂紋發生在大約20MPa以上之內部張力。
表1呈現玻璃之厚度、強化深度、最大壓縮應力(CS)之大小及依據強化深度之內部張力(CT)之計算平均值。
表1
如上述表1呈現，由於具有厚度0.7t以下之玻璃之平均內部張力為20MPa以上，當玻璃經由刀輪劃線切割時，如上所述之裂紋產生。
第4圖係顯示於700 MPa的壓縮應力(CS)與20 MPa的內部張力(CT)下根據玻璃厚度之強化深度(DOL)之變化之圖表。當玻璃被刀輪劃線到至少為第4圖中呈現之深度時，裂紋係由於在玻璃內的高內部張力而造成。
因此，根據本發明之強化玻璃之切割方法係藉由凹狀彎曲強化玻璃而減少切割部分內之內部張力，使得強化玻璃之切割部分在形成中央裂縫於切割部分之前變成凹槽，以防止裂紋在切割過程期間產生。
當切割部分彎曲為凹狀時，切割部分之表面經受壓縮應力影響，其抵消了切割部分內之內部張力。
第5圖係顯示經由計算當一片玻璃彎曲時所產生之壓縮應力而獲得的數值分析結果。具體地說，第5圖係經由計算當具有0.1m*0.1m尺寸之一片玻璃彎曲而使得切割線降低了0.9mm時產生之壓縮應力所獲得的結果。在此，一片玻璃的大小係0.7t，且其他片玻璃的大小係0.5t。
如第5圖所示，可以理解的是，當一片玻璃係凹狀彎曲時，在凹狀彎曲表面(A側表面)的壓縮應力係最大且沿深度方向減少。而在第5圖中，B側表面係A側表面的相反表面。亦可理解的是，具有0.7t厚度之一片玻璃，範圍17至28 MPa之壓縮應力係由表面至深度140μm之部分中形成。此外，具有0.5t厚度之一片玻璃係經受大約為0.7t玻璃之70%之壓縮應力。此壓縮應力可抵消切割線中之內部張力，從而防止在切割過程期間產生裂紋。因為由彎曲強化玻璃所產生之壓縮應力在其可減少玻璃內的內部張力時為足夠的，彎曲的程度將適當地控制在玻璃內之內部張力可減少的程度。
較佳地，內部張力減少步驟S100可在中央裂縫將形成的切割部分之一部分中減少內部張力為20MPa以下。
然後，在切割步驟S200中，一片強化玻璃經由於凹狀彎曲之切割部分中沿著深度方向形成中央裂縫至預定部分(深度)而切割。
因為切割部分內的內部張力由於切割部分的凹狀彎曲而減少，故即使中央裂縫形成在切割部分中仍可能切斷切割部分而沒有裂紋。
在中央裂縫逐漸蔓延時或在強化玻璃恢復為平坦表面的過程中切割強化玻璃。
第6圖係根據本發明之實施例顯示藉由此切割方法切割之一片強化玻璃從剖面拍攝之照片。第6圖(a)部分係從剖面拍攝之照片，而第6圖(b)部分係從平面拍攝之照片。如第6圖(a)部分所示，可以理解的是，根據本發明，中央裂縫係均勻地形成在此片強化玻璃之表面。此外，如第6圖(b)部分所示，可以理解的是，沒有具體崩缺形成在此片強化玻璃之表面上。
中央裂縫可由刀輪劃線形成。換句話說，藉由使用具有高硬度水準的劃線刀輪而形成裂縫於切割線上來切割一片強化玻璃係為可能的。
中央裂縫可從此片強化玻璃之表面形成至此片強化玻璃之厚度之20%以下之深度。
此外，根據本發明之強化玻璃之切割方法可更包含在形成中央裂縫後，藉由擴大中央裂縫而斷裂此片強化玻璃之過程。
斷裂過程係指當此片強化玻璃不是藉由中央裂縫切斷時，藉由施加彎曲應力至中央裂縫而切割此片強化玻璃之過程。
第7圖係根據本發明之另一實施例示意性地顯示強化玻璃之切割平台之概念圖，且第8圖係根據本發明之另一實施例示意性地顯示切割平台之剖面之剖面圖。
參照第7圖與第8圖，根據本發明之強化玻璃之切割平台可具有一片強化玻璃座落的凹狀支撐面100以及形成於支撐面100上之真空孔200，真空孔200使得座落於支撐面100上之此片強化玻璃透過真空而附著。
支撐面100係支撐待切割之此片強化玻璃於其上之表面，且具有凹狀。
真空孔200係形成於支撐面100中，且作用以透過真空吸引，亦即透過真空吸引裝置帶動來附著座落於支撐面100上的該片強化玻璃。
當一片強化玻璃在此片強化玻璃座落於凹狀支撐面100上後通過真空孔200而藉由真空吸引時，此片強化玻璃附著在支撐面100上，同時沿著支撐面100之形狀而凹狀地彎曲。
當座落於支撐面100上之該片強化玻璃附著時，位於平台上方之劃線單元(未顯示)將此片強化玻璃劃線，從而形成中央裂縫。
劃線單元(未顯示)可實施為強化玻璃切割過程的相關技術中使用的各種裝置。
當劃線單元(未顯示)形成中央裂縫時，在裂縫逐漸蔓延或藉由除去真空而在強化玻璃恢復到平面狀態的過程中切割強化玻璃。
本發明之特定例示性實施例之上述說明已相對於圖式而呈現。其非旨在詳盡或限制本發明於所揭露之精確形式，且顯然對於本領域具有通常知識者來說，鑒於上述教導許多修改與變化係為可行的。
因此，意指本發明之範疇不應限於上述實施例，而是由所附申請專利範圍及其等效物而定義。
S100、S200．．．步驟

Claims (10)

  1. 一種強化玻璃之切割方法，其中該強化玻璃係藉由於一原片玻璃板之表面具誘發一壓縮應力而強化，該切割方法包含：
    藉由凹狀彎曲一片強化玻璃，以使一切割部分變為一凹槽來減少待切割之該片強化玻璃之該切割部分內的一內部張力；以及
    於該切割部分中藉由形成一中央裂縫來切割該片強化玻璃。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中減少該內部張力包含於要形成該中央裂縫之該切割部分之一部分減少該內部張力為20MPa以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該中央裂縫係從該片強化玻璃之表面形成至該片強化玻璃之厚度之20%以下之深度 。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該片強化玻璃之一強化深度(DOL)係為15μm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該片強化玻璃之一表面壓縮應力係為600MPa以上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該中央裂縫係由刀輪劃線所形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中切割該片強化玻璃包含在形成該中央裂縫後，藉由擴大該中央裂縫來斷裂該片強化玻璃。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該片強化玻璃係以化學加強該原片玻璃板而製成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之切割方法，其中該片強化玻璃之厚度係為0.5至0.7mm之範圍。
  10. 一種強化玻璃之切割平台，其中待切割之一片強化玻璃座落於該切割平台上，該切割平台包含：
    一凹狀支撐面，其上座落該片強化玻璃；以及
    一真空孔，形成於該凹狀支撐面中，該真空孔使座落於該凹狀支撐面上之該片強化玻璃藉以真空而附著。
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