TW201527238A - 用於切割強化玻璃的方法及設備 - Google Patents

Abstract

一種用於切割強化玻璃的方法及設備，其能將強化玻璃板分割成玻璃片單元。切割強化玻璃的方法包含，形成一或多個裂縫在待切割之強化玻璃板的切割線上的步驟；以及藉由沿著切割線加熱強化玻璃板，以沿著切割線切割強化玻璃板的步驟。

Description

用於切割強化玻璃的方法及設備

相關申請案之交互參照

本申請案主張於2013年11月04日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2013-0132895號之優先權，其全部內容於各方面藉由參考併入本文中。

本發明係關於一種用於切割強化玻璃的方法及設備，且尤其是有關於一種能將強化玻璃板分割成玻璃片單元的用於切割強化玻璃的方法及設備。

在各種技術性及工業領域中，包含成像及光學裝置，例如，監測器、照相機、錄影機(VTRs)及行動電話、運輸設備，例如車輛、各種料理及建築設備，玻璃被認為是不可缺少的構件。因而，製造及利用具有順應各工業領域需求之各種性能的玻璃製品。

尤其是，近來，嚮應智慧型手機的迅速普及，特別是在移動顯示器中觸控面板的利用迅速的增加。用於觸控面板的防護玻璃或防護視窗由於考慮到其功能，需要高透光率及優異的機械耐性，故其係由強化玻璃所製成。

強化玻璃係藉由物理強化法，亦被稱為風冷強化，係主要適用於作為車輛的安全玻璃，或是化學強化法製造。化學強化法可適用在具有複雜形狀或厚度約2mm或更小的薄玻璃板。化學強化法係藉由在預設條件下，將具有離子半徑較小的鹼性離子(通常為鈉離子)替換成具有離子半徑較大的鹼性離子(通常為鉀離子)以改善玻璃的強度及硬度的方法。

第1圖係為示意性地描繪化學強化玻璃的概念性截面圖。

如第1圖所示，壓應力(compressive stress, CS)層因為化學強化形成在化學強化玻璃的表面上，且拉應力(tensile stress,  TS)層或中心張力(CT)層因為反應形成在玻璃內部。藉由玻璃表面上的高壓應力增加抗彎強度及機械強度。

由於考慮到強化玻璃的特性且切削(machining)技術的缺乏，因為機械切割強化玻璃或切削強化玻璃的外形較為困難，因此強化玻璃是藉由在進行強化之前對玻璃板原料進行切割及加工之製程來製造。然而，此方法具有在製造成本上的缺點，例如，由於大量的人工製程而使人事費用較高，且由於半成品的高破損率而使生產率較低。並且，由於產量的重要性因為移動顯示器的尺寸變大而增加，因此，在切割及加工之後進行玻璃強化的方法更難以適用在大規模的生產製程中。

因而，用於在強化玻璃板原料之後切割及加工的技術正在積極的發展。

然而，當強化玻璃具有約20µm或更大的層深度(DOL)及600 Mpa或更大的表面壓應力時，利用機械刀輪切割化學強化玻璃通常是不可能的。這是因為當具有約20µm或更大的層深度(DOL)及600 Mpa更大的表面壓應力之強化玻璃刀輪劃線時，中央裂縫無法均勻的形成且玻璃表面上會產生大量的碎屑。

為了克服這些問題，發展了利用雷射的切割技術。

雖然利用CO₂ 雷射切割強化玻璃的技術，由於強化玻璃可被平滑的切割而無表面損傷，因而具有可維持優異的抗彎強度的優點，但問題是其僅能夠進行直線切割。此外，雖然利用超快雷射切割強化玻璃的製程具有玻璃可自由地切削成任何形狀的優點，但是其缺點是切割速度非常地緩慢且切割設備非常地昂貴。

在本發明背景的部分所揭露的資訊僅提供用於更好的理解本發明的背景，不應被視為是此些資訊形成已被本領域技術人員所知悉的先前技術的承認或任何形式的暗示。 相關技術文獻

專利文獻1：韓國專利申請公開號第10-2011-0086475號(2011年07月28日)。

本發明之各種態樣提供一種用於切割強化玻璃的方法及設備，其能改善切割品質及生產率。

於本發明之一態樣，提供一種切割強化玻璃的方法。方法包含下列的步驟：形成一或多個裂縫在待切割之強化玻璃板的切割線上；以及藉由沿著切割線加熱強化玻璃板，以沿著切割線切割強化玻璃板。

切割強化玻璃板的步驟可於冷卻強化玻璃板的一表面時執行，其中該表面背對強化玻璃板進行加熱的另一表面。

切割強化玻璃板的步驟可在以300至700°C的溫度範圍加熱切割線時執行。

此外，在強化玻璃板上可提供複數個切割線。形成至少一或多個裂縫的步驟可包含在每一條切割線上形成一或多個裂縫。

在本發明的其他態樣，提供一種切割強化玻璃的設備。該設備包含：在待切割之強化玻璃板的切割線上形成裂縫的裂縫形成單元；以及藉由與切割線接觸而加熱切割線的加熱單元。

加熱單元可包含主體以及附加在主體上的電熱線。電熱線的形狀與強化玻璃板的切割線的形狀相同。電熱線與切割線接觸。主體可由絕緣材料所製成。

加熱單元可包含具有接觸部的主體，以及加熱主體之加熱器。接觸部的形狀與強化玻璃板的切割線的形狀相同。接觸部與切割線接觸。加熱器可設置於主體中。

設備可進一步包含支撐待切割之強化玻璃板的支撐單元，支撐單元冷卻待切割之強化玻璃板。

加熱單元可具有三維形狀。

此外，可提供複數個加熱單元。

根據如上所述之本發明，其可能改善強化玻璃的切割操作的品質與生產率。

此外，其可能將強化玻璃自由地切割成直線或曲線形狀。

本發明之方法與設備具有顯而易見於，或更詳細列於一起用於解釋本發明之特定原理之整合於本文之附圖中及本發明下列之具體實施方式中之其他特徵及優點。

現將對根據本發明之用於切割強化玻璃的方法及設備進行詳細參照，其實施例描繪於附圖中並描述於下，使本發明相關技術領域內具有通常知識者可輕易地實施本發明。

在整份說明書中，應對附圖進行參照，其中在不同圖式貫穿使用之相同的參考標號及符號指相同或相似元件。在本發明之下列敘述中，對於整合於此之已知功能或部分之詳細描述，在可能使得本發明呈現的不清楚之情況下將被省略。

第2圖係為示意性地描繪根據本發明之例示性實施例之切割強化玻璃的方法之流程圖。

如第2圖所示，根據此實施例切割強化玻璃的方法包含裂縫形成步驟S100及切割步驟S200。

如第3圖所示，為了將強化玻璃板G切割成預期的形狀，在待切割之強化玻璃板G的切割線L上形成一或多個裂縫C (S100)。

強化玻璃板G係藉由在玻璃板原料上形成壓應力，使其強度及硬度增加而製成。強化玻璃板意指，例如，透過化學強化或熱強化而在玻璃板表面上形成壓應力而強化之玻璃板。當強化玻璃板G切割成用於作為覆蓋顯示裝置的玻璃之強化玻璃片時，防護玻璃的邊框及/或透明電極圖樣可形成在強化玻璃板G上。

切割線L係為繪製在待切割之強化玻璃板G上的虛線，且可為一或多條直線、曲線或閉合曲線。

裂縫C形成在切割線L上預期的位置，且可藉由各種方法形成，例如，利用劃線刀輪或雷射。

當存在複數條切割線L時，在每一切割線L上形成一或多個裂縫C。

接著，藉由加熱強化玻璃板G的切割線L，強化玻璃板G被沿著切割線切割(S200)。

如第4圖所示，切割線L可藉由使具有與切割線L相同形狀的電熱線H與切割線L接觸以進行加熱。

當以此方式加熱切割線時，由於熱膨脹，壓應力形成在強化玻璃G的表面，而由於對表面的熱膨脹的反應，拉應力形成在表面之下。此拉壓力與已存在於強化玻璃板G內之中心張力重疊並作用，以擴展在強化玻璃板G的表面上形成的裂縫C並引導裂縫C的擴展，從而切割強化玻璃板G。也就是說，當具有裂縫C的切割線L被加熱時，強化玻璃板G在數秒到數十秒之內會沿著加熱的切割線L切割。

第5圖係從藉由根據此實施例之切割強化玻璃的方法切割之一塊強化玻璃的截面截取的圖像，該強化玻璃具有725MPa的表面壓應力及43μm的強化深度，以及第6圖係為從相同的強化玻璃之平面表面截取之圖像。從第5圖及第6圖顯而易見的是，當強化玻璃藉由根據此實施例之切割強化玻璃的方法切割時，強化玻璃的切割截面平滑且強化玻璃的表面無損傷。

加熱溫度可為強化玻璃的強化深度及中心張力。

其較佳為，在切割步驟S200，強化玻璃的切割線L在300至700°C的溫度範圍加熱。

第7圖係為描繪根據其加熱溫度，強化玻璃板的切割時間之圖表。在第7圖中，”a”表示具有645MPa的表面壓應力、37.7μm的強化深度及39.1MPa的中心張力的強化玻璃板，且”b” 表示具有651MPa的表面壓應力、19.9μm的強化深度及19.7MPa的中心張力的強化玻璃板。

如第7圖所示，顯而易見的是，強化玻璃的切割線L的加熱溫度越高，切割時間越短。特別是，由於藉由熱引發之拉應力隨著加熱溫度的增加而增加，因此隨著加熱溫度增加，強化玻璃板G的切割時間減少。

此外，加熱溫度越高，切割的平直度越佳。特別是，由於隨著加熱溫度增加，熱能傳遞到切割線L以外的其他部分的時間減少，因此切割的平直度可隨著加熱溫度的增加而改善。

此外，強化深度或中心張力越大，切割時間越短。顯而易見的是，隨著存在於強化玻璃板G的中心張力增加，強化玻璃板G的切割時間減少。此外，由於中心張力隨著強化深度增加而增加，因此隨著強化深度增加，強化玻璃板G的切割時間減少。

根據此實施例切割強化玻璃的方法中，切割步驟S200可於冷卻強化玻璃板G的一表面時執行，其中該表面背對強化玻璃板G進行加熱之另一表面。

在此方式中，可能藉由冷卻背對加熱表面的表面，避免切割線以外的其他部分被輻射加熱，因而改善切割的效率及平直度。

第8圖係為描繪根據本發明之例示性實施例之用於切割強化玻璃之設備之概念配置圖。

如第8圖所示，根據此實施例用於切割強化玻璃之設備包含加熱單元200及裂縫形成單元100。

裂縫形成單元100在待切割之強化玻璃板G的切割線的一或多個預期的位置上形成一或多個裂縫

裂縫形成單元100可由劃線刀輪、雷射或其類似物來實施。

當裂縫形成單元100相對於強化玻璃板G向前與向後、側向、及向上與向下的移動時，裂縫形成單元100可在強化玻璃板G的切割線上形成裂縫。另外，當強化玻璃板G相對於裂縫形成單元100向前與向後、側向、及向上與向下的移動時，裂縫形成單元100可在強化玻璃板G的切割線上形成裂縫。

加熱單元200與強化玻璃板G的切割線接觸且實質上加熱切割線。

加熱單元200的實施例被描繪於第9圖中。參照第9圖，加熱單元200包含主體110及附加在主體110上的電熱線120。電熱線120具有與強化玻璃板的切割線相同的形狀，且當加熱切割線時，可與切割線接觸。在此情況下，較佳為主體係由絕緣材料所製成。電熱線120可，例如，由插入在主體110的電阻線來實施。

加熱單元200的修改實施例被描繪於第10圖中。參照第10圖，加熱單元200包含主體130及用於加熱主體130的加熱器140。主體130包含具有與強化玻璃板的切割線相同形狀且可用於與切割線接觸的接觸部132。加熱器140可設置在主體130中，且可由插裝加熱器(cartridge heater)來實施。

加熱單元200可具有三維形狀。由於加熱單元200具有對應於具有3D形狀的強化玻璃板的3D形狀，其可能切割具有3D形狀的強化玻璃板，因而便於3D防護玻璃的製造。

加熱單元200可提供為複數個加熱單元200，如第11圖所示。由於排列了複數個加熱單元200，其可能藉由單一製程將強化玻璃板切割形成複數個單元(cell)。

根據此實施例的用於切割強化玻璃的設備可進一步包含支撐待切割之強化玻璃板之支撐單元(未圖示)。支撐單元亦配置以冷卻待切割之強化玻璃。

如上所述的支撐單元可用於改善切割效率及平直度。

以上本發明之具體實施例之描述已考量附圖呈現。其不意圖詳盡或限制本發明於所揭露之確切形式，且明顯的，此技術領域具有通常知識者於本教示之激發下，可能做出各種修改及變化。

因此，其意圖使本發明之範圍不受限於上述實施例，而是由附隨於本文之申請專利範圍及其等效物所定義。

100‧‧‧裂縫形成單元
110、130‧‧‧主體
120、H‧‧‧電熱線
132‧‧‧接觸部
140‧‧‧加熱器
200‧‧‧加熱單元
S100、S200‧‧‧步驟
G‧‧‧強化玻璃板
C‧‧‧裂縫
L‧‧‧切割線

第1圖係為示意性地描繪化學強化玻璃之概念性截面圖；

第2圖係為示意性地描繪根據本發明之例示性實施例之切割強化玻璃的方法之流程圖；

第3圖係為描繪根據本發明之例示性實施例之形成於強化玻璃板的切割線上之裂縫之概念圖；

第4圖係為描繪用於加熱描繪於第3圖的強化玻璃的切割線之電熱線(heating wires)之概念圖；

第5圖及第6圖係根據本發明之例示性實施例之切割強化玻璃從截面及平面表面截取之圖像；

第7圖係為描繪根據切割線被加熱的溫度之切割時間之圖表；

第8圖係為描繪根據本發明之例示性實施例之用於切割強化玻璃之設備之概念配置圖；

第9圖及第10圖係為描繪第8圖所描繪的加熱單元之示意性截面圖；以及

第11圖係為描繪其中複數個加熱單元係根據本發明之例示性實施例排列之用於切割強化玻璃的設備之概念圖。

S100、S200‧‧‧步驟

Claims (12)

1. 一種用於切割強化玻璃的方法，其包含： 形成至少一裂縫在待切割之一強化玻璃板的一切割線上；以及 藉由沿著該切割線加熱該強化玻璃板，以沿著該切割線切割該強化玻璃板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之法，其中該強化玻璃板的切割係在冷卻該強化玻璃板的一表面的時執行，其中該表面背對該強化玻璃板進行加熱之一另一表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該強化玻璃板的切割係在以300至700°C的溫度範圍加熱該切割線時執行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中 在該強化玻璃板上提供複數條該切割線；以及 形成該至少一裂縫係包含在每一條該切割線上形成該至少一裂縫。
5. 一種用於切割強化玻璃的設備，其包含： 一裂縫形成單元，在待切割的一強化玻璃板的一切割線上形成一裂縫；以及 一加熱單元，藉由與該切割線接觸而加熱該切割線。
6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中該加熱單元包含： 一主體；以及 一電熱線，係固定在該主體，該電熱線的形狀與該強化玻璃板的該切割線的形狀相同，其中該電熱線與該切割線接觸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該主體包含一絕緣材料。
8. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中該加熱單元包含： 一主體，具有一接觸部，該接觸部的形狀與該強化玻璃板的該切割線的形狀相同，其中該接觸部與該切割線接觸；以及 一加熱器，加熱該主體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中該加熱器係設置於該主體中。
10. 如申請專利範圍第5項所述之設備，進一步包含支撐待切割之該強化玻璃板之一支撐單元，該支撐單元冷卻待切割之該強化玻璃板。
11. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中該加熱單元具有三維形狀。
12. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其包含複數個該加熱單元。