TWI616411B - 用於切割夾層玻璃的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於切割夾層玻璃的方法及裝置。溝線係藉由刻劃夾層玻璃之最上層的玻璃基板的一表面而形成在玻璃基板上。夾層玻璃在平行於溝線之方向上被切割。在切割夾層玻璃期間普遍形成的裂紋可能免於擴散。

Description

用於切割夾層玻璃的方法及裝置
本揭露係關於一種用於切割夾層玻璃的方法及裝置。更具體地，本揭露係關於一種能防止在切割夾層玻璃期間普遍形成的裂紋擴散的用於切割夾層玻璃的方法及裝置。
通常，玻璃在不同領域中具有多種應用，舉例來說，因為其特性，例如高透光度、高硬度、一致的平坦度及高耐熱性，而作為電子裝置的視窗及基板以及廚房傢俱。隨著各種技術的進步，玻璃的厚度不斷地減小。具體地，專門公司所生產的特殊玻璃的獨特組成物以及品質管理的發展，導致本領域的目前狀態能夠製造可以捲狀分配的厚度為0.3mm的大型可撓性玻璃基板。
這種薄的玻璃基板被接合到各種堅硬的基板上，從而形成夾層玻璃，其可接著可用於各種領域中。舉例來說，透過捲對捲(roll-to-roll)層壓製程將玻璃基板接合到裝飾薄膜上，可製造適用於家具或廚房門的夾層玻璃，例如裝飾薄膜由聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)形成；在組合基板的橫向方向及縱向方向上進行切割，使其具有片材的形狀；以及接合組合的片材至堅硬的基板，例如中密度纖維板(MDF)。由此方法製造的夾層玻璃最後被切割成具有產品所需的形狀和尺寸。
在用於切割夾層玻璃的相關技術方法中，使用劃線輪。在此案例中，雖然玻璃基板可被切割，但劃線輪可能無法切割中密度纖維板(MDF)、底層基板，因此夾層玻璃可能沒有完整地切割。此外，高功率雷射應用在切割夾層玻璃，使其具有高切割速度的優點。然而，可能存在MDF可能在由雷射光束引起的極高溫度下燃燒的問題。此外，在相關技術的切割方法中，使用噴水器(water jet)是不切實際的，因為MDF對於水是脆弱的。
作為另一方法，一種使用例如銑刀刃(router bit) 、帶鋸(band saw)、或刀鋸(blade saw) 的切割方法，可能被考慮用來切割MDF。然而，當使用此類工具切割夾層玻璃時，在切割期間施加至切割部分的力可能導致在其上形成例如微裂(micro-crack)等缺點，且其可能擴散遍及玻璃基板的整個表面，導致產品缺陷。
在先前技術部分中揭露的資訊僅提供用於更好地理解先前技術，且不應視為承認或任何形式表明此資訊構成所屬技術領域中具有通常知識者而言為習知的先前技術。 相關技術文獻
專利文獻1：韓國專利號：10-0657197(2006年12月7日)。
本揭露的各種態樣提供一種用於切割夾層玻璃的方法及裝置，其能防止夾層玻璃被切割時所形成的裂紋擴散。
根據一態樣，一種切割夾層玻璃的方法，其包含：刻劃夾層玻璃之最上層的玻璃基板的一表面，以在玻璃基板的表面上形成一溝線；以及在平行於溝線的方向上切割夾層玻璃。
在刻劃作業中，溝線可形成深度範圍為玻璃基板的厚度的10%~20%。
中央裂紋可形成在玻璃基板上的溝線下。
中央裂紋距基板的表面的深度範圍可為玻璃基板的厚度的10%~65%。
玻璃基板的表面可使用劃線輪刻劃。
在切割作業中，夾層玻璃可被切割，使得夾層玻璃的切割截面以及溝線的中心之間的距離介於10μm~100μm之範圍內。
夾層玻璃可使用銑刀刃切割。
方法可進一步包含：在切割作業之後，拋光夾層玻璃的切割截面。
夾層玻璃可進一步包含底層基板接合至玻璃基板。
玻璃基板的厚度可為1mm或以下。
玻璃基板的厚度可為0.3mm或以下。
底層基板可為中密度纖維板(MDF)。
夾層玻璃可進一步包含裝飾薄膜設置在玻璃基板以及底層基板之間。
根據另一態樣，一種用於切割夾層玻璃的裝置，其包含：一平台，其固持夾層玻璃，平台具有複數個槽排列在一方向上；一可移動單元，其連接至平台，使得可移動單元可在槽的縱向方向上移動；一磨輪頭，其設置在可移動單元上，使得磨輪頭可在槽的橫向方向上移動，磨輪頭具有一劃線輪安裝在其面向平台的一端上；一銑刀頭，其設置在可移動單元上，使得銑刀頭可在槽的橫向方向上移動，銑刀頭鄰設於磨輪頭且具有一銑刀刃安裝在其面向平台的一端上；一研磨頭，其設置在可移動單元上，使得磨輪頭可在槽的橫向方向上移動，研磨頭鄰設於銑刀頭且具有一研磨工具安裝在其面向平台的一端；以及一控制器，其操控可移動單元、磨輪頭、銑刀頭以及研磨頭。
在裝置中，磨輪頭、銑刀頭以及研磨頭可形成一單體。
根據如上所述之本揭露，溝線形成在玻璃基板的表面上，即夾層玻璃之最上層，藉由刻劃玻璃基板的表面，使得溝線在玻璃基板上具有一深度，隨後沿著平行於溝線之切割線切割夾層玻璃。因此，溝線可阻擋在切割夾層玻璃期間施力至玻璃基板之切割部分而在其上形成的裂紋，從而防止其擴散遍及玻璃基板的整個區域。
此外，根據本揭露，因為遍及整個玻璃基板區域之裂紋擴散被阻擋，切割作業所製成的夾層玻璃片的尺寸可縮小。
此外，根據本揭露之簡單製程可顯著地減少製程時間。
此外，根據本揭露，由於可以使用現有的切割工具，因此可降低加工成本。
本揭露之方法及裝置具有其他特徵及優點，所述其他特徵和優點將透過附圖而變得明顯，或在附圖中進行更詳細地闡述，附圖被併入於本文中，並在本發明的以下詳細描述中一起用於解釋本揭露的特定原理。
現在將詳細參照根據本揭露的一種用於切割夾層玻璃的方法及裝置，其實施例被描繪於附圖中並描述於下文中，使得與本揭露相關之技術領域中具有通常知識者可以輕易地實現本揭露。
在整個文件中，應參考附圖，其中在不同的附圖中使用相同的參考標號和符號來表示相同的或相似的元件，在以下描述中，當併入於本文的已知的功能及元件的詳細描述會使本揭露的標的物不清楚時，將省略這些詳細描述。
參照第1圖至第6圖，根據本揭露之例示性實施例的用於切割夾層玻璃之方法應用於傢俱或廚房門之夾層玻璃100。夾層玻璃片101(第6圖)藉由切割夾層玻璃100(第1圖)製造而成，以具有產品所需之形狀及尺寸。如第1圖所示，應用於傢俱或廚房門之夾層玻璃100具有包含堅硬的底層基板120、裝飾薄膜130及玻璃基板110的層疊結構。底層基板120可為厚度介於5~30mm之範圍內的中密度纖維板(MDF)。玻璃基板110可為一塊薄的或超薄之玻璃，其具有1mm或以下的厚度，較佳為0.3mm或以下。此外，裝飾薄膜130可為聚氯乙烯(PVC)薄膜或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜，其厚度大約介於0.05~0.5mm之範圍內。
雖未描繪，玻璃基板110、裝飾薄膜130以及裝飾薄膜130可藉由厚度介於0.01~0.1mm之範圍內的黏結層而彼此接合。
切割夾層玻璃100之方法包含刻劃作業及切割作業。
首先，如第2圖及第3圖所示，在刻劃作業中，玻璃基板110的表面，即夾層玻璃100之最上層被刻劃。此外，在刻劃作業中，在玻璃基板110之一表面上，形成平行於切割線且與切割線相隔一距離的溝線111。
在根據本實施例的刻劃作業中，溝線111形成在玻璃基板110的表面上，以防止在隨後的切割作業中形成之裂紋擴散遍及玻璃基板110的整個表面。也就是說，溝線111用以阻止裂紋進一步擴散，即防止裂紋擴散遍及溝線111。在刻劃作業中，較佳地，溝線111形成深度 d1 為玻璃基板110之厚度的10%~20%。當如上所述在玻璃基板110的表面上形成溝線111時，中央裂紋112可藉由施力即刻劃壓力(scoring pressure)至溝線111而形成於玻璃基板110之一部分上。中央裂紋112不僅用來阻擋裂紋與溝線111一起擴散，而且有助於切割截面102(第4圖)以及溝線111之間的玻璃基板110之部分在切割作業期間易於被分開或移除。這將在下文中更詳細地描述。
根據本實施例，當溝線111形成深度 d1 為玻璃基板之厚度的10%~20%時，中央裂紋112距溝線111的深度 d2 可為玻璃基板110之厚度的10%~65%。當溝線111之深度 d1 為玻璃基板之厚度的至少10%時，會得到裂紋的阻擋效果。在此案例中，中央裂紋112距玻璃基板110的表面的深度 d2 將是玻璃基板110之厚度的10%。具體地說，即使在藉由施加少量的力形成溝線111而使中央裂紋112不會形成的情況下，仍可能阻擋裂紋的擴散，且最初得到裂紋阻擋效果的溝線111之臨界深度d1 為玻璃基板110厚度的10%。當溝線111形成而使其深度 d1 超過玻璃基板110之厚度的10%時，形成中央裂紋112 。也就是說，為玻璃基板110之厚度的10%的溝線111之深度d1 為最初得到裂紋阻擋效果的溝線111之臨界深度，同時為不形成中央裂紋112時的溝線111之最大深度。
當溝線111之深度 d1 超過玻璃基板110之厚度的20%時，中央裂紋112距玻璃基板110的表面的深度 d2 超過玻璃基板110之厚度的65%。然而，這與玻璃基板110被切割的情況基本上沒有不同。具體地，當溝線111之深度 d1 超過玻璃基板110之厚度的20%時，如在切割玻璃基板的情況下形成微裂紋，進而導致玻璃基板110破裂。這必然地降低了玻璃基板110的品質，使得形成溝線111的刻劃作業變得無意義。雖然溝線111之深度 d1 為玻璃基板110之厚度的10%時發生裂紋阻擋效果，但裂紋阻擋效果並不會隨著溝線111之深度 d1 增加而提升。考慮到製程條件及製程成本，溝線111之深度 d1 較佳為玻璃基板110之厚度的10%或其近似值。
在根據本實施例的刻劃作業中，劃線輪140(第1圖)用來形成上述溝線111。用來形成上述溝線111的劃線輪140可具有以下尺寸：2.0(外徑) × 0.8(內徑) × 0.64(厚度) mm3 、135節距之125°。然而，此非旨在限制，因為尺寸可取決於玻璃基板110之厚度而改變。在刻劃作業中，可以速率3,000mm/min及壓力150g控制劃線輪140，以在玻璃基板110的表面上形成具有上述深度的溝線111。
之後，如第4圖所示，在切割作業中，在平行於刻劃作業所形成之溝線111的方向上切割夾層玻璃100。前述的刻劃作業是為夾層玻璃100之局部層而設計，即夾層玻璃100之最上層的玻璃基板110。相反地，切割作業是為夾層玻璃100之整體元件而設計，即所有底層基板120、裝飾薄膜130以及玻璃基板110。
在根據本實施例的切割作業中，在從溝線111之中心朝向玻璃基板110的表面外緣的10μm~100μm之距離處，沿著平行於溝線111之切割線切割夾層玻璃100。當溝線111之中心以及切割截面102之間之距離 w1 少於10μm時，溝線111可能被破壞。如第5圖所示，在切割作業之後，因為在切割作業期間，溝線111之中心以及切割截面102之間的玻璃基板110之部分從夾層玻璃100上分離或移除，裝飾薄膜130及底層基板120向側面突出超過玻璃基板110。當溝線111之中心以及切割截面102之間的距離 w1 超過100μm時，底層基板120突出超過玻璃基板110的量對應於距離 w1 。因此，為了將第5圖所示結構製成第6圖所示之夾層玻璃片101，需要大量的時間來加工底層基板120。
在根據本實施例的切割作業中，夾層玻璃100可例如使用銑刀刃 150進行切割。在切割作業中所使用的銑刀具有3mm直徑及1到9個向下的凹槽。此外，在切割作業中，使用銑刀刃150以最大速率3m/min來切割夾層玻璃100是可能的。
當在與溝線111相隔介於10μm~100μm之範圍內的一距離處沿著平行於溝線111的切割線切割夾層玻璃時，溝線111阻止在切割作業期間施力至玻璃基板之切割部分而在其上形成的裂縫擴散。因此，可以防止裂紋擴散遍及玻璃基板110的整個表面。
當如第5圖所示完成切割作業時，切割截面102以及溝線111之中心之間的玻璃基板110的部分由於在切割作業期間發生的衝擊而從夾層玻璃100分離或移除。因此，在完成切割作業之後，夾層玻璃100配置以使裝飾薄膜130以及底層基板120向側面突出超過玻璃基板110。本實施例可進一步包含夾層玻璃100之切割截面102的拋光(polishing)作業，以移除階梯部分(stepped portion)，即夾層玻璃100側面突出之部分。在拋光作業中，藉由拋光裝飾薄膜130以及底層基板120向側面突出超過玻璃基板110的部分，以移除階梯部分。
如第6圖所示，拋光作業的完成產生的夾層玻璃片101滿足其應用的產品所需的形狀和尺寸。根據本實施例，溝線111防止裂紋的擴散，從而藉由切割夾層玻璃100而製成的夾層玻璃片101的尺寸可縮小。此外，根據本實施例，由刻劃作業、切割作業及拋光作業之簡單製程來製造夾層玻璃片101是可能的，因而顯著地減少製程時間。由於使用現有之切割工具，例如劃線輪140及銑刀刃150，而不需額外的花費。此外，與雷射切割相比，可以降低製造成本。
第7圖顯示相片(a)描繪其上僅執行切割作業的夾層玻璃之切割截面，相片(b)描繪其上依序執行刻劃作業和切割作業的夾層玻璃之切割截面。參照第7圖，在刻劃作業中所形成的溝線得到的裂紋阻擋效果可被直觀地辨識。
在下文中，將參照第8圖，描述根據例示性實施例的一種用於切割夾層玻璃之裝置。
根據本實施例用於切割夾層玻璃之方法可使用如第8圖所示之用於切割夾層玻璃之裝置10實現。為此，用於切割夾層玻璃之裝置10包含平台11、可移動單元13、磨輪頭(wheel head)14、銑刀頭(router head )15、研磨頭(grinding head)16以及控制器(未顯示)。
夾層玻璃100被固持於平台11上。在此，平台11具有排列在單一方向上之複數個槽12。為了在上下方向上切割夾層玻璃100，安裝在銑刀頭15的一端上的銑刀刃(router bit)(第4圖中的150)必須向下移動到夾層玻璃100之底部表面下。槽12提供銑刀150(第4圖)可向下移動的空間。
可移動單元13與平台11連接，且可往復移動於槽12之縱向方向。在槽12之縱向方向上，可移動單元13移動安裝於其上的磨輪頭14、銑刀頭15以及研磨頭16，並導引磨輪頭14、銑刀頭15及研磨頭16在槽12之橫向方向上移動。可移動單元13之往復移動可藉由與其電性連接的控制器(未顯示)控制。
磨輪頭14設置在可移動單元13上，使得磨輪頭14可在槽12之橫向方向上往復移動。此外，當可移動單元在槽12之縱向方向上移動時，磨輪頭14可以交叉模式在平台11上移動。劃線輪140(第2圖)安裝在面對平台11的磨輪頭14的一端上，使得劃線輪140可在上下方向上旋轉及移動。根據本實施例之刻劃作業可使用具有劃線輪140(第2圖)安裝在其一端的磨輪頭14實現。
銑刀頭15設置在可移動單元13上鄰近磨輪頭14的位置，且以與磨輪頭14相同的方式運作。銑刀刃150(第4圖)安裝在面對平台11的銑刀頭15的一端上，使得銑刀刃150(第4圖)可在上下方向上旋轉及移動。根據本實施例之切割作業可使用具有銑刀刃150(第4圖)安裝在其一端的銑刀頭15實現。
研磨頭16設置在可移動單元13上鄰近銑刀頭15的位置。因此，磨輪頭14、銑刀頭15及研磨頭16依序地設置在可移動單元13上。研磨頭16以與磨輪頭14及銑刀頭15相同的方式運作。研磨工具(未顯示)安裝在面對平台11的研磨頭16的一端上，使得研磨工具(未顯示)可在上下方向上旋轉及移動。根據本實施例之研磨作業可使用具有研磨工具(未顯示)安裝在其一端的研磨頭16實現。
類似於可移動單元13，磨輪頭14、銑刀頭15及研磨頭16的運作以及安裝在其一端的劃線輪140(第2圖)、銑刀刃150(第4圖)及研磨工具(未顯示) 的運作可由與其電性連接的控制器(未顯示)控制。
根據本實施例之用於切割夾層玻璃的方法可使用上述用於切割夾層玻璃之裝置10實現。然而，此僅為說明性，而非意圖作為限制。具體地，在上述用於切割夾層玻璃之裝置10中，磨輪頭14、銑刀頭15及研磨頭16彼此獨立地分別設置在可移動單元13上。相反地，磨輪頭14、銑刀頭15及研磨頭16可形成一單體設置在可移動單元13上。
表1 注意： 溝線深度1) ：溝線相對於玻璃之厚度的深度。 中央裂紋深度2) ：中央裂紋相對於玻璃之厚度的深度。
上表1呈現了溝線深度(%)及中央裂紋深度(%)取決於輪壓(MPa)之變化之量測結果，為了確定裂紋阻擋效果是否取決於溝線及中央裂紋之形成及其深度。對測量結果而言，使用厚度為0.3mm的玻璃。此外，如第9圖的相片所示，針對輪壓MPa執行落球試驗(ball drop test)，以直觀地判定裂紋是否擴散，即裂紋阻擋效果取決於溝線及中央裂紋的存在及其深度。在此，第9圖之落球相片描繪壓力上下限阻擋裂紋擴散之結果。此外，第10圖係根據輪壓(MPa)的變化以及落球試驗之結果全面地描繪溝線深度(%)及中央裂紋深度 (%)之測試結果的圖表。
參照表1、第9圖及第10圖，當溝線深度為玻璃厚度的10%或其以上時，判定溝線具有裂紋阻擋效果。在此情況中，當溝線深度為玻璃厚度的10%時，中央裂紋沒有形成，但阻擋了裂紋的擴散。考慮到此情況，溝線深度被判定為實現裂紋阻擋效應的最重要因素。溝線深度等於玻璃厚度之10%，中央裂紋沒有形成，且其為最初實現裂紋阻擋效果之臨界深度。據觀察，中央裂紋形成在溝線深度超過玻璃厚度的10%之整個範圍內，且裂紋的擴散被阻擋在中央裂紋形成之整個範圍內。根據溝線之深度以及中央裂紋是否形成，來判定裂紋的擴散是否被阻擋是可能的。
已經針對特定的實施例和附圖給出本發明的特定的示例性實施例的前面的描述。這些實施例不意圖是窮舉的或者使本發明侷限於本揭露的確切形式，並且顯然地，所屬技術領域中具有通常知識者能根據以上教示進行許多修改及變化。因此，本發明的範圍不受限於前述實施例，而是由所附的申請專利範圍及其等效物界定。
10‧‧‧裝置
100‧‧‧夾層玻璃
101‧‧‧夾層玻璃片
102‧‧‧切割截面
110‧‧‧玻璃基板
111‧‧‧溝線
112‧‧‧中央裂紋
120‧‧‧底層基板
130‧‧‧裝飾薄膜
140‧‧‧劃線輪
150‧‧‧銑刀刃
d1 ‧‧‧溝線深度
d2 ‧‧‧中央裂紋深度
w1 ‧‧‧介於溝線中心與切割截面之距離
11‧‧‧平台
12‧‧‧槽
13‧‧‧可移動單元
14‧‧‧磨輪頭
15‧‧‧銑刀頭
16‧‧‧研磨頭
第1圖係為描繪施加根據例示性實施例之用於切割夾層玻璃之方法的夾層玻璃之剖面示意圖；
第2圖至第6圖係為描繪根據本例示性實施例之用於切割夾層玻璃方法之作業之剖面示意圖；
第7圖顯示相片(a)描繪其上僅執行切割作業之夾層玻璃之切割截面；及相片(b)描繪其上依序執行刻劃作業和切割作業之夾層玻璃之切割截面；
第8圖係為描繪根據本例示性實施例之用於切割夾層玻璃之裝置之透視示意圖；
第9圖係為描繪取決於刻劃壓力之落球實驗結果以判定溝線之裂紋阻擋效果之相片；及
第10圖係為描繪取決於刻劃壓力之溝線深度及中央裂紋深度之變化之圖表。
100‧‧‧夾層玻璃
110‧‧‧玻璃基板
120‧‧‧底層基板
130‧‧‧裝飾薄膜

Claims (14)

  1. 一種切割夾層玻璃之方法，其包含：刻劃一夾層玻璃之最上層的一玻璃基板的一表面，以在該玻璃基板的該表面上形成一溝線；以及在平行於該溝線之一方向上切割該夾層玻璃；其中執行該溝線之形成使得一中央裂紋形成在該玻璃基板上的該溝線下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該溝線之形成使得該溝線形成一深度範圍為該玻璃基板之一厚度的10%~20%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該溝線之形成使得該中央裂紋距該玻璃基板的該表面的一深度範圍為該玻璃基板之該厚度的10%~65%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該玻璃基板的該表面的刻劃係使用一劃線輪執行。
  5. 一種切割夾層玻璃之方法，其包含：刻劃一夾層玻璃之最上層的一玻璃基板的一表面，以在該玻璃基板的該表面上形成一溝線；以及在平行於該溝線之一方向上切割該夾層玻璃；其中執行夾層玻璃之切割使得該夾層玻璃之一切割截面以及該溝線之一中心間的一距離介於10μm至100μm之範圍內。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該夾層玻璃之切割係使用一銑刀刃執行。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其進一步包含在切割該夾層玻璃之後，拋光該夾層玻璃之一切割截面。
  8. 一種切割夾層玻璃之方法，其包含：刻劃一夾層玻璃之最上層的一玻璃基板的一表面，以在該玻璃基板的該表面上形成一溝線；以及在平行於該溝線之一方向上切割該夾層玻璃；其中該夾層玻璃進一步包含一底層基板接合到該玻璃基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該玻璃基板之一厚度為1mm或以下。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該玻璃基板之一厚度為0.3mm或以下。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該底層基板包含一中密度纖維板。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該夾層玻璃進一步包含一裝飾薄膜設置在該玻璃基板以及該底層基板之間。
  13. 一種切割夾層玻璃之裝置，其包含：一平台，其固持一夾層玻璃，該平台具有複數個槽排列在一方向上；一可移動單元，其連接到該平台，使得該可移動單元可在該槽之一縱向方向上移動；一磨輪頭，其設置在該可移動單元上，使得該磨輪頭可在該槽之一橫向方向上移動，該磨輪頭具有一劃線輪安裝在其面對該平台的一端上； 一銑刀頭，其設置在該可移動單元上，使得該銑刀頭可在該槽之一橫向方向上移動，該銑刀頭鄰設於該磨輪頭並具有一銑刀刃安裝在其面對該平台的一端上；一研磨頭，其設置在該可移動單元上，使得該研磨頭可在該槽之一橫向方向上移動，該研磨頭鄰設於該銑刀頭並具有一磨輪工具安裝在其面對該平台的一端上；以及一控制器，其操控該可移動單元、該磨輪頭、該銑刀頭以及該研磨頭。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該磨輪頭、該銑刀頭及該研磨頭形成一單體。
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