TWI675011B - 將玻璃卷材分離的方法 - Google Patents

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美商康寧公司
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Abstract

分離一玻璃卷材的方法包括暴照該玻璃卷材上的一路徑於至少一雷射束，以沿著該路徑產生熱應力，而不會損壞該玻璃卷材的步驟(I)。該方法更包括當該路徑處於在步驟(I)期間所產生的熱應力下時，在該路徑上產生一缺陷的步驟(II)，其中該玻璃卷材回應於該缺陷沿著該路徑自動地分離。

Description

將玻璃卷材分離的方法 【交互參照之相關申請案】
本案依據專利法請求於西元2014年11月19日申請的美國專利申請案號14/547,688的優先權，其被倚賴且藉由參照整體地被併入到此。
本文大致上關於分離一玻璃卷材的方法，更尤其是關於藉由在一路徑上於熱應力下產生缺陷來分離一玻璃卷材的方法，玻璃卷材回應於此缺陷沿著此路徑自動地分離。
分離玻璃卷材以達成一具有期望尺寸的玻璃卷材部分是已知的。分離玻璃卷材以從玻璃卷材的高品質中央部分移除低品質邊緣是進一步已知的。
以下呈現本文的簡化內容以為了提供在詳細說明的一些示範性態樣的基本瞭解。
根據一示範性態樣，一種分離一玻璃卷材的方法包括暴照該玻璃卷材上的一路徑於至少一雷射束，以沿著該路徑產生熱應力，而不會損壞該玻璃卷材的步驟(I)。該方法更包括當該路徑處於在步驟(I)期間所產生的 熱應力下時，在該路徑上產生一缺陷的步驟(II)，其中該玻璃卷材回應於該缺陷沿著該路徑自動地分離。
在該態樣的一實例中，當步驟(I)被執行時，步驟(II)被執行。
在該態樣的另一實例中，在步驟(I)期間沿著該路徑的一預定程度的熱應力被達到之後，步驟(II)被執行。
在該態樣的又另一實例中，當沿著該路徑的該玻璃卷材的溫度達到該玻璃卷材的應變溫度點的從約70%到約100%的範圍中的溫度時，步驟(II)被執行。
在該態樣的再另一實例中，該玻璃卷材包括一第一邊緣與一和該第一邊緣相對的第二邊緣，及其中步驟(I)的該路徑延伸在該第一邊緣與該第二邊緣之間。在一實例中，步驟(II)的該缺陷被施加在該第一邊緣與該第二邊緣之間。
在該態樣的另一實例中，在步驟(I)期間，該雷射束行進離開該玻璃卷材。
在該態樣的又另一實例中，在步驟(I)與(II)的一者或兩者期間，該玻璃帶沿著該路徑可以是非平坦的與/或具有一可變厚度。在此類實例中，該雷射束的焦點深度可經選擇，以致超過厚度與/或平坦度的變化，使得沿著該路徑的該玻璃帶是整個落在焦點深度內。
在一些實例中，在步驟(I)與(II)的一者或兩者期間，該玻璃卷材可以處於高於室溫但低於應變溫度點的溫度。
在該態樣的進一步實例中，步驟(I)包括在該玻璃卷材的一主表面上的一相應束圓點處使該至少一雷射束相交，及其中步驟(I)包括沿著該路徑使該束圓點重複地通過，以沿著該路徑產生該熱應力。在一實例中，使該束圓點重複地通過的步驟包括使該束圓點重複地通過於一單一方向。在一特定實例中，該單一方向包含一方向，該方向從該玻璃卷材的一第一邊緣朝向一第二邊緣延伸，及該缺陷被產生在比該第二邊緣更靠近的該第一邊緣處。在另一實例中，該至少一雷射束沿著該路徑施加一可變功率密度，以產生該熱應力。
在該態樣的又進一步實例中，該缺陷係被產生和該玻璃卷材的至少一邊緣相隔一距離，其中該距離是從約1mm到約25mm。
在該態樣的再進一步實例中，步驟(I)的該至少一雷射束包含複數個雷射束，各個雷射束沿著該路徑的一相應節段產生熱應力。在一實例中，該路徑的各個節段和該路徑的至少一相鄰節段重疊。
在該態樣的另一實例中，步驟(II)的該缺陷是藉由將該玻璃卷材機械地嚙合來產生。
在該態樣的又另一實例中，步驟(II)的該缺陷是以一雷射來產生。
在該態樣的再另一實例中，該玻璃卷材包含一玻璃片，並且該路徑沿著該玻璃片的一長度延伸。該方法的步驟(II)係將該玻璃片的一邊緣部分從該玻璃片的一中央部分分離。
在該態樣的進一步實例中，該玻璃卷材包含一玻璃帶，並且該路徑在介於該玻璃帶的一第一邊緣與一第二邊緣之間沿著該玻璃帶的一寬度延伸。該方法的步驟(II)係將一玻璃片從該玻璃帶分離。
在該態樣的又進一步實例中，在步驟(I)期間，該玻璃卷材係定位成使得該整個路徑位在該雷射束的一焦點深度內。在一特定實例中，該雷射束的該焦點深度是從約20mm到約400mm。在另一特定實例中，該雷射束的該焦點深度是從約20mm到約200mm。
該態樣可單獨地被提供或以組合一或任何以上所論述該態樣的實例的組合被提供。
在又另一態樣中，該玻璃卷材可包含複數個層，並且該複數個層的一層的一熱膨脹係數不同於該複數個層的另一層的一熱膨脹係數。例如，一層可具有不同於另一層的一組成。該玻璃卷材例如可以是一層壓玻璃卷材，其中一第一層被沉積在一第二層上，並且在一些實施 例中，該層壓玻璃卷材可包括額外的層。
101‧‧‧熔融向下抽拉設備
103‧‧‧玻璃帶
104‧‧‧玻璃片
105‧‧‧熔化槽
107‧‧‧批次材料
109‧‧‧儲存容器
111‧‧‧批次輸送裝置
113‧‧‧馬達
115‧‧‧控制器
117‧‧‧箭頭
119‧‧‧玻璃熔塊探針
121‧‧‧玻璃熔塊
123‧‧‧立管
125‧‧‧溝通線
127‧‧‧精鍊槽
129‧‧‧連接導管
131‧‧‧玻璃熔塊攪拌腔室
133‧‧‧輸送槽
135‧‧‧第二連接導管
137‧‧‧第三連接導管
139‧‧‧下進件
141‧‧‧入口
143‧‧‧形成槽
145‧‧‧根部
147‧‧‧形成楔
149‧‧‧玻璃分離設備
151‧‧‧路徑
153‧‧‧第一邊緣
155‧‧‧第二邊緣
159‧‧‧邊緣部分
161‧‧‧中央部分
163‧‧‧路徑
165‧‧‧第一邊緣
167‧‧‧第二邊緣
169‧‧‧雷射
201‧‧‧雷射束產生器
203‧‧‧雷射束
205a~205d‧‧‧鏡子
207‧‧‧光學透鏡
209‧‧‧束圓點
211a‧‧‧邊緣部分
211b‧‧‧邊緣部分
213‧‧‧主表面
215‧‧‧多邊形反射裝置
217‧‧‧逆時針方向
219a~219h‧‧‧鏡子
221‧‧‧上游端
211a‧‧‧第一邊緣部分
211b‧‧‧第二邊緣部分
221a‧‧‧第一邊緣部分
221b‧‧‧中間部分
221c‧‧‧第二邊緣部分
225‧‧‧單一方向
225a~225d‧‧‧單一方向
301‧‧‧中間位置
401‧‧‧下游端
403‧‧‧第一邊緣部分
405‧‧‧第一外位置
407‧‧‧第二外位置
501‧‧‧外位置
503‧‧‧外位置
507‧‧‧掃射路徑
509‧‧‧掃射路徑
601‧‧‧似橢圓形功率密度區域
701‧‧‧刻劃件
703‧‧‧缺陷
801‧‧‧節段
802‧‧‧雷射束
803‧‧‧節段
804‧‧‧雷射束
805‧‧‧節段
806‧‧‧雷射束
807‧‧‧節段
808‧‧‧雷射束
809‧‧‧節段
810‧‧‧雷射束
811~817‧‧‧重疊區域
當參照隨附圖式而閱讀以下詳細說明時，本文的這些與其他特徵、態樣和優點可更被瞭解，其中：第1圖是一熔融向下抽拉設備與示範性玻璃卷材分離設備的示意圖，其中該熔融向下抽拉設備設以抽拉一玻璃帶；第2圖是沿著第1圖的線2-2的示範性玻璃分離設備的剖視圖，其中一雷射束暴照玻璃帶上的路徑的上游端；第3圖圖示暴照玻璃帶上的路徑的一中間位置的雷射束；第4圖圖示暴照玻璃帶上的路徑的下游端；第5圖圖示定位在雷射束的焦點深度內之玻璃帶上的路徑；第6圖是第5圖的玻璃卷材的側視圖，其圖示沿著玻璃帶的路徑的一可變功率密度；第7圖圖示在玻璃帶中於路徑上產生一缺陷的步驟；及第8圖圖示另一示範性方法，其中路徑被暴照於複數個雷射束，各個雷射束沿著路徑的相應節段產生熱應力。
將藉由參照隨附的圖式在此完全地描述設備與方法，其中本文的多個示範性實施例被顯示在圖式中。若可行，所有圖式中會相同的元件符號以指稱相同或類似的部件。然而，本文能以許多不同的形式來實現，並且不應被解讀成被限制於在此公開的實施例。
在一些實施例中，可使用分離玻璃卷材的方法而併同設以製造玻璃帶的玻璃製造設備，儘管其他玻璃處理設備可被提供在進一步的實施例中。在一些實施例中，玻璃製造設備可包含一狹縫抽拉設備(slot draw apparatus)、漂浮浴設備(float bath apparatus)、向下抽拉設備(down-draw apparatus)、向上抽拉設備(up-draw apparatus)、壓滾設備(press-rolling apparatus)、或其他玻璃帶製造設備。藉由實例的方式，第1圖示意地圖示一用以處理大量玻璃熔塊的設備，其包含一熔融向下抽拉設備101以用於熔融抽拉一供後續處理的玻璃帶103成玻璃片104。熔融抽拉設備101可包括一熔化槽105，熔化槽105設以接收來自一儲存容器109的批次材料107。可藉由一由馬達113驅動的批次輸送裝置111來引導批次材料107。一可選的控制器115可設以啟動馬達113以引導期望量的批次材料107到熔化槽105內，如箭頭117所示。一玻璃熔塊探針119可用以量測在一立管123內的玻璃熔塊121高度，並藉由一溝通線125將所量測的資訊傳送到控制器115。
熔融抽拉設備101亦可包括一第一調節站(諸如一精鍊槽127)，該第一調節站位在熔化槽105的下游且藉由一第一連接導管129耦接到熔化槽105。在一些實例中，玻璃熔塊可藉由第一連接導管129從熔化槽105受到重力饋送到精鍊槽127。例如，重力可驅動玻璃熔塊使其從熔化槽105通過第一連接導管129的內部途徑到精鍊槽127。在精鍊槽127內，可藉由各種技術將氣泡從玻璃熔塊移除。
熔融抽拉設備可更包括一第二調節站(諸如一玻璃熔塊攪拌腔室131)，該第二調節站可位在精鍊槽127的下游。玻璃熔塊攪拌腔室131可用以提供均質的玻璃熔塊組成，藉此減少或去除非均質的線，其中該非均質的線可存在於離開精鍊槽之經精鍊的玻璃熔塊中。如圖所示，精鍊槽127可藉由一第二連接導管135耦接到玻璃熔塊攪拌腔室131。在一些實例中，玻璃熔塊可藉由第二連接導管135從精鍊槽127受到重力饋送到玻璃熔塊攪拌腔室131。例如，重力可驅動玻璃熔塊使其從精鍊槽127通過第二連接導管135的內部途徑到玻璃熔塊攪拌腔室131。
熔融抽拉設備可更包括另一調節站(諸如一輸送槽133)，該另一調節站可位在玻璃熔塊攪拌腔室131的下游。輸送槽133可調節將被饋送到一形成裝置內的玻璃。例如，輸送槽133可作為一累積器與/或流量控制器，以調整並提供恆定的玻璃熔塊流到形成槽。如圖所示，玻 璃熔塊攪拌腔室131可藉由一第三連接導管137耦接到輸送槽133。在一些實例中，玻璃熔塊可藉由第三連接導管137從璃熔塊攪拌腔室131受到重力饋送到輸送槽133。例如，重力可驅動玻璃熔塊使其從玻璃熔塊攪拌腔室131通過第三連接導管137的內部途徑到輸送槽133。
如進一步繪示，一下進件(downcomer)139可定位以從輸送槽133輸送玻璃熔塊121到一形成槽143的入口141。玻璃帶103可接著被熔融抽拉離開一形成楔147的根部145且隨後藉由一玻璃分離設備149被分離成玻璃片104。第1圖圖示玻璃分離設備149的大致上示意圖，其中第2~5、7和8圖示意地圖示玻璃分離設備149的示範性特徵結構。更確切地，如圖所繪示，玻璃分離設備149可沿著一路徑151從玻璃帶103分割玻璃片104，其中該路徑沿著介於玻璃帶103的第一邊緣153與第二邊緣155之間的玻璃帶103的寬度「W」延伸。
在另一實例中，玻璃分離設備149可沿著一路徑163從玻璃片104的中央部分161分離玻璃片104的邊緣部分159，其中該路徑沿著介於玻璃片104的第一邊緣165與第二邊緣167之間的長度「L」延伸。
第2圖圖示僅一實例的第1圖中示意地圖示的玻璃分離設備149。玻璃分離設備可包括一設以產生雷射束203的雷射束產生器201。在一實例中，可以相當長脈衝而利用能加熱經選擇路徑的CO2雷射，其中該相當長脈衝係接近一連續的能量流。因此，雷射束203可被設計用 以加熱玻璃卷材上的經選擇路徑，而不會損壞玻璃卷材。為了本申請案之目的，加熱玻璃卷材上的經選擇路徑而不會損壞玻璃卷材係意圖意謂以造成玻璃卷材的分離卻不施加缺陷的方式來加熱此路徑而不損壞玻璃卷材。加熱經選擇路徑而不會損壞玻璃卷材的正好一些實例可包括加熱而不會熔化此玻璃卷材、加熱而不會消融此玻璃卷材、加熱而不會在此玻璃卷材中產生一完全本體的裂縫、及加熱而不會刻劃此玻璃卷材。更確切地，雷射束203可避免損壞玻璃卷材，以容許沿著玻璃卷材(例如玻璃帶103或玻璃片104)的路徑151、163之期望位準的熱應力的產生，而不會在施加缺陷之前分離玻璃卷材，如以下所論述。
如第2圖所進一步顯示，示範性玻璃分離設備149可更包括一系列鏡子205a、205b、205c、205d及一或更多個光學透鏡207，光學透鏡207設以提供期望的束輪廓以在玻璃卷材(例如玻璃帶103或玻璃片104)的邊緣部分211a、211b或主表面213上產生一束圓點209。在一些實例中，玻璃分離設備149可包括一多邊形反射裝置215。多邊形反射裝置可包含所繪示的包括八個鏡子219a~h的八邊形反射裝置，儘管可在進一步實例中提供具有不同數量的鏡子的其他多邊形組態。
在一實例中，方法可包括藉由以順時針或逆時針旋轉來旋轉此多邊形反射裝置而暴照沿著玻璃卷材(例如玻璃帶103、玻璃片104)的路徑151、163的一或兩者的步驟。例如，如第2~5和7圖所示，多邊形反射裝置215 可旋轉於逆時針方向217，以將八個鏡子219a~h的各者依序地定位在雷射束的經選擇路徑內。圖上所示的旋轉係被顯示用以說明掃射雷射束的原理。多邊形反射裝置215的實際上組態與/或旋轉將取決於寬廣範圍的因素，諸如是否束掃射在從第一邊緣153到第二邊緣155的極端位置之間或是否束掃射離開卷材，如第5和7圖所示。
如以下所論述，雷射束可加熱玻璃卷材上的路徑。所有圖式中，路徑151是顯示成虛線，以能瞭解實際路徑是符合玻璃卷材(諸如玻璃卷材的邊緣部分與/或主表面)。如圖所示，路徑151可沿著面對玻璃分離設備149的玻璃帶103的邊緣部分211a、211b與第一主表面213從第一邊緣153延伸到第二邊緣155，儘管此路徑可沿著玻璃帶的相對主表面或在介於玻璃帶的兩主表面之間的中間位置延伸。更確切地，如圖所示，路徑151可符合邊緣部分211a、211b的外表面而延伸，並且亦符合玻璃帶103的第一主表面213而延伸。又，如圖所示，第一邊緣部分211a可包括第一邊緣153且第二邊緣部分211b可包括第二邊緣155，其中路徑151可延伸越過玻璃帶的一實質部分或整個寬度「W」。同樣地，參照第1圖，玻璃片104可包括第一邊緣165與第二邊緣167，其中路徑163可延伸越過玻璃片104的一實質部分或整個長度「L」。
加熱路徑151的一示範性方法將以示範性多邊形反射裝置215來論述。例如，如第2圖所示，當第一 鏡子219a和雷射束的路徑相交時，第一鏡子219a的第一邊緣部分221a起初和雷射束的路徑相交，以反射且暴照路徑151的上游端221而越過玻璃帶103。更確切地，如圖所示，路徑151的上游端221被暴照於束圓點209，藉此在此位置加熱路徑151。隨著多邊形反射裝置215旋轉於逆時針方向217，第一鏡子219a的角度會改變，以致束圓點209沿著從玻璃帶103的第一邊緣部分211a朝向第二邊緣部分211b的方向225行進。
第3圖圖示正在被旋轉的多邊形反射裝置215，以致第一鏡子219a的一中間部分221b和雷射束的路徑實質上相交，而反射且暴照路徑151的一中間位置301到束圓點209，藉此加熱在此位置的路徑。
如第4圖進一步所示，多邊形反射裝置215可甚至進一步被旋轉於逆時針方向217，以致第一鏡子219a的一第二邊緣部分221c和雷射束的路徑實質上相交，而反射且暴照路徑151的下游端401到束圓點209，藉此加熱在此位置的路徑。第4圖所顯示的逆時針方向217的進一步增加的旋轉將使第二鏡子219b的一第一邊緣部分403和雷射束的路徑相交，其中雷射束圓點將會從路徑151的下游端401消失且在路徑151的上游端221再出現，如第2圖所示。當然，由於實際的雷射束是一具有直徑的圓點且不是一單一點，有一短暫時間圓點將從相鄰鏡子的相鄰部分同時地反射。在此時間點，雷射束圓點將部分地同時出現在掃射路徑的外極端。例如，參照第4 圖，在一短暫時段期間，束將從第一鏡子219a的第二邊緣部分221c及第二鏡子219b的第一邊緣部分403同時地反射。在此時間點，雷射束圓點209將部分地出現在第4圖中所顯示的位置處且部分地出現在第2圖中的位置處。
因此，加熱的步驟可包括沿著路徑151重複地使雷射束圓點通過，以沿著路徑151產生熱應力。又，在所繪示的實例中，重複地使束圓點209通過能可選擇地包括在單一方向225上重複地使束圓點209通過。更確切地，當多邊形反射裝置215旋轉於所繪示的逆時針方向217，而鏡子219a~h的各者和雷射的路徑相交時，束圓點209總是從路徑151的上游端221到下游端401移動於單一方向225。束圓點可沿著單一方向225行進於各種速度。在正好一些實例中，束圓點可行進於從約0.5km/s到約6km/s，諸如從約1km/s到約5km/s，諸如從約2km/s到約4km/s，諸如約3km/s。
儘管圖上沒有顯示，在進一步實例中，可以寬廣各種方式來加熱路徑151。例如，多個束產生器201可被提供，與/或由束產生器產生的束可被分成兩或更多個束以同時地從多邊形反射裝置的不同鏡子與/或相同鏡子的不同部分反射束。因此，多個束圓點可被提供，該些束圓點沿著單一方向225或沿著相反方向同時地行進，取決於光學組態。在另一實例中，由束產生器所產生的雷射束可被延伸成一長束圓點，該長束圓點設以同時地加熱整個 路徑151。在此類實例中，束圓點可維持成靜止的，而同時地加熱整個路徑151。
在又另一實例中，可提供複數個玻璃分離設備149，各個玻璃分離設備149產生整個路徑的一節段。例如，如第8圖所示，可提供複數個玻璃分離設備149，該些玻璃分離設備149係可選地和上述玻璃分離設備149相似的或相同的。各個玻璃分離設備149可產生一雷射束802、804、806、808、810，該些雷射束可沿著整個路徑之相應的節段801、803、805、807、809產生熱應力。在一些實例中，該些節段可定位成端至端(end-to-end)。然而，如圖所示，為了在該些節段之間提供足夠的加熱，路徑的各個節段可在重疊區域811、813、815、817處重疊路徑的至少一相鄰節段。在一些實例中，重疊區域可包括節段801、803、805、807、809的至少一者的從約5%到約40%的重疊長度，諸如從約10%到約30%，諸如該些節段的至少一者的長度的約10%到約25%。在一實例中，各個相應節段801、803、805、807、809可具有約800mm的長度，而各個重疊區域811、813、815、817具有約100mm的重疊長度。提供該些節段與可選的該些重疊區域可有助於達到沿著玻璃卷材延伸之沿著整個路徑之足夠程度的熱應力。
本文的實例證明雷射束圓點行進越過一實質部分(諸如玻璃卷材的整個尺寸)，並且在一些實例中，雷射束圓點亦被顯示成行進離開玻璃卷材。因此，路徑 151、163可同樣地延伸越過一實質部分(諸如玻璃卷材的整個尺寸)。例如，如第1圖所示，雷射束圓點沿著玻璃帶103的整個寬度「W」從第一邊緣153通過到第二邊緣155，以致路徑151延伸玻璃帶103的整個寬度「W」。同樣地，如第1圖進一步所示，雷射束圓點沿著玻璃片104的整個長度「L」從第一邊緣165通過到第二邊緣167，以致路徑163延伸玻璃片104的整個長度「L」。在一些實例中，路徑151、163可從約50mm到約5000mm，諸如從約50mm到約1000mm，儘管束圓點209在進一步實例中可設以沿著更長或更短的路徑行進。
雷射束圓點209可包含一圓形的圓點，儘管橢圓形或其他圓點形狀可在進一步實例中被提供。當被決定成圓點的強度輪廓為1/e2時，圓形雷射束圓點209的最小直徑在聚焦腰(focused waist)處可從約1mm到約2mm，儘管其他尺寸可在進一步實例中被提供。同樣地，橢圓形或其他圓點形狀的最大長度可從約1mm到約3mm，儘管其他尺寸可在進一步實例中被提供。例如，當利用一靜止束時，圓點形狀可實質上被延長且具有數十公分的長度(例如超過1公尺的長度)。一或複數個雷射束可用以暴照路徑151。
第2~5、7和8圖證明一實例，其中一雷射束掃射在一第一外位置405與一第二外位置407之間(參見第2、5、7和8圖)。在本文的任一實例中，雷射束可在加熱路徑的步驟期間行進離開卷材。例如，如第5、7和8圖 所示，雷射束的掃射能可選地延伸在外位置501、503之間，其中外位置501、503是位在外邊緣153、155的外面。容許雷射束在加熱的步驟期間行進離開卷材可確保路徑151的所有部分達到足夠程度的熱應力。
如第5圖進一步所示，當沿著玻璃卷材暴照路徑151時，玻璃卷材可定位成使得整個路徑151位在雷射束的焦點深度「DOF」內。焦點深度「DOF」可由以下公式來計算： 其中「F」是透鏡焦點長度，「D」是在透鏡之前的束直徑，且「λ」是波長。
定位整個路徑在雷射束的焦點深度內可有助於增加從雷射束到路徑151的能量傳送的效率。由於雷射束的焦點深度超過在分離期間玻璃翹曲的振幅、玻璃卷材的厚度變化與運動，焦點深度能致使具有可變厚度的非平坦玻璃的分離，其亦可移動或到相對於雷射束源之一些程度改變定向。在一些實例中，焦點深度「DOF」可從約20mm到約400mm，諸如從約20mm到約200mm，儘管其他焦點深度在進一步實例中可被提供。
再者，在一些實例中，除了卷材的路徑以外之整個卷材可定位在焦點深度內。雷射束的焦點深度可大到足以超過玻璃厚度的變化、玻璃翹曲、或玻璃卷材的位置 中的其他可能改變、及因而在本文的方法期間相對於雷射源之卷材上的路徑。
再者，在一些實例中，當重複地使束圓點沿著路徑151通過時(特別是在靠近束路徑的末端處)，在玻璃卷材的主表面上之雷射束圓點209的尺寸會改變。例如，當雷射束沿著掃射路徑507或掃射路徑509被聚焦時，玻璃卷材的主表面上的雷射束圓點209可沿著路徑151改變，儘管其他路徑可被提供而玻璃卷材仍被維持在焦點深度內。
如第6圖所示，若沿著掃射路徑509行進，由於沿著路徑151的束圓點209的直徑與形狀的改變，束圓點209係沿著路徑151施加一可變的功率強度，如所繪示之被截切的似橢圓形功率密度區域601所代表。玻璃卷材的表面上的似橢圓形功率密度區域601係被截切，這是因為在第6圖所顯示的實例中，束有意地行進離開玻璃卷材。在進一步實例中，可提供一非截切的橢圓形功率密度區域。例如，橢圓形功率密度區域的端點在一些實例中可位在玻璃帶103的各自邊緣153、155處。當邊緣部分211a、211b包含加厚的邊緣珠體(edge bead)時，使用兩個雷射束來分離帶是甚至更有利的，其中該兩個雷射束係在靠近或位在加厚邊緣(例如邊緣珠體)處產生最大功率密度，而束的部分在玻璃帶的中央區域中重疊。由於最大功率密度位在接近或位在加厚邊緣處，更高的熱應力可被對準加厚部分而造成增加的熱應力。同時，在玻璃帶 的中央區域中部分地重疊由束路徑的尾部所提供的相對低功率密度可由於來自重疊束的雙重暴照而提供增強的熱應力。此類重疊亦可被提供在如第8圖所示的重疊區域811、813、815、817，其中雙重暴照可說明在節段的外端的低功率密度有助於達到沿著玻璃卷材延伸之沿著整個路徑之足夠程度的熱應力。
路徑151的局部加熱在沿著路徑151產生熱應力的玻璃卷材的不同部分之間產生溫度差。加熱路徑的過程，如以上所論述的實例，可被實施直到預定程度的應力被達到為止。在一些實例中，較佳的預定程度的應力是相應於沿著路徑151的溫度的應力，其是從玻璃的應變溫度點的70%到約100%，諸如從約80%到約100%，諸如從約90%到約100%，諸如從玻璃的應變點的約95%到約100%。此程度的加熱係避免在玻璃卷材中殘餘應力的產生。在進一步實例中，預定程度的應力是相應於沿著路徑151的溫度的應力，其是從應變點上達至玻璃的退火點。儘管低溫是可行的，有時候期望達到相對較高的溫度以將沿著路徑151的熱應力予以最大化。提供相當高的熱應力可有助於減少在以下完整論述的施加缺陷之後的分離時間。在一些實例中，分離時間可在產生缺陷之後的從約0.1秒到約3秒，儘管其他分離時間在進一步實例中是可能的。
所需要用以加熱路徑到期望程度的熱應力的時間可取決於寬廣範圍的因素，諸如雷射功率、玻璃的類 型、玻璃的尺寸、其厚度、或其他因素。在一些實例中，路徑151、163可以雷射功率足夠地被加熱在從約0.1秒到約5秒的範圍中，其中雷射功率是從約300W到約1.5kW的CO2且玻璃厚度是從約0.1mm到約3mm。
如以上所揭示，分離玻璃卷材(例如玻璃帶、玻璃片等)的方法可包括暴照玻璃卷材上的路徑於至少一雷射束以沿著路徑產生熱應力而不會損壞玻璃卷材的步驟。此方法亦可包括當路徑處於在暴照玻璃卷材上的路徑於至少一雷射束的步驟期間產生的熱應力下時，在路徑上產生一缺陷的步驟，其中玻璃卷材會回應於此缺陷沿著路徑自動地分離。
在一實例中，在暴照路徑於至少一雷射束的步驟期間在沿著路徑之預定程度的熱應力被達到之後，缺陷被產生。更確切地，由於整個路徑處於預定程度的熱應力下，缺陷的起始直接地造成玻璃卷材回應於此缺陷沿著路徑自動地分離。當缺陷被產生時或在缺陷立即地被產生之後，自動分離會開始。因此，玻璃卷材的分離會直接由於此缺陷沿著整個路徑迅速地傳播完全本體裂縫以分離玻璃卷材而發生。如在此所使用，用語完全本體裂縫係指一延伸通過玻璃卷材的整個厚度的裂縫。根據本文的態樣，分離玻璃卷材的時間可顯著地減少相較於傳統技術所需要分離玻璃卷材的時間。因此，本文的態樣有利於相較於傳統技術之玻璃卷材的迅速分離的應用。例如，在增加的抽拉速度的應用中，迅速分離有利於容許分離發生在玻璃 帶的一給定行進長度內。再者，本文的方法可甚至在高溫狀態下分離玻璃卷材。例如，當玻璃卷材處於室溫時，分離會發生，分離亦可在玻璃卷材處於高溫下(典型地低於玻璃應變點，例如處於上達400℃的溫度下，儘管其他最大溫度可在進一步實例中被提供)時發生。因此，本文的方法可在玻璃帶被冷卻之前於形成過程期間或於其他處理程序期間提供分離。
在一實例中，如第7圖所示，在任何以上所論述的實施例中，可在執行暴照經選擇路徑於至少一雷射束以沿著路徑產生熱應力的步驟時，執行產生缺陷的步驟。在暴照路徑時產生缺陷可有助於沿著路徑維持足夠程度的熱應力，以提供直接回應於產生缺陷而自動地發生的迅速分離。在一些實例中，在開始產生缺陷的步驟之後，暴照經選擇路徑的步驟可被完成且可甚至持續直到玻璃卷材沿著路徑的自動分離被完成為止。當暴照路徑時，產生缺陷的另一優點是減少無法控制的斷裂的可能性，其中無法控制的斷裂可在暴照之前產生缺陷時的暴照(加熱)期間開始。這可致使可靠的強化玻璃、層壓玻璃、與具有高內應力的任何其他玻璃的分離。又，當暴照路徑時，產生缺陷的另一優點是所需要用於分離的整體時間的減少。
在進一步實例中，暴照經選擇路徑的步驟可恰好在產生缺陷之前、在缺陷被產生的當時、在缺陷立即被產生之後、或在缺陷被產生不久之後被完成。在此類實例中，當沿著路徑有足夠的殘餘熱應力以提供沿著路徑的自 動分離時，缺陷仍可被產生。然而，在一些實例中，可藉由在產生缺陷時與甚至在產生缺陷之後(例如在玻璃卷材的整個分離期間)持續暴照路徑於至少一雷射束來增加分離的速度。更確切地，當產生缺陷時，持續暴照路徑可藉由維持預定的熱應力(諸如沿著路徑的最大的熱應力)而增加分離的速度。然而，應該避免束路徑的過暴照(overexposure)，以將最小化或避免由於過加熱(overheating)沿著經分離邊緣的殘餘應力的產生。
可以寬廣的各種方式來執行產生缺陷的步驟。例如，如第1圖示意地所示，在一實例中，缺陷可藉由例如以一刻劃件(scribe)701(例如切刻輪、鑽石尖頭等)或其他機械裝置而機械地嚙合玻璃卷材來產生。更確切地，如第7圖所示，刻劃件701的尖頭可產生缺陷703，諸如表面瑕疵(例如裂縫)。在進一步實例中，缺陷可被提供成一點缺陷或一刻劃線。儘管圖上沒有顯示，一支撐裝置(諸如一空氣軸承或機械接觸支撐構件)可被提供以有助於抑制藉由刻劃件701以促進缺陷703的產生所施加的力。
在另一實例中，如第1圖所示，可以一雷射169來產生缺陷。在一實例中，雷射可包含一的脈衝式雷射，其中該脈衝式雷射設以產生缺陷(諸如一表面瑕疵)，儘管次表面瑕疵可被提供。在一些實例中，由雷射169所產生的缺陷可包含一裂縫、一點缺陷、一刻劃線、或其他缺陷，其中此類缺陷能藉由一消融過程而可選地被產生。
在一些實例中，提供缺陷成一刻劃線可有利於有助於沿著路徑151、163的方向引導一適當完全本體裂縫。例如，刻劃線可具有沿著路徑151、163延伸的長度及垂直於此路徑的寬度。示範性刻劃線可具有寬廣範圍的長度與寬度，諸如長度的範圍在從約0.5mm到約5mm且寬度在從約0.1mm到約0.3mm。若被提供成一表面缺陷，缺陷的深度可從約5微米到約500微米，取決於玻璃的類型。例如，以化學強化玻璃而言，更深的缺陷可被提供以達到越過玻璃卷材的化學強化層。
缺陷703可被提供在沿著路徑151、163(諸如在路徑上)的任何位置中。在一實例中，缺陷位於靠近邊緣153、155的其中一者。在一實例中，將缺陷定位在靠近束圓點209的掃射開始處的第一邊緣153(如以下所述)是有利的。例如，如第7圖所示，缺陷703可被施加在玻璃帶的第一邊緣153與第二邊緣155之間，或缺陷在進一步實例中可被提供在第一邊緣與/或第二邊緣處。施加缺陷在第一邊緣與第二邊緣之間可有利於有助於確保裂縫在缺陷的位置處(而不是一可存在於玻璃卷材的邊緣處的邊緣瑕疵)開始傳播。再者，施加缺陷在第一邊緣與第二邊緣之間亦可造成更快速的玻璃卷材的分離。在一些實例中，缺陷可被產生在一邊緣珠體(edge bead)上，該邊緣珠體係共同地被發現位在玻璃帶103的外邊緣部分211a、211b處。或者，如第7和8圖所示，缺陷能可選地被提供在邊緣珠體的內側處。在一些實例中，缺陷被產 生在和玻璃卷材的至少一邊緣相隔一距離處，其中該距離是從約1mm到約25mm。例如，如第7和8圖所示，在一些實例中，缺陷703可被產生在和第一邊緣(例如153、165)相隔從約1mm到約25mm(諸如從約1mm到約10mm，儘管不同的距離在進一步實例中可被提供)的一距離「D」處。
在一些實例中，缺陷可被產生在路徑的中央部分處或靠近玻璃卷材的第一邊緣或第二邊緣處。在一實例中，如第7圖所示，缺陷703可被產生在比第二邊緣155更靠近的第一邊緣153處。當束圓點209僅從第一邊緣153朝向第二邊緣155行進在單一方向225時(如以上所論述)，提供缺陷703在靠近第一邊緣153處(例如和第一邊緣153相隔一距離「D」)會是特別有利的。在此類實例中，第一邊緣153是在單一方向225沿著束圓點209的行進路徑的上游處。當完全本體裂縫傾向於傳播於束圓點209的單一方向225時，將缺陷定位在較靠近第一邊緣153處可有助於在方向225上迅速地向下游傳播完全本體裂縫而越過玻璃卷材的寬度(或長度)。再者，缺陷703可被定位在足夠靠近的距離「D」處，以亦容許完全本體裂縫向上游傳播而和第一邊緣153相交。
再者，參照第8圖，雷射束802、804、806、808、810可被安排時間，以容許各個雷射的束圓點以相繼形式沿著相應的單一方向225a、225b、225c、225d、225e行進，以致來自相鄰雷射的雷射圓點沿著重 疊區域811、813、815、817可共同存在。因此，一圓點可沿著單一方向實質上連續地行進越過玻璃卷材的長度的整個寬度，以有助於沿著整個路徑迅速地驅動完全本體裂縫。
以上所論述的任何方法可被應用以分離一玻璃卷材，諸如一玻璃片或一玻璃帶。因此，參照玻璃帶103所論述的實例亦可應用到玻璃片104或其他玻璃卷材。例如，如參照第1圖所示，路徑151可延伸越過玻璃帶103的介於第一邊緣153與第二邊緣155之間的玻璃帶103的寬度「W」。在此類實例中，產生缺陷係從玻璃帶103分離一玻璃片104，如第1圖所示。在亦如第1圖所示的進一步實例中，路徑163可在玻璃片的介於第一邊緣165與第二邊緣167之間沿著玻璃片104的長度「L」延伸。在此類實例中，產生缺陷可將玻璃片104的邊緣部分159從玻璃片104的中央部分161分離。
任何上述方法可促進寬廣範圍的玻璃卷材的分離，該些玻璃卷材可以是平坦的(如圖所示)或可具有非平坦(例如翹曲)的組態(諸如彎曲成C形、S形、或其他組態)。再者，任何該些方法可促進具有實質上均勻厚度或非均勻可變厚度的玻璃卷材的分離。例如，如圖所示，一具有相對厚的邊緣珠體及相對薄的中央部分之玻璃卷材可被分離。
在另一實例中，當玻璃帶是相對靜止的時候或當玻璃帶是在運動的時候，玻璃帶可被分離。例如，當玻 璃帶從一形成構件正在被抽拉而在運動時，或若玻璃帶相對於形成構件而稍微擺盪與/或扭曲，玻璃帶可被分離。又進一步，任何本文的方法可用以分離玻璃卷材，其中該玻璃卷材處於高溫而大約沒有超過玻璃卷材的應變點。
再者，本文的方法可用以分離非強化玻璃或強化玻璃。例如，該些方法可用以分離一強化玻璃卷材(例如化學強化玻璃卷材)，其中該強化玻璃卷材包括處於壓縮下的至少一外層及處在伸張的另一層。在一特定實例中，本文的方法可用以分離兩側面皆被強化的強化玻璃卷材，其中該玻璃卷材的該兩主表面係處在壓縮及該玻璃卷材的中央部分係處在伸張。
在進一步實例中，本文的方法可用以分離玻璃卷材，該玻璃卷材包含經層壓的玻璃卷材層。在一實例中，層壓結構可被提供有一可壓縮表面層與一處於伸張下的中央層。在另一實例中，層壓結構可被提供有兩個可壓縮表面層，其中一處於伸張下的中央層被夾置在該兩個可壓縮層之間。在又進一步實例中，本文的方法可用以分離經層壓的玻璃卷材層，其中複數個層的至少兩層包括不同組成與/或不同熱膨脹係數。在其他實例中，玻璃卷材可以是一化學或熱強化玻璃卷材，其中該玻璃卷材包含一藉由離子交換或熱處理的表面可壓縮應力層。
在進一步實例中，雷射束的焦點深度可超過玻璃帶厚度變化的振幅、翹曲的振幅、相對於束源的玻璃運動的振幅、或處理狀態中的其他變化。
對本文進行各種變更與變化而不悖離本發明的精神和範疇對於熟習此技藝之人士是顯而易知的。因此，本發明意圖涵蓋本文的變更與變化，只要它們落入隨附的申請專利範圍及其均等物的範疇內。

Claims (9)

  1. 一種分離一玻璃卷材(glass web)的方法，包含以下步驟：(I)暴照該玻璃卷材上的一路徑於至少一雷射束，以沿著該路徑達到一預定程度的熱應力，而不會損壞該玻璃卷材，此步驟藉由使該至少一雷射束相交於該玻璃卷材的一主表面上的一相應束圓點處，並沿著該路徑使該束圓點重複地通過，以沿著該路徑達成該預定程度的熱應力；及(II)在步驟(I)期間沿著該路徑存在著該預定程度的熱應力的同時，在該路徑上產生一缺陷，其中該玻璃卷材回應於該缺陷沿著該路徑自動地分離。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在步驟(I)期間，該雷射束行進離開該玻璃卷材。
  3. 如請求項1所述之方法，其中使該束圓點重複地通過的步驟包括以下步驟：使該束圓點重複地通過於一單一方向。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該單一方向包含一方向，該方向從該玻璃卷材的一第一邊緣朝向一第二邊緣延伸，及其中該缺陷被產生在比起該第二邊緣更靠近該第一邊緣之處。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該至少一雷射 束沿著該路徑施加一可變功率密度，以產生該熱應力。
  6. 如請求項1所述之方法，其中步驟(I)的該至少一雷射束包含複數個雷射束，各個雷射束沿著該路徑的一相應節段達到該預定程度的熱應力。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該路徑的各個節段和該路徑的至少一相鄰節段重疊。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃卷材包含複數個層，並且該複數個層的一層的一熱膨脹係數不同於該複數個層的另一層的一熱膨脹係數。
  9. 如請求項1所述之方法，其中在步驟(I)期間，該玻璃卷材係定位成使得整個路徑位在該雷射束的一焦點深度內。
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