WO2021156166A1 - Verfahren zum erzeugen einer öffnung in einem glasstapel - Google Patents

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WO2021156166A1
WO2021156166A1 PCT/EP2021/052235 EP2021052235W WO2021156166A1 WO 2021156166 A1 WO2021156166 A1 WO 2021156166A1 EP 2021052235 W EP2021052235 W EP 2021052235W WO 2021156166 A1 WO2021156166 A1 WO 2021156166A1
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Li-Ya Yeh
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an opening in a stack of glass panes by laser treatment, a method for producing a laminated glass pane and the use of a laminated glass pane produced by the method.
  • Modern glazing is equipped with a large number of electrically controllable add-on parts, such as sensors, detectors, receiving or lighting units.
  • add-on parts are camera systems, rain sensors, antennas and decorative or functional lighting elements, in particular in the automotive sector.
  • ADAS advanced driver assistance systems
  • the number of electrically controllable add-on parts in motor vehicles is also increasing. Due to their sensitivity to the effects of the weather, these must be protected and are usually placed behind the windshield of the motor vehicle in the passenger compartment.
  • Some of these assistance systems require installation in an opening in the pane in order to avoid optical impairment from the glass in front of it.
  • US20070111481 A1 describes a laser cutting method for cutting up silicon wafers from the field of the semiconductor industry. The creation of an opening in a stack of glass panes is not addressed.
  • WO2018085284 discloses a method for cutting a glass pane laminate, in which the edges of a laminated pane can be processed.
  • WO2019105855 discloses a method for producing a laminated glass pane with an electrical attachment, the problem of the exact positioning of a through opening in the two individual glass panes of the laminated glass pane not being dealt with.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a through opening in several glass panes at exactly the same position.
  • the method should in particular also be applicable for three-dimensionally curved glass panes.
  • the object of the present invention is achieved according to the invention by a method for producing an opening in a stack of glass panes according to claim 1.
  • a method for producing a laminated glass pane and its use emerge from further independent claims. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
  • the method relates to the creation of an opening in a horizontally stored glass pane stack by means of a laser treatment.
  • the stack of glass sheets comprises an upper sheet of glass and a lower sheet of glass.
  • the terms above and below relate to the position in the stack of glass panes.
  • the upper glass pane and the lower glass pane are stacked flat. This means that the glass panes are loosely placed on top of one another without there being a fixed connection between them, for example, by an adhesive or a film layer.
  • the opening goes through the entire thickness of the glass pane stack and thus goes through the upper glass pane and through the lower glass pane.
  • the stack of glass panes has a thickness of at least 2.5 mm.
  • the method comprises the following steps: a) A laser is focused from above the glass pane stack through the thickness of the glass pane stack onto a lower level. b) The laser is moved repeatedly along a cutting line L, the focus of the laser being on a plane arranged further above with each repetition. c) The glass pieces delimited by the cutting line are removed from the lower glass pane and the upper glass pane, exposing the opening.
  • a glass pane stack more than 2.5 mm thick can be processed with the laser and a continuous opening can be created .
  • Processing in several levels from bottom to top has the advantage that the unprocessed glass in the upper levels is transparent and the laser can focus through these unprocessed levels onto a level below. After processing by the laser, that loses Glass at the relevant point in transparency and is therefore no longer permeable to the laser. This makes it possible to create an opening in two glass panes with a laser, which leads to an improved quality of the edges compared with conventional mechanical methods. Processing with the laser also enables openings of any geometry, even at small distances from one another, such as less than 5 mm apart.
  • Horizontally stored means that the stack is stored in such a way that its lower surface rests on a table or a similar surface and does not stand on one of its edges.
  • the plane of the surface of a glass pane is aligned essentially parallel to the floor or at an angle of less than 45 ° to the floor.
  • the floor is the floor of the environment in which the process is carried out, for example the floor of a factory hall.
  • a lower pane of glass is closer to the table or pad than an upper pane of glass.
  • the glass pane stack preferably consists of exactly one lower glass pane and one upper glass pane.
  • the glass pane stack can also comprise three or more glass panes.
  • the glass pane stack has an upper glass pane with a first surface (I) and a second surface (II) and a lower glass pane with a third surface (III) and a fourth surface (IV).
  • the first surface is the upper surface of the stack of glass panes and is exposed.
  • the fourth surface is the lower surface of the stack of glass sheets and is also exposed. During the procedure, the fourth surface rests on a table or a frame, for example.
  • the second surface of the upper glass pane faces the third surface of the lower glass pane and thus lies within the stack of glass panes.
  • the thickness of the stack of glass panes corresponds to the sum of the thickness of the individual glass panes.
  • All glass panes of the glass pane stack are preferably arranged congruently to one another.
  • the opening is thus created in exactly the same position in all glass panes and a single continuous, stepless opening is created in a later lamination step.
  • At least one of the glass panes is preferably curved three-dimensionally. In the case of two glass panes, the upper glass pane and / or the lower glass pane are bent three-dimensionally. Laser processing enables the opening to be created in three-dimensionally curved glass panes. In connection with three-dimensional curved panes in particular, it is difficult to position a hole in two panes exactly at the same point. Therefore, the inventive method offers a particular advantage in this case, because due to the arrangement of the glass panes in a stack during the Creation of the opening, the opening extends over the entire thickness of the stack without an undesired offset.
  • the upper glass pane rests with its second surface on the third surface of the lower glass pane, a separating agent preferably being arranged between the second surface and the third surface.
  • Suitable release agents are known to the person skilled in the art. These can, for example, be polymer-based powder release agents, which are commonly used for the transport and storage of glass. The release agents prevent the panes from sticking to one another and enable the non-destructive separation of the panes of glass after the process has ended.
  • the thickness of the stack of glass panes is between 2.5 mm and 15 mm, preferably between 2.6 mm and 10 mm, particularly preferably between 2.7 mm and 6 mm.
  • the method delivers particularly good results in the range of these thicknesses.
  • the thickness of the stack of glass panes is determined by the sum of the thicknesses of the individual glass panes without any separating agent that may be present.
  • the area of the opening is preferably smaller than 225 cm 2 , particularly preferably smaller than 25 cm 2 , in particular smaller than 10 cm 2 .
  • Such small recesses enable a visually particularly inconspicuous integration of add-on parts.
  • the contour of the opening has radii of curvature of less than 2 mm. In a further advantageous embodiment, the distance between different openings is less than 5 mm. Such values cannot be achieved with mechanical fracture methods.
  • the panes of glass can be partially toughened or not toughened.
  • the removal of the glass pieces delimited by the cutting line L is achieved by applying a vacuum to the glass pieces.
  • the piece of glass of the lower glass pane referred to as the lower piece of glass
  • the upper piece of glass is then removed from the upper pane of glass. This is preferably also done by applying a vacuum from below the stack of glass panes. This has the advantage that the same device is used for both pieces of glass can be used.
  • the upper piece of glass is preferably removed by applying a vacuum to the upper surface of the stack of glass panes.
  • the opening is produced by laser cutting using a pulsed laser, preferably a pulsed nanosecond laser.
  • a pulsed laser preferably a pulsed nanosecond laser.
  • the workpiece and the laser are moved relative to one another in such a way that several successive pulses strike the workpiece and the material of the workpiece is melted and evaporated.
  • a wavelength of the laser radiation is preferably selected at which the glass panes are essentially transparent.
  • the glass panes preferably have a transmission of at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • a laser in the visible, near UV or IR range can be used, for example in the range from 300 nm to 2500 nm, preferably from 300 nm to 1100 nm, particularly preferably from 300 nm to 800 nm.
  • the laser has a wavelength of 400 nm to 600 nm, preferably 500 nm to 550 nm, for example 532 nm and inexpensive laser systems.
  • the laser beam is preferably generated by a solid-state laser with Q-switching (G switch), particularly preferably by an Nd: YAG laser.
  • the laser is preferably first focused through the thickness of the entire glass stack onto the lower surface of the glass pane stack and the laser treatment is continued until the laser is focused on the upper surface of the glass pane stack. In this way, pieces of glass that can be easily separated are obtained, which leads to particularly well-defined inner edges of the opening.
  • the distance in the vertical direction, that is to say perpendicular to the horizontal plane of the stack of glass panes, between two successive planes is preferably between 20 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 25 ⁇ m and 30 ⁇ m. This is how one becomes special good separation along the cutting line L is achieved, which in turn leads to a well-defined inner edge of the opening.
  • the repetition rate (pulse frequency) of the laser beam during cutting is preferably from 10 kHz to 1 MHz, particularly preferably from 20 kHz to 500 kHz, preferably from at most 100 kHz, for example 25 kHz or 100 kHz. This gives good results. In principle, however, significantly higher pulse frequencies can also be used, for example up to 100 MHz.
  • the power of the laser for generating the laser beam during cutting is preferably from 5 W to 200 W, particularly preferably from 20 W to 100 W.
  • the pulse energy is preferably from 40 pJ to 4000 pJ, particularly preferably 80 pJ to 1200 pJ.
  • the speed of movement of the laser along the cutting line is preferably from 500 mm / s to 5000 mm / s, preferably from 1000 mm / s to 4500 mm / s.
  • the laser beam is preferably focused on the glass surface by means of an optical element or system.
  • the extent of the focus perpendicular to the radiation direction can be less than or equal to 50 pm, preferably less than or equal to 30 pm, for example 10 pm or less.
  • the laser treatment is carried out by laser cutting and the inner edge K of the opening is beveled.
  • the upper boundary of the inner edge Ko in the area of the upper surface of the glass pane stack is offset by 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably by 150 ⁇ m to 350 ⁇ m in the direction of the interior of the opening compared to the lower boundary of the inner edge Ku in the area of the lower surface of the stack of glass sheets.
  • the opening is larger in the area of the lower surface of the glass pane stack than in the area of the upper surface of the glass pane stack. This has the advantage that the lower and upper pieces of glass fall out of the opening under the action of gravity. This can be supported by applying a vacuum. This results in an advantageous bevel of the inner edge of the opening, which can also be used to attach later add-on parts.
  • the laser treatment is carried out by laser cutting and the opening is completely within the surface of the stack of glass sheets is arranged. That means it has the shape of a hole and goes through all the panes of the stack.
  • the cross-section of the opening / hole can have any geometric shape, such as, for example, circular, oval, angular, rectangular, trapezoidal or square. In connection with laser cutting, this configuration is particularly advantageous since only low stresses occur in the area of the opening which, if other methods are selected that lead to the introduction of thermal stresses, could lead to an impairment of the surrounding glass.
  • the laser treatment is carried out by laser cutting and the opening is made in the form of a lateral recess on the edge of the pane.
  • the laser treatment is carried out with a first laser and a second laser.
  • Steps (a) and (b) are carried out with a first pulsed laser with a pulse length of less than 100 ps to generate filaments, with a second laser in continuous wave operation with a wavelength of 1 pm to 20 pm in step (c) is moved along the cutting line L to heat the glass panes.
  • the stack of glass panes is preferably cooled along the cutting line in step (c).
  • the stack of glass panes is preferably not cooled along the cutting line L. This simplifies the method and the required device.
  • the advantage of this method is that the cutting can be carried out without mechanical processing steps (such as breaking by mechanical pressure).
  • the removal of the glass pieces can be supported by applying a vacuum.
  • the method is also well suited for automated processing.
  • the cooling creates tension in the glass, so that the removal of the glass pieces works particularly well. Since no mechanical pressure with suitable tools has to be exerted to break the glass, very small radii of curvature of the opening can be realized. It has been shown that radii of curvature of less than 2 mm can be produced without any problems, which is not reliably possible in the event of a mechanical break. It is also possible to realize several openings with only a small mutual spacing.
  • filaments are first produced in the glass pane with a pulsed laser. These material modifications are known as so-called filaments. Individual filaments are lined up along the cutting line and preferably spaced apart from one another. As for the mechanism of filament generation, the inventors assume that due to the non-linear Kerr effect, a Self-focusing of the laser beam occurs, whereby a higher power density is achieved. This high power density creates the filament as a result of multiphoton ionization, field ionization and electron impact ionization. The electron plasma generated in this way in turn leads to defocusing as a counterweight to self-focusing.
  • each filament structure has a series of alternating focusing and defocusing points that extend along the direction of the laser beam, preferably perpendicular to the surfaces of the glass layer .
  • the material modifications produced by the first laser include, in particular, local areas of increased density that arise as a result of the described self-focusing of the laser radiation.
  • the first laser is moved along a desired cutting line.
  • the first laser creates a material weakening along the cutting line, which forms a predetermined breaking point for further processing.
  • the upper surface and the lower surface of the stack of glass panes are preferably not damaged, that is to say not provided with a scratch, a notch or the like.
  • the first laser preferably does not lead to material removal on the upper and lower surfaces. Instead, the laser creates a string of microstructural material modifications inside the glass pane along the cutting line, so-called “filaments”. Each of these filaments is generated by a series of laser pulses.
  • Such a series of laser pulses are emitted onto the glass layer at suitable, generally periodic intervals during the movement of the laser along the cutting line.
  • a series of laser pulses is often referred to as a pulse train (ulse train) or pulse burst.
  • Each pulse train creates a filament in the glass layer.
  • a string of filaments is thus formed along the cutting line, with adjacent filaments being at a distance from one another.
  • Methods for generating such spaced-apart pulse trains are known to the person skilled in the art, for example by means of a so-called burst generator.
  • burst generator By moving the pulsed laser radiation, a track of such mutually spaced filaments is created along the cutting line, whereby the predetermined breaking line is created.
  • the glass panes are perforated by the filaments, as it were.
  • the material modification can be viewed as a local increase in density associated with a different refractive index.
  • the focus of the first laser is first positioned in a lower plane between the lower surface and the upper surface of the glass pane stack before it is moved along the cutting line.
  • the focus of the first laser is then positioned in an upper plane between the upper surface and the lower plane and then moved along the cutting line.
  • the individual levels do not have to be positioned in the middle of the thickness of a pane of glass.
  • the focal plane of the laser is preferably located once in each glass pane of the glass pane stack. In this way, particularly good separations of the lower and upper pieces of glass are achieved.
  • the first laser is a pulsed laser with a pulse length of less than 10 ps, preferably less than 1 ps, particularly preferably less than 500 fs.
  • a pulse length of less than 10 ps, preferably less than 1 ps, particularly preferably less than 500 fs.
  • a wavelength of the laser radiation is preferably selected at which the glass panes are essentially transparent.
  • the glass panes preferably have a transmission of at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • a laser in the visible, near UV or IR range can be used, for example in the range from 300 nm to 2500 nm, preferably from 300 nm to 1200 nm, particularly preferably from 350 nm to 1100 nm, for example of 1064 nm. This is advantageous, on the one hand, with regard to the transparency of conventional glass layers and, on the other hand, the commercial availability of suitable and inexpensive laser systems.
  • the first laser beam is preferably generated by a solid-state laser with Q-switch.
  • the repetition rate (pulse frequency) of the first laser is preferably from 10 kHz to 1 MHz, particularly preferably from 20 kHz to 500 kHz, for example 25 kHz or 100 kHz. This gives good results. In principle, however, significantly higher pulse frequencies can also be used, for example up to 100 MHz.
  • the power of the first laser is preferably from 5 W to 200 W, particularly preferably from 20 W to 100 W.
  • the pulse energy is preferably from 4 pJ to 500 pJ.
  • the choice of pulse frequency and power can influence the depth of the material to which the filaments extend.
  • the filaments should preferably extend over at least 40%, particularly preferably at least 50%, very particularly preferably at least 60% of the thickness of the glass layer, starting from the surface of the glass layer through which the laser radiation penetrates the glass layer. The predetermined breaking point is then advantageously pronounced and the subsequent material separation is efficient.
  • the distance in the vertical direction between two successive focal planes of the first laser in steps (a) and (b) is preferably between 1 mm and 3 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm. In this way, a particularly efficient material separation is achieved and the glass pieces can be easily removed.
  • the preferably periodically occurring rows of laser pulses (pulse trains), each row generating a filament, are emitted at a repetition rate of preferably less than 1 kHz, for example in a range from 200 Hz to 800 Hz.
  • Each pulse train preferably consists of at least 5 pulses, for example in the range from 5 to 15 pulses.
  • the speed of movement of the first laser along the cutting line is preferably from 100 mm / s to 1500 mm / s, for example from 500 mm / s to 1200 mm / s.
  • the first laser beam is preferably focused on the glass surface by means of an optical element or system.
  • the extent of the focus perpendicular to the direction of radiation can be, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the actual breakage of the glass panes is effected with a second laser.
  • the second laser is moved along the cutting line over the first surface, which leads to heating of the glass panes in the area of the cutting line and then to breakage of the glass panes along the cutting line L. break thermal stresses along the cutting line.
  • the combination of a second laser and cooling creates tension in order to remove the glass pieces from the stack of glass panes particularly easily.
  • the chronological order of the method steps is not to be understood as meaning that the irradiation with the first laser must be completed along the entire cutting line before the irradiation with the second laser begins, or that the irradiation with the second laser must be completed along the entire cutting line before the optional cooling step begins. Rather, while the first laser beam is still moving over the cutting line, the irradiation with the second laser beam of the areas of the cutting line already swept over by the first laser beam can already be started. Even while the second laser beam is still moving over the cutting line, the cooling of the areas of the cutting line already swept over by the second laser beam can be started.
  • a means (device) for cooling is preferably arranged behind the second laser beam in the direction of movement and the second laser beam and the means for cooling are moved at the same speed along the cutting line.
  • the second laser beam is moved simultaneously with the coolant along the cutting line L, the second laser beam and the coolant being directed to the same position on the surface of the glass pane stack. Due to the simultaneous heating and cooling, thermal stresses are generated particularly effectively, which leads to a smooth break along the cutting line L.
  • the second laser is preferably moved once in the focal plane of the lower surface of the glass pane stack along the cutting line L and moved a further time in the focal plane of the upper surface of the glass pane stack along the cutting line L.
  • the second laser is preferably first moved in the area of the lower surface and then in the area of the upper surface, so that the lower piece of glass is first separated out and then the upper piece of glass is separated out.
  • two lasers of the second laser type are used, the second laser being focused from above the stack of glass panes onto the upper surface and the further laser of the second laser type being focused on the lower surface of the stack of glass panes, so that the heating is particularly effective takes place effectively over the entire stack of glass panes. If both lasers of the type of the second laser are moved simultaneously along the cutting line L, the process time can advantageously be reduced.
  • the stack of glass panes is heated along the cutting line by the laser radiation from the second laser. It is therefore particularly suitable for laser radiation with a wavelength for which the glass panes have a high absorption coefficient. For this reason, laser radiation in the mid-infrared range is particularly suitable.
  • the second laser has, for example, a wavelength of 800 nm to 20 pm, preferably from 1 pm to 20 pm, particularly preferably from 5 pm to 15 pm.
  • a CO2 laser typically with a wavelength of 9.4 pm or 10.6 pm, is particularly suitable. Good results are also achieved with a Nd: YAG laser, for example. However, a diode laser or solid-state laser, for example, can also be used.
  • the laser for generating the second laser beam is preferably operated in continuous wave mode (CW). It has been shown that good heating of the glass layer is achieved in this way. In addition, continuous wave operation is technically easier to achieve than pulsed operation.
  • CW continuous wave mode
  • the laser beam of the second laser is preferably focused on a plane by means of an optical element or system, a round beam profile preferably being generated.
  • the diameter of the beam profile in the focal plane is preferably from 1 mm to 10 mm.
  • Other beam profiles, for example elongated, for example oval, can also be used.
  • the second laser is preferably moved over the glass surface at a speed of 1 m / min to 30 m / min, particularly preferably 5 m / min to 20 m / min, very particularly preferably 10 m / min to 15 m / min. This achieves particularly good results.
  • the power of the second laser beam is preferably from 30 W to 1 kW, for example from 50 W to 100 W. With such powers, sufficient heating of the glass layer can be achieved. However, significantly higher outputs can also be used.
  • the movement of the first and second laser beam and a coolant along the cutting line can in principle take place by moving the glass pane stack and / or by moving the laser and / or the coolant.
  • Laser scanning devices known per se are suitable for moving the laser beams over a (in particular stationary) glass pane stack, in the simplest case one or more tiltable mirrors.
  • the laser radiation can also be moved, for example, by moving an optical waveguide, for example a glass fiber, over the stack of glass panes.
  • it can be simpler and therefore preferred to leave the first and second laser beams and the coolant stationary and only to move the stack of glass panes.
  • the surface of the glass pane stack is preferably cooled after the heating or during the heating. As a result of the heating and cooling, thermal stresses are generated along the cutting line, which lead to the desired breakage.
  • the removal of the glass pieces from the opening can also be supported by applying a vacuum.
  • the cooling is preferably carried out by subjecting the glass surface to a gaseous coolant along the cutting line.
  • the invention is not limited to specific coolants.
  • Preferred coolants are cooled gas because such cooling is easy to implement and inexpensive. Suitable gases are, for example, carbon dioxide or nitrogen or normal compressed air.
  • the coolant is preferably applied to the glass surface along the cutting line by means of a nozzle.
  • the nozzle is preferably moved over the glass surface at the same speed and at the same position or just behind the second laser.
  • the time difference between the heating of the glass pane stack by means of laser radiation and the cooling (“quenching”) of the glass pane stack is preferably from 0 ms to 500 ms. In this way, particularly suitable thermal stresses are generated, which lead to an effective break with clean break edges.
  • the opening is preferably positioned on the edge of the panes so that the opening corresponds to a lateral recess. In this way, thermal stresses generated during the two-stage process can be diverted to one side and the glass pieces can break independently. In the case of an opening that is completely surrounded by glass, the thermal stresses can otherwise lead to damage to the glass panes.
  • the glass panes can be thermally or chemically toughened, partially toughened or not toughened.
  • the type of glass pane is not limited to a specific type of glass. Rather, the method according to the invention can in principle be applied to glass panes of any composition.
  • the glass panes contain, for example, soda-lime glass or borosilicate glass.
  • the invention further comprises a method for producing a laminated glass pane with a through opening.
  • the procedure consists of the following steps: d) Two glass panes become a stack of glass panes from an upper one
  • One of the glass panes of the laminated glass is preferably subjected to a bending process before lamination.
  • both glass panes are subjected to a bending process. This is particularly advantageous in the case of sharp bends in several directions in space (so-called three-dimensional bends).
  • one of the glass panes is not pre-bent. This is particularly advantageous in the case of glass panes with very small thicknesses, since they have a film-like flexibility and can thus be adapted to the pre-bent glass pane without having to be pre-bent itself.
  • the glass panes can be bent individually.
  • the glass panes are preferably bent congruently together (i.e. at the same time and using the same tool), because this means that the shape of the panes is optimally matched to one another for the subsequent lamination.
  • the disks are preferably bent before the laser processing in step e). If an electrically conductive layer is to be applied to the panes, this is deposited on the desired pane surfaces before bending.
  • the upper glass pane and / or the lower glass pane are first provided with an electrically conductive layer, for example by means of magnetron sputtering.
  • the two glass panes are bent together congruently and made available in accordance with step d). Only then does the laser processing take place in accordance with step e). Since the panes have already reached their final bending point, a 3D laser process is used. This has the advantage that the opening can be produced in its final dimensions and an effect of the bending process on the opening does not have to be taken into account.
  • the thermoplastic intermediate layer is preferably provided as a film.
  • the laminated glass is produced by lamination using customary methods known per se to the person skilled in the art, for example autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calender processes, vacuum laminators or combinations thereof.
  • the two panes of glass are usually connected under the action of heat, vacuum and / or pressure.
  • the thicknesses for the pane provided as the inner pane are generally in the range from 0.3 mm to 2.5 mm and for the pane provided as the outer pane in the range from 0.8 mm up to 2.5 mm.
  • the composite pane is a windshield, the thickness of the outer pane being between 1.4 mm and 2.1 mm and the thickness of the inner pane being between 0.8 mm and 1.8 mm.
  • the invention further includes the use of a composite pane according to the invention with an electrical attachment integrated in a recess as vehicle glazing, in particular a windshield, roof window, side window or rear window.
  • FIG. 1a shows a plan view of a stack of glass panes which has been provided with an opening using the method according to the invention
  • Fig. 1b shows a cross section through a possible stack of glass panes along the line A - A ‘in Figure 1a,
  • FIG. 1c shows a cross section through a possible stack of glass panes along the line A - A ‘in FIG. 1a,
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention on the basis of three cross sections through a stack of glass panes along the line A - A ‘in FIG. 1a during the method,
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the method according to the invention on the basis of three cross sections through a stack of glass panes along the line B - B ‘in FIG. 1a during the method,
  • FIG. 4a shows a plan view of a laminated glass pane produced with a method according to the invention and FIG. 4b shows a cross section through the laminated glass pane from FIG. 4a along the line C - C '.
  • FIG. 1 a shows a plan view of a stack of glass panes 1 consisting of a lower pane of glass 4 and an upper pane of glass 3 made of soda-lime glass.
  • An opening 6 goes through both glass panes 3 and 4.
  • the glass panes 3 and 4 are arranged congruently with one another, so that the opening 6 in both glass panes 3 and 4 are at exactly the same point.
  • the contour of the opening 6 is given by the cutting line L and corresponds to an isosceles trapezoidal shape, the base and the legs of the trapezoid having a length of 1.5 cm and the side of the trapezoid opposite the base having a length of 0.7 cm.
  • the opening 6 is arranged in the middle of the glass panes 3 and 4 of the glass pane stack 1 and not at the edge of the pane in the form of a lateral recess, as shown in FIG. 4a.
  • the opening 6 has the shape of a hole which passes through all the panes of the stack 1 and whose cross-section is trapezoidal.
  • Figures 1b and 1c show different design variants of the basic structure of the glass stack 1 according to Figure 1a in detail.
  • FIG 1b shows a possible cross section of the basic structure according to Figure 1a along the section line A - A ‘.
  • the glass pane stack 1 has an upper surface I and a lower surface IV.
  • the upper glass sheet 3 has an upper surface I, which is identical to the upper surface of the glass sheet stack 1, and a lower surface II.
  • the lower glass sheet has an upper surface III and a lower surface IV which is identical to the lower surface of the stack of glass sheets.
  • a separating agent 12 in the form of a powder based on polymethyl methacrylate is located between the glass panes 3 and 4. The separating agent 12 prevents the glass panes 3 and 4 from sticking together so strongly that they cannot be separated afterwards. The release agent 12 does not interfere with the method according to the invention.
  • the thickness of the release agent layer is shown greatly exaggerated for the sake of clarity.
  • the lower glass sheet 4 has a thickness of 1.6 mm and the upper glass sheet 3 has a thickness of 2.1 mm.
  • the glass pane stack 1 thus has a thickness of 3.7 mm, since the separating means 12 is not taken into account.
  • the opening 6 has been produced, for example, by a two-stage laser process, as shown in FIG.
  • the opening has an inner edge K which runs along the cutting line L and goes through the entire thickness of the glass pane stack 1.
  • the inner edge K does not have any step and is particularly smooth thanks to the production using a laser process, so that subsequent grinding or polishing is not necessary.
  • the opening 6 has an upper limit of the inner edge Ko, which is in the plane of the upper Surface of the glass pane stack I is and a lower limit of the inner edge Ku, which lies in the plane of the lower surface of the glass pane stack IV.
  • the upper limit of the inner edge Ko and the lower limit of the inner edge Ku are arranged without offset, that is, the opening 6 is just as large in the area of the upper surface of the glass pane stack I as in the area of the lower surface of the glass pane stack IV Housing for add-on parts with a straight outer edge can be used perfectly.
  • Figure 1c shows a further possible cross section of the basic structure according to Figure 1a along the section line A - A ‘.
  • the structure is essentially the same as for FIG. 1b.
  • the structure differs in the execution of the inner edge K of the opening 6, which is inclined in this example.
  • the variant shown is preferably produced by a laser cutting process, as described in FIG. 2, for example.
  • the upper boundary of the inner edge Ko in the area of the upper surface of the glass pane stack I is offset by 250 ⁇ m compared to the lower boundary of the inner edge Ku.
  • the offset s between the upper and lower boundaries of the inner edge is 250 ⁇ m, so that the opening 6 in the area of the lower surface of the glass pane stack IV is larger than in the area of the upper surface of the glass pane stack I.
  • the beveled opening in the inner edge can also be used to later attach a housing for an attachment.
  • FIG. 2 shows three cross sections through a stack of glass panes along the line AA in FIG. 1a during a possible execution of the method according to the invention.
  • the opening 6 in FIG. 2 has not yet been completely produced.
  • the cross-sections a), b1) and b2) represent method steps a) and b) of the method according to the invention.
  • Method step c) is not shown in the illustration.
  • the method is carried out on a stack of glass panes 1 as shown in FIG. 1b.
  • the finished glass pane stack 1 with opening 6 is shown in FIG. 1b.
  • the opening 6 is produced in the example by laser cutting.
  • a laser 10 is focused from above the glass pane stack 1 through the entire thickness of 3.7 mm onto the lower surface of the glass pane stack IV.
  • the focusing from above through the stack downwards enables the laser to be processed in stages, since the transparency is lost in a laser-treated plane.
  • a comparatively thick stack of glass panes can be processed with the laser and an opening precisely at the same point in two glass panes in a single process be generated.
  • the lower surface of the glass pane stack corresponds to a lower plane E1.
  • the laser is a pulsed nanosecond laser with a wavelength of 532 nm, for example an Nd: YAG laser.
  • the laser 10 is first focused in the lower plane E1 and moved along the cutting line L.
  • step b1) it is shown how it is then focused in an overlying plane E2 arranged further above.
  • the distance d between the two successive planes E1 and E2 in the vertical direction is 25 pm.
  • the distance d between two successive planes is preferably always the same during the entire process relating to a stack of glass panes. This provides particularly even edges and simplifies the process.
  • step b2) it is shown that the laser 10 is focused in the plane of the upper surface of the glass pane stack I. The laser 10 has thus passed through the entire thickness of the glass pane stack 1 along the cutting line L.
  • the focusing on the lower surface IV in the first step and on the upper surface I in the last step provides particularly easy-to-remove pieces of glass 7.1 and 7.2.
  • the lower piece of glass 7.1 is first separated out by applying a vacuum and the upper piece of glass 7.2 is also separated out by applying a vacuum.
  • the edge K is straight in the example, that is, the glass pieces 7.1 and 7.2 can also be separated up and down at the same time by applying a vacuum, which reduces the production times. No further post-treatment of the edges of the opening is necessary after the separation, so that the panes 3 and 4 can be further processed directly to form a composite pane.
  • FIG. 3 shows three cross sections through a stack of glass panes along the line B - B ‘in FIG. 1a during a possible execution of the method according to the invention.
  • the opening 6 in FIG. 3 has not yet been completely produced.
  • the cross-sections a), b1) and c) represent the method steps a), b) and c) of the method according to the invention.
  • the method is carried out on a glass pane stack 1 as shown in FIG. 1b along the line A-A ‘.
  • the finished glass pane stack 1 with opening 6 is shown in FIG. 1b.
  • the opening 6 is produced in the example by a two-stage laser process.
  • the arrows shown in the figure indicate the direction of movement of the laser.
  • the first laser 10 is initially focused on a lower plane E1 in the interior of the lower glass pane 4.
  • the first laser 10 is a pulsed laser with a pulse length of, for example, 10 ps, a pulse repetition frequency of, for example, 25 kHz, a power of, for example, 50 W and a wavelength of, for example, 1064 nm Q-switched solid-state laser, especially diode-pumped solid-state laser.
  • the glass panes 3 and 4 are largely transparent at the wavelength of the first laser.
  • the highly concentrated laser radiation leads to internal modifications of the glass material, so-called "filaments". These modifications are restricted to the interior of the glass; the surfaces of the glass pane stack I, IV are not changed or damaged.
  • the material modifications are lined up along the cutting line L.
  • the local weakening of the glass layer associated with the material modifications defines the cutting line L as the predetermined breaking point.
  • Each filament is generated by a train of pulses from the first laser 10.
  • the separate pulse trains each contain, for example, 5 pulses and are generated with a so-called burst generator.
  • the first laser 10 is focused on an overlying plane E2.
  • the material modifications that have already taken place in the underlying plane E1 change the transparency of the glass panes 3, 4 for the first laser 10.
  • the processing therefore takes place in the vertical direction from bottom to top.
  • the distance between two superimposed levels is about 2 mm.
  • the first laser 10 can therefore only be moved in two planes E1 and E2 along the cutting line L within the glass pane stack 1.
  • the levels E1 and E2 are arranged in the lower and the upper glass pane, respectively. A particularly good separation in the two glass panes 3, 4 is achieved in this way.
  • the second laser 11 is, for example, the beam of a CO2 laser in continuous wave operation with a wavelength of 10.6 ⁇ m and a power of 50 W.
  • the second laser 11 is focused on the glass surface I with a round beam profile. On the glass surface I, the profile has a diameter of 5 mm, for example.
  • the second laser 11 is then focused on the lower glass surface IV, so that both glass panes 3 and 4 are heated by the second laser 11, whereby the entire glass pane stack 1 is heated along the cutting line L.
  • a further laser which has the same properties as the second laser 11, can also be focused from below the glass pane stack 1 onto the lower surface IV.
  • the process time can be shortened if the second laser 11 and the further laser are moved simultaneously along the cutting line.
  • a nozzle 13 is moved along the cutting line L and directed onto the surfaces of the stack of glass panes.
  • the second laser 11 and the nozzle 13 move at the same speed.
  • a coolant for example compressed air, is applied to the stack of glass panes by means of the nozzle 13.
  • the laser 11 and the nozzle 13 are preferably on directed the same position on the surface.
  • the rapid cooling of the heated glass panes 3, 4 leads to thermal stresses which lead to breakage of the glass panes 3 and 4 along the cutting line L.
  • the area that has already cooled is shown in the drawing by a dark shade. As has been shown, the breakage of the glass layer occurs automatically due to the thermal stresses. Active breaking by exerting pressure can therefore be dispensed with.
  • nozzle 13 which cools the upper surface of the stack of glass sheets. Another nozzle 13 is preferably directed from below the glass pane stack 1 onto the lower surface IV of the glass pane stack.
  • FIGS. 4a and 4b show a top view and a cross section of a possible embodiment of a composite pane 2 with a through opening 6, a housing 5 for an electrical attachment being inserted into the opening.
  • FIG. 4 a shows a plan view of the composite pane 2 comprising an upper pane 3 and a lower pane 4, which are laminated to one another via a thermoplastic intermediate layer 9.
  • the composite pane 2 is used as a windshield of a motor vehicle.
  • the upper disk 3 is provided as an outer disk 3 and the lower disk 4 is provided as an inner disk. Both panes are made of soda-lime glass.
  • the thermoplastic intermediate layer 9 is a polyvinyl butyral film with a thickness of 0.76 mm measured before the lamination process.
  • the composite pane 2 has an opening 6 in which a housing 5 for an electrical attachment is inserted.
  • the opening is in the form of a lateral recess.
  • the housing is a polymer housing and can be inserted into the opening 6.
  • the polymer housing is flush with the outer pane 3. This is not absolutely necessary and can also be designed in such a way that the polymer housing protrudes beyond the outer pane 3.
  • thermoplastic intermediate layer (9) thermoplastic intermediate layer

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Öffnung (6) in einem horizontal gelagerten Glasscheibenstapel (1) durch eine Laserbehandlung, wobei der Glasscheibenstapel (1) eine obere Glasscheibe (3) und eine untere Glasscheibe (4) umfasst, die Öffnung (6) durch die gesamte Dicke des Glasscheibenstapels (1) hindurchgeht und der Glasscheibenstapel (1) eine Dicke von mindestens 2,5 mm hat, wobei das Verfahren umfasst: a) Fokussieren eines Lasers (10) von oberhalb des Glasscheibenstapels (1) durch die Dicke des Glasscheibenstapels (1) hindurch auf eine untere Ebene, b) Wiederholtes Bewegen des Lasers (10) entlang einer Schnittlinie (L), wobei der Fokus des Lasers (10) mit jeder Wiederholung auf einer weiter oben angeordneten Ebene liegt, c) Entfernen der durch die Schnittlinie (L) begrenzten Glasstücke (7.1, 7.2) aus der unteren Glasscheibe (4) und der oberen Glasscheibe (3) unter Freilegung der Öffnung (6).

Description

Verfahren zum Erzeugen einer Öffnung in einem Glasstapel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Öffnung in einem Glasscheibenstapel durch eine Laserbehandlung, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe und die Verwendung einer Verbundglasscheibe hergestellt mit dem Verfahren.
Moderne Verglasungen sind mit einer Vielzahl von elektrisch steuerbaren Anbauteilen, wie Sensoren, Detektoren, Empfangs- oder Beleuchtungseinheiten ausgestattet. Als Beispiele derartiger Anbauteile sind insbesondere im Automobilbereich Kamerasysteme, Regensensoren, Antennen und dekorative oder funktionale Beleuchtungselemente zu nennen. Mit wachsender Beliebtheit diverser Assistenzsysteme (ADAS, advanced driver assistance Systems) steigt auch die Anzahl elektrisch steuerbarer Anbauteile im Kraftfahrzeug. Diese müssen aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen geschützt werden und sind in der Regel hinter der Wndschutzscheibe des Kraftfahrzeugs im Fahrgastraum platziert. Einige dieser Assistenzsysteme erfordern die Anbringung in einer Öffnung in der Scheibe, um optische Beeinträchtigung durch das davorliegende Glas zu vermeiden. Im Fall von Verbundscheiben, die aus mehreren einzelnen Glasscheiben bestehen, ist es erforderlich, dass die Öffnung in allen Glasscheiben an exakt derselben Position liegt. Ansonsten entstehen störende Kanten, die die Anbringung und exakte Positionierung eines Assistenzsystems oder eines entsprechenden Gehäuses verhindern oder erschweren.
In der US20070111481 A1 wird ein Lasertrennverfahren für das zerschneiden von Silizium- Wafern aus dem Bereich der Halbleiterindustrie beschrieben. Die Erzeugung einer Öffnung in einem Glasscheibenstapel wird nicht thematisiert.
In der WÖ2018085284 ist ein Verfahren zum Schneiden eines Glasscheibenlaminats offenbart, bei dem die Ränder einer laminierten Scheibe bearbeitet werden können.
In der WÖ2019105855 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einem elektrischen Anbauteil offenbart, wobei das Problem der exakten Positionierung einer durchgehenden Öffnung in den zwei einzelnen Glasscheiben der Verbundglasscheibe nicht behandelt wird.
Es besteht demnach Bedarf an einem Verfahren zur Erzeugung einer Öffnung in zwei Glasscheiben an exakt der gleichen Position. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen einer durchgehenden Öffnung in mehreren Glasscheiben an genau der gleichen Position bereitzustellen. Das Verfahren soll insbesondere auch für dreidimensional gebogene Glasscheiben anwendbar sein. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einer durchgehenden Öffnung bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Öffnung in einem Glasscheibenstapel gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe sowie deren Verwendung gehen aus weiteren unabhängigen Ansprüchen hervor. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das Verfahren betrifft die Erzeugung einer Öffnung in einem horizontal gelagerten Glasscheibenstapel durch eine Laserbehandlung. Der Glasscheibenstapel umfasst eine obere Glasscheibe und eine untere Glasscheibe. Die Begriffe oben und unten beziehen sich dabei auf die Position im Glasscheibenstapel. Die obere Glasscheibe und die untere Glasscheibe sind flächig gestapelt. Das bedeutet, dass die Glasscheiben lose übereinandergelegt sind, ohne dass zwischen ihnen eine feste Verbindung besteht durch zum Beispiel eine Klebemasse oder eine Folienschicht. Die Öffnung geht durch die gesamte Dicke des Glasscheibenstapels hindurch und geht somit durch die obere Glasscheibe und durch die untere Glasscheibe hindurch. Der Glasscheibenstapel hat eine Dicke von mindestens 2,5 mm. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Ein Laser wird von oberhalb des Glasscheibenstapels durch die Dicke des Glasscheibenstapels hindurch auf eine untere Ebene fokussiert. b) Der Laser wird wiederholt entlang einer Schnittlinie L bewegt, wobei der Fokus des Lasers mit jeder Wiederholung auf einer weiter oben angeordneten Ebene liegt. c) Die durch die Schnittlinie begrenzten Glasstücke werden aus der unteren Glasscheibe und der oberen Glasscheibe unter Freilegung der Öffnung entfernt.
Da der Laser von oberhalb des Glasscheibenstapels durch beide Glasscheiben hindurch zunächst auf eine untere Ebene und dann auf eine weiter oben angeordnete Ebene fokussiert wird, kann so ein Glasscheibenstapel von mehr als 2,5 mm Dicke mit dem Laser bearbeitet werden und eine durchgehende Öffnung erzeugt werden. Die Bearbeitung in mehreren Ebenen von unten nach oben hat den Vorteil, dass das unbearbeitete Glas in den oberen Ebenen transparent ist und der Laser durch diese unbearbeiteten Ebenen hindurch auf eine darunterliegende Ebene fokussieren kann. Nach der Bearbeitung durch den Laser verliert das Glas an der betreffenden Stelle an Transparenz und ist damit nicht mehr durchlässig für den Laser. Somit wird die Erzeugung einer Öffnung in zwei Glasscheiben mit einem Laser möglich, was im Vergleich mit herkömmlichen mechanischen Verfahren zu einer verbesserten Qualität der Kanten führt. Die Bearbeitung mit dem Laser ermöglicht zudem Öffnungen jeglicher Geometrie auch in geringen Abständen zueinander, wie zum Beispiel im Abstand von weniger als 5 mm.
Horizontal gelagert bedeutet, dass der Stapel so gelagert ist, dass er mit seiner unteren Oberfläche auf einem Tisch oder einer ähnlichen Unterlage aufliegt und nicht auf einer seiner Kanten steht. Die Ebene der Oberfläche einer Glasscheibe ist dabei im Wesentlichen parallel zum Boden oder in einem Winkel von kleiner als 45° zum Boden ausgerichtet. Der Boden ist dabei der Boden der Umgebung in der das Verfahren durchgeführt wird, also zum Beispiel der Boden einer Fabrikhalle. Eine untere Glasscheibe ist näher am Tisch oder Unterlage als eine obere Glasscheibe.
Bevorzugt besteht der Glasscheibenstapel aus genau einer unteren Glasscheibe und einer oberen Glasscheibe. Alternativ kann der Glasscheibenstapel auch drei oder mehr Glasscheiben umfassen. Im Falle von genau zwei Glasscheiben hat der Glasscheibenstapel eine obere Glasscheibe mit einer ersten Oberfläche (I) und einer zweiten Oberfläche (II) und eine untere Glasscheibe mit einer dritten Oberfläche (III) und einer vierten Oberfläche (IV). Die erste Oberfläche ist dabei die obere Oberfläche des Glasscheibenstapels und liegt frei. Die vierte Oberfläche ist die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels und liegt ebenfalls frei. Während des Verfahrens liegt die vierte Oberfläche zum Beispiel auf einem Tisch oder einem Gestell auf. Die zweite Oberfläche der oberen Glasscheibe weist zur dritten Oberfläche der unteren Glasscheibe und liegt somit innerhalb des Glasscheibenstapels. Die Dicke des Glasscheibenstapels entspricht der Summe der Dicke der einzelnen Glasscheiben.
Alle Glasscheiben des Glasscheibenstapels sind bevorzugt kongruent zueinander angeordnet. Somit wird die Öffnung an exakt derselben Position in allen Glasscheiben erzeugt und bei einem späteren Laminierungsschritt entsteht eine einzige durchgehende stufenlose Öffnung. Bevorzugt ist mindestens eine der Glasscheiben dreidimensional gebogen. Bei zwei Glasscheiben sind die obere Glasscheibe und / oder die untere Glasscheibe dreidimensional gebogen. Die Laserbearbeitung ermöglicht das Erzeugen der Öffnung in dreidimensional gebogenen Glasscheiben. Insbesondere in Verbindung mit dreidimensional gebogenen Scheiben ist es schwierig, ein Loch in zwei Scheiben exakt an derselben Stelle zu positionieren. Daher bietet das erfindungsgemäße Verfahren in diesem Fall einen besonderen Vorteil, da aufgrund der Anordnung der Glasscheiben zu einem Stapel während der Erzeugung der Öffnung, die Öffnung sich ohne einen ungewollten Versatz über die gesamte Dicke des Stapels erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die obere Glasscheibe mit ihrer zweiten Oberfläche auf der dritten Oberfläche der unteren Glasscheibe auf, wobei bevorzugt ein Trennmittel zwischen der zweiten Oberfläche und der dritten Oberfläche angeordnet ist. Geeignete Trennmittel sind dem Fachmann bekannt. Dies können zum Beispiel polymerbasierte pulverförmige Trennmittel sein, die üblicherweise für den Transport und die Lagerung von Glas verwendet werden. Die Trennmittel verhindern ein Aneinanderkleben der Scheiben und ermöglichen die zerstörungsfreie T rennung der Glasscheiben nach Beendigung des Verfahrens.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke des Glasscheibenstapels zwischen 2,5 mm und 15 mm, bevorzugt zwischen 2,6 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 2,7 mm und 6 mm. Im Bereich dieser Dicken liefert das Verfahren besonders gute Ergebnisse. Die Dicke des Glasscheibenstapels bestimmt sich aus der Summe der Dicken der einzelnen Glasscheiben ohne ein möglicherweise vorhandenes Trennmittel.
Die Fläche der Öffnung ist bevorzugt kleiner als 225 cm2, besonders bevorzugt kleiner als 25 cm2, insbesondere kleiner als 10 cm2. Derartig kleine Aussparungen ermöglichen eine optisch besonders unauffällige Integration von Anbauteilen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Kontur der Öffnung Krümmungsradien von kleiner 2 mm auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Abstand unterschiedlicher Öffnungen kleiner 5 mm. Solche Werte sind mit mechanischen Bruchmethoden nicht zu erreichen.
Die Glasscheiben können teilvorgespannt oder nicht vorgespannt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Entfernen der durch die Schnittlinie L begrenzten Glasstücke durch Anlegen eines Vakuums an die Glasstücke erreicht. Bevorzugt wird dabei zunächst das als untere Glasstück bezeichnete Glasstück der unteren Glasscheibe entfernt. Dies erfolgt bevorzugt durch Anlegen eines Vakuums an der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels. Anschließend wird das obere Glasstück aus der oberen Glasscheibe entfernt. Dies erfolgt bevorzugt ebenfalls durch Anlegen eines Vakuums von unterhalb des Glasscheibenstapels. Dies hat den Vorteil, dass dieselbe Vorrichtung für beide Glasstücke verwendet werden kann. Alternativ bevorzugt erfolgt die Entfernung des oberen Glasstücks durch Anlegen eines Vakuums an die obere Oberfläche des Glasscheibenstapels. Dies hat den Vorteil, dass das obere Glasstück bei der Entfernung durch die Öffnung nicht die Innenkante der Öffnung im Bereich der unteren Glasscheibe beschädigen kann. Zudem kann die Entfernung des oberen Glasstücks zeitlich überlappend mit der Entfernung des unteren Glasstücks erfolgen, was wiederum eine Zeitersparnis im Prozess bedeutet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Öffnung durch Lasertrennen unter Verwendung eines gepulsten Lasers, bevorzugt eines gepulsten Nanosekundenlasers, erzeugt. Dabei werden Werkstück und Laser relativ zueinander so bewegt, dass mehrere aufeinanderfolgende Pulse auf dem Werkstück auftreffen und das Material des Werkstücks aufgeschmolzen und verdampft wird.
Der Laserstrahl durchdringt beim Trennen die zu bearbeitende Scheibe. Demnach wird bevorzugt eine Wellenlänge der Laserstrahlung gewählt, bei der die Glasscheiben im Wesentlichen transparent sind. Die Glasscheiben weisen bei der verwendeten Laserwellenlänge bevorzugt eine Transmission von mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90% auf. Für übliche Glasscheiben kann ein Laser im sichtbaren, im nahen UV- Bereich oder im IR-Bereich verwendet werden, beispielsweise im Bereich von 300 nm bis 2500 nm, bevorzugt von 300 nm bis 1100 nm, besonders bevorzugt von 300 nm bis 800 nm. In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Laser eine Wellenlänge von 400 nm bis 600 nm auf, bevorzugt von 500 nm bis 550 nm, beispielsweise 532 nm. Das ist zum einen vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz üblicher Glasscheiben und zum anderen auf die kommerzielle Verfügbarkeit von geeigneten und kostengünstigen Lasersystemen. Der Laserstrahl wird bevorzugt durch einen Festkörperlaser mit Güteschaltung (G-Switch), besonders bevorzugt durch eine Nd:YAG-Laser erzeugt.
Bevorzugt wird der Laser beim Lasertrennen zunächst durch die Dicke des gesamten Glasstapels hindurch auf die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels fokussiert und die Laserbehandlung fortgeführt bis der Laser auf die obere Oberfläche des Glasscheibenstapels fokussiert ist. So werden besonders leicht heraustrennbare Glasstücke erhalten, was zu besonders gut definierten Innenkanten der Öffnung führt.
Bevorzugt liegt der Abstand beim Lasertrennen in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zur horizontalen Ebene des Glasscheibenstapels, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ebenen zwischen 20 pm und 50 pm, bevorzugt zwischen 25 pm und 30 pm. So wird eine besonders gute Trennung entlang der Schnittlinie L erzielt, was wiederum zu einer gut definierten Innenkante der Öffnung führt.
Die Wiederholrate (Pulsfrequenz) des Laserstrahls beträgt beim Trennen bevorzugt von 10 kHz bis 1 MHz, besonders bevorzugt von 20 kHz bis 500kHz, bevorzugt von höchstens 100 kHz, beispielsweise 25 kHz oder 100 kHz. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. Prinzipiell können aber auch deutlich höhere Pulsfrequenzen verwendet werden, beispielswiese bis zu 100 MHz.
Die Leistung des Lasers zur Erzeugung des Laserstrahls beträgt beim Trennen bevorzugt von 5 W bis 200 W, besonders bevorzugt von 20 W bis 100 W. Die Pulsenergie beträgt bevorzugt von 40 pJ bis 4000 pJ, besonders bevorzugt 80 pJ bis 1200 pJ.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers entlang der Schnittlinie (Kontur der Durchgangsöffnung) beträgt bevorzugt von 500 mm/s bis 5000 mm/s, bevorzugt 1000 mm/s bis 4500 mm/s.
Der Laserstrahl wird bevorzugt mittels eines optischen Elements oder Systems auf die Glasoberfläche fokussiert. Die Ausdehnung des Fokus senkrecht zur Strahlungsrichtung kann kleiner oder gleich 50 pm, bevorzugt kleiner oder gleich 30 pm, beispielsweise 10 pm oder auch weniger betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Laserbehandlung durch Lasertrennen durchgeführt und die Innenkante K der Öffnung abgeschrägt. Das bedeutet, dass die obere Begrenzung der Innenkante Ko im Bereich der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels um 100 pm bis 500 pm, bevorzugt um 150 pm bis 350 pm in Richtung des Inneren der Öffnung versetzt ist im Vergleich zur unteren Begrenzung der Innenkante Ku im Bereich der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels. Die Öffnung ist dabei im Bereich der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels größer als im Bereich der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels. Dies hat den Vorteil, dass das untere und das obere Glasstück unter Einwirkung der Schwerkraft aus der Öffnung herausfallen. Dies kann durch Anlegen eines Vakuums unterstützt werden. Dabei ergibt sich eine vorteilhafte Abschrägung der Innenkante der Öffnung, die auch zur Befestigung von späteren Anbauteilen genutzt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Laserbehandlung durch Lasertrennen durchgeführt und die Öffnung ist vollständig innerhalb der Fläche des Glasscheibenstapels angeordnet ist. Das heißt sie hat die Form eines Lochs und geht durch alle Scheiben des Stapels hindurch. Der Querschnitt der Öffnung / des Lochs kann jegliche geometrische Form haben, wie zum Beispiel kreisförmig, oval, eckig, rechteckig, trapezförmig oder quadratisch. In Verbindung mit dem Lasertrennen ist diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft, da nur geringe Spannungen im Bereich der Öffnung auftreten, die bei der Wahl anderer Verfahren, die auf der Einbringung thermischer Spannungen führen, zu einer Beeinträchtigung des umgebenden Glases führen könnten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Laserbehandlung durch Lasertrennen durchgeführt und die Öffnung ist am Rand der Scheibe in Form einer seitlichen Ausnehmung ausgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Laserbehandlung mit einem ersten Laser und einem zweiten Laser durchgeführt. Dabei werden die Schritte (a) und (b) mit einem ersten gepulsten Laser mit einer Pulslänge von kleiner als 100 ps zur Erzeugung von Filamenten durchgeführt, wobei in Schritt (c) ein zweiter Laser im Dauerstrichbetrieb mit einer Wellenlänge von 1 pm bis 20 pm zur Erwärmung der Glasscheiben entlang der Schnittlinie L bewegt wird. Bevorzugt wird in Schritt (c) der Glasscheibenstapel entlang der Schnittlinie gekühlt. Alternativ bevorzugt wird der Glasscheibenstapel entlang der Schnittlinie L nicht gekühlt. Dies vereinfacht das Verfahren und die benötigte Vorrichtung. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das Schneiden ohne mechanische Bearbeitungsschritte (wie Brechen durch mechanischen Druck) durchgeführt werden kann. Auch hier kann die Entfernung der Glasstücke durch Anlegen von Vakuum unterstützt werden. Das Verfahren ist auch für eine automatisierte Bearbeitung gut geeignet. Das Kühlen erzeugt Spannungen im Glas, sodass das Herauslösen der Glasstücke besonders gut funktioniert. Da zum Brechen des Glases kein mechanischer Druck mit geeigneten Werkzeugen ausgeübt werden muss, können sehr kleine Krümmungsradien der Öffnung realisiert werden. Es hat sich gezeigt, dass Krümmungsradien von unter 2 mm problemlos hergestellt werden können, was bei einem mechanischen Bruch nicht zuverlässig möglich ist. Auch können mehrere Öffnungen mit nur geringem gegenseitigen Abstand realisiert werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst innere Materialmodifikationen in der Glasscheibe mit einem gepulsten Laser erzeugt. Diese Materialmodifikationen sind als sogenannte Filamente bekannt. Einzelne Filamente sind entlang der Schnittlinie aufgereiht und bevorzugt gegenseitig beabstandet. Was den Mechanismus der Filamenterzeugung angeht, gehen die Erfinder davon aus, dass aufgrund des nichtlinearen Kerr-Effekts eine Selbstfokussierung des Laserstrahls auftritt, wodurch eine höhere Leistungsdichte erreicht wird. Durch diese hohe Leistungsdichte entsteht das Filament in Folge von Multiphoton- Ionisierung, Feldionisierung und Elektronenstoßionisation. Das so erzeugte Elektronenplasma führt wiederum zu einer Defokussierung als Gegengewicht zur Selbstfokussierung. Das Wechselspiel von Fokussierung und Defokussierung beim Durchtritt der Laserstrahlung durch die Glasschicht zur Erzeugung eines Filaments führt dazu, dass jede Filamentstruktur eine Reihe von alternierenden fokussierenden und defokussierenden Stellen aufweist, die sich entlang der Strahlrichtung des Laserstrahls, bevorzugt senkrecht zu den Oberflächen der Glasschicht, erstreckt. Für eine detailliertere Diskussion des vermuteten Mechanismus sei auf US 2013/0126573 A1, insbesondere die Absätze [0043] bis [0048] verwiesen.
Die durch den ersten Laser erzeugten Materialmodifikationen umfassen insbesondere lokale Bereiche erhöhter Dichte, die durch die beschriebene Selbstfokussierung der Laserstrahlung entstehen.
Der erste Laser wird entlang einer gewünschten Schnittlinie bewegt. Dabei erzeugt der erste Laser entlang der Schnittlinie eine Materialschwächung, welche eine Sollbruchstelle für die weitere Bearbeitung bildet. Bevorzugt werden dabei die obere Oberfläche und die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels nicht beschädigt, also nicht mit einem Kratzer, einer Kerbe oder ähnlichem versehen. Der erste Laser führt bevorzugt nicht zu einer Materialabtragung an der oberen und unteren Oberfläche. Stattdessen erzeugt der Laser eine Aneinanderreihung von mikrostrukturellen Materialmodifikationen im Inneren der Glasscheibe entlang der Schnittlinie, sogenannte „Filamente“. Jedes dieser Filamente wird von einer Reihe von Laserpulsen erzeugt. Durch eine geeignete Steuerung der Laserstrahlung werden während der Bewegung des Lasers entlang der Schnittlinie in geeigneten, in der Regel periodischen Abständen solche Reihen von Laserpulsen auf die Glasschicht abgegeben. Eine solche Reihe von Laserpulsen wird häufig auch als Pulszug ( ulse train) oder pulse burst bezeichnet. Jeder Pulszug erzeugt ein Filament in der Glasschicht. So bildet sich eine Aneinanderreihung von Filamenten entlang der Schnittlinie aus, wobei benachbarte Filamente einen Abstand zueinander aufweisen. Methoden zur Erzeugung solcher beabstandeter Pulszüge sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise mittels eines sogenannten Burst Generator. Durch Bewegen der gepulsten Laserstrahlung wird eine Spur solcher gegenseitig beabstandeter Filamente entlang der Schnittlinie erzeugt, wodurch die Sollbruchlinie entsteht. Die Glasscheiben werden durch die Filamente gleichsam perforiert. Die Materialmodifikation kann als eine lokale Dichteerhöhung, welche mit einem unterschiedlichen Brechungsindex einhergeht, angesehen werden.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Fokus des ersten Lasers zunächst in einer unteren Ebene zwischen der unteren Oberfläche und der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels positioniert, bevor er entlang der Schnittlinie bewegt wird. Anschließend wird der Fokus des ersten Lasers in einer oberen Ebene zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Ebene positioniert und dann entlang der Schnittlinie bewegt. Die einzelnen Ebenen müssen nicht in der Mitte der Dicke einer Glasscheibe positioniert sein. Bevorzugt befindet sich die Fokusebene des Lasers jeweils einmal in jeder Glasscheibe des Glasscheibenstapels. So werden besonders gute Trennungen der unteren und der oberen Glasstücke erzielt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der erste Laser ein gepulster Laser mit einer Pulslänge von kleiner 10 ps, bevorzugt kleiner 1 ps erzeugt, besonders bevorzugt kleiner 500 fs. Solch kurze Pulse sind besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Selbstfokussierung der Strahlung.
Da für die Erzeugung der inneren Materialmodifikationen das Durchdringen der Glasscheiben mit Laserstrahlung wesentlich ist, wird bevorzugt eine Wellenlänge der Laserstrahlung gewählt, bei der die Glasscheiben im Wesentlichen transparent sind. Die Glasscheiben weisen bei der verwendeten Laserwellenlänge bevorzugt eine Transmission von mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90% auf. Für übliche Glasscheiben kann ein Laser im sichtbaren, im nahen UV-Bereich oder im IR-Bereich verwendet werden, beispielsweise im Bereich von 300 nm bis 2500 nm, bevorzugt von 300 nm bis 1200 nm, besonders bevorzugt von 350 nm bis 1100 nm, beispielsweise von 1064 nm. Das ist zum einen vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz üblicher Glasschichten und zum anderen auf die kommerzielle Verfügbarkeit von geeigneten und kostengünstigen Lasersystemen. Der erste Laserstrahl wird bevorzugt durch einen Festkörperlaser mit Güteschaltung (Q-Switch) erzeugt.
Die Wiederholrate (Pulsfrequenz) des ersten Lasers beträgt bevorzugt von 10 kHz bis 1 MHz, besonders bevorzugt von 20 kHz bis 500kHz, beispielsweise 25 kHz oder 100 kHz. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. Prinzipiell können aber auch deutlich höhere Pulsfrequenzen verwendet werden, beispielswiese bis zu 100 MHz.
Die Leistung des ersten Lasers beträgt bevorzugt von 5 W bis 200 W, besonders bevorzugt von 20 W bis 100 W. Die Pulsenergie beträgt bevorzugt von 4 pJ bis 500 pJ. Durch die Wahl von Pulsfrequenz und Leistung kann beeinflusst werden, bis zu welcher Materialtiefe sich die Filamente erstrecken. Bevorzugt sollten sich die Filamente über mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 50%, ganz besonders bevorzugt mindestens 60 % der Dicke der Glasschicht erstrecken ausgehend von der Oberfläche der Glasschicht, über welche die Laserstrahlung in die Glasschicht eindringt. Dann ist die Sollbruchstelle vorteilhaft ausgeprägt und die anschließende Materialtrennung effizient.
Bevorzugt liegt der Abstand in vertikaler Richtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fokusebenen des ersten Lasers in den Schritten (a) und (b) zwischen 1 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm. So wird eine besonders effiziente Materialtrennung erzielt und die Glasstücke lassen sich leicht entfernen.
Die bevorzugt periodisch auftretenden Reihen von Laserpulsen (Pulszüge), wobei jede Reihe ein Filament erzeugt, werden mit einer Wiederholrate von bevorzugt kleiner 1kHz, beispielsweise in einem Bereich von 200 Hz bis 800 Hz abgegeben. Jeder Pulszug besteht aus bevorzugt mindestens 5 Pulsen, beispielsweise im Bereich von 5 bis 15 Pulsen.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Lasers entlang der Schnittlinie beträgt bevorzugt von 100 mm/s bis 1500 mm/s, beispielweise von 500 mm/s bis 1200 mm/s.
Der erste Laserstrahl wird bevorzugt mittels eines optischen Elements oder Systems auf die Glasoberfläche fokussiert. Die Ausdehnung des Fokus senkrecht zur Strahlungsrichtung kann beispielsweise 10 pm oder auch weniger betragen.
Nachdem die Sollbruchlinie mit dem ersten Laser erzeugt wurde, wird der eigentliche Bruch der Glasscheiben mit einem zweiten Laser bewirkt. Der zweite Laser wird entlang der Schnittlinie über die erste Oberfläche bewegt, was zu einer Erwärmung der Glasscheiben im Bereich der Schnittlinie führt und anschließend zum Bruch der Glasscheiben entlang der Schnittlinie L. Der Glasscheibenstapel wird bevorzugt entlang der Schnittlinie gekühlt, wobei die Glasscheiben infolge der erzeugten thermischen Spannungen entlang der Schnittlinie brechen. Die Kombination von zweitem Laser und Abkühlung erzeugt Spannungen, um die Glasstücke aus dem Glasscheibenstapel besonders leicht zu lösen.
Die zeitliche Reihenfolge der Verfahrensschritte ist nicht so zu verstehen, dass die Bestrahlung mit dem ersten Laser entlang der gesamten Schnittlinie abgeschlossen sein muss, bevor die Bestrahlung mit dem zweiten Laser beginnt, oder dass die Bestrahlung mit dem zweiten Laser entlang der gesamten Schnittlinie abgeschlossen sein muss, bevor der optionale Schritt des Kühlens beginnt. Vielmehr kann, während sich der erste Laserstrahl noch über die Schnittlinie bewegt, bereits der Bestrahlung mit dem zweiten Laserstrahl der bereits vom ersten Laserstrahl überstrichenen Bereiche der Schnittlinie begonnen werden. Es kann auch während sich der zweite Laserstrahl noch über die Schnittlinie bewegt, bereits mit dem Kühlen der bereits vom zweiten Laserstrahl überstrichenen Bereiche der Schnittlinie begonnen werden. Insbesondere diese letztgenannte Variante ist vorteilhaft, weil zwischen Erwärmung durch den zweiten Laserstrahl und der schnellen Abkühlung nicht zuviel Zeit vergehen darf, um die nötigen thermischen Spannungen zu erzeugen. Bevorzugt wird ein Mittel (Vorrichtung) zum Kühlen in Bewegungsrichtung hinter dem zweiten Laserstrahl angeordnet und der zweite Laserstrahl und das Mittel zum Kühlen mit der gleichen Geschwindigkeit entlang der Schnittlinie bewegt. Besonders bevorzugt wird der zweite Laserstrahl gleichzeitig mit dem Kühlmittel entlang der Schnittlinie L bewegt, wobei der zweite Laserstrahl und das Kühlmittel auf die gleiche Position an der Oberfläche des Glasscheibenstapels gerichtet sind. Durch die gleichzeitige Erwärmung und Abkühlung werden besonders effektiv thermische Spannungen erzeugt, was zu einem glatten Bruch entlang der Schnittlinie L führt.
Der zweite Laser wird bevorzugt einmal in der Fokusebene der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels entlang der Schnittlinie L bewegt und ein weiteres Mal in der Fokusebene der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels entlang der Schnittlinie L bewegt. Bevorzugt wird der zweite Laser zunächst im Bereich der unteren Oberfläche und dann im Bereich der oberen Oberfläche bewegt, sodass zunächst das untere Glasstück herausgetrennt wird und dann das obere Glasstück herausgetrennt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei Laser vom Typ des zweiten Lasers eingesetzt, wobei der zweite Laser von oberhalb des Glasscheibenstapels auf die obere Oberfläche fokussiert wird und der weitere Laser vom Typ des zweiten Lasers auf die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels fokussiert wird, sodass die Erwärmung besonders effektiv über den gesamten Glasscheibenstapel erfolgt. Werden beide Laser von der Art des zweiten Lasers gleichzeitig entlang der Schnittlinie L bewegt, kann die Prozesszeit vorteilhaft reduziert werden.
Durch die Laserstrahlung des zweiten Lasers wird der Glasscheibenstapel entlang der Schnittlinie erwärmt. Es eignet sich daher besonders Laserstrahlung mit einer Wellenlänge, für die die Glasscheiben einen hohen Absorptionskoeffizienten aufweisen. Besonders geeignet ist aus diesem Grund Laserstrahlung im mittleren Infrarotbereich. Der zweite Laser weist beispielsweise eine Wellenlänge von 800 nm bis 20 pm auf, bevorzugt von 1 pm bis 20 pm auf, besonders bevorzugt von 5 pm bis 15 pm. Besonders geeignet ist ein CO2-Laser, typischerweise mit einer Wellenlänge von 9,4 pm oder 10,6 pm. Gute Ergebnisse werden beispielsweise auch mit einem Nd:YAG-Laser erreicht. Es kann aber auch beispielsweise ein Diodenlaser oder Festkörperlaser verwendet werden.
Der Laser zur Erzeugung des zweiten Laserstrahls wird bevorzugt im Dauerstrichbetrieb (CW, continuous wave ) betrieben. Es hat sich gezeigt, dass damit eine gute Erwärmung der Glasschicht erreicht wird. Zudem ist ein Dauerstrichbetrieb technisch einfacher zu bewerkstelligen als ein gepulster Betrieb.
Der Laserstrahl des zweiten Lasers wird bevorzugt mittels eines optischen Elements oder Systems auf eine Ebene fokussiert, wobei bevorzugt ein rundes Strahlprofil erzeugt wird. Der Durchmesser des Strahlprofils in der Fokusebene beträgt bevorzugt von 1 mm bis 10 mm. Auch andere Strahlprofile, beispielsweise elongierte, etwa ovale, können verwendet werden.
Der zweite Laser wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min bis 30 m/min, besonders bevorzugt von 5 m/min bis 20 m/min über Glasoberfläche bewegt, ganz besonders bevorzugt von 10 m/min bis 15 m/min. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt.
Die Leistung des zweiten Laserstrahls (Ausgangsleistung) beträgt bevorzugt von 30 W bis 1 kW, beispielsweise von 50 W bis 100 W. Mit solchen Leistungen kann eine ausreichende Erwärmung der Glasschicht erreicht werden. Es können aber auch deutlich höhere Leistungen verwendet werden.
Die Bewegung des ersten und zweiten Laserstrahls und eines Kühlmittels entlang der Schnittlinie kann prinzipiell durch Bewegung des Glasscheibenstapels und/oder durch Bewegung des Lasers und/oder des Kühlmittels erfolgen.
Zur Bewegung der Laserstrahlen über einen (insbesondere ortsfeste) Glasscheibenstapel eignen sich an sich bekannte Laser-Scan-Vorrichtungen, im einfachsten Fall ein oder mehrere kippbare Spiegel. Die Laserstrahlung kann auch beispielweise durch Bewegung eines Lichtwellenleiters, beispielsweise einer Glasfaser über den Glasscheibenstapel bewegt werden. Es kann allerdings einfacher und daher bevorzugt sein, den ersten und zweiten Laserstrahl sowie das Kühlmittel ortsfest zu lassen und lediglich den Glasscheibenstapel zu bewegen. Die Oberfläche des Glasscheibenstapels wird nach dem Erwärmen oder während des Erwärmens bevorzugt abgekühlt. Durch die Erwärmung und Abkühlung werden entlang der Schnittlinie thermische Spannungen erzeugt, die zum erwünschten Bruch führen. Die Entfernung der Glasstücke aus der Öffnung kann zusätzlich durch Anlegen eines Vakuums unterstützt werden. Das Kühlen erfolgt bevorzugt durch Beaufschlagen der Glasoberfläche mit einem gasförmigen Kühlmittel entlang der Schnittlinie. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Kühlmittel beschränkt. Bevorzugte Kühlmittel sind gekühltes Gas, weil eine solche Kühlung einfach zu realisieren und kostengünstig ist. Geeignete Gase sind beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff oder gewöhnliche Pressluft.
Das Kühlmittel wird bevorzugt mittels einer Düse entlang der Schnittlinie auf die Glasoberfläche gebracht. Die Düse wird bevorzugt mit der gleichen Geschwindigkeit und an der gleichen Position oder dicht hinter dem zweiten Laser über die Glasoberfläche bewegt. Der Zeitunterschied zwischen dem Erwärmen des Glasscheibenstapels mittels Laserstrahlung und dem Abkühlen („Abschrecken“) des Glasscheibenstapels beträgt bevorzugt von 0 ms bis 500 ms. Damit werden besonders geeignete thermische Spannungen erzeugt, die zu einem effektiven Bruch mit sauberen Bruchkanten führen.
Bevorzugt ist die Öffnung am Rand der Scheiben positioniert, sodass die Öffnung einer seitlichen Ausnehmung entspricht. So können während des zweistufigen Verfahrens erzeugten thermischen Spannungen zu einer Seite abgeleitet werden und der Bruch der Glasstücke kann selbstständig erfolgen. Bei einer Öffnung, die rundum von Glas umgeben ist, können die thermischen Spannungen ansonsten zu einer Beschädigung der Glasscheiben führen.
Die Glasscheiben können thermisch oder chemisch vorgespannt, teilvorgespannt oder nicht vorgespannt sein.
Die Art der Glasscheibe ist nicht auf eine bestimmte Glassorte beschränkt. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich auf Glasscheiben beliebiger Zusammensetzung anwendbar. Die Glasscheiben enthalten beispielsweise Kalk-Natron-Glas oder Borosilikatglas.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit einer durchgehenden Öffnung. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: d) Zwei Glasscheiben werden zu einem Glasscheibenstapel aus einer oberen
Glasscheibe und einer unteren Glasscheibe kongruent zueinander übereinandergelegt. e) Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer Öffnung in einem Glasscheibenstapel wird mindestens eine durchgehende Öffnung in der oberen Glasscheibe und der unteren Glasscheibe erzeugt, f) Die beiden Glasscheiben werden unter Zwischenlage einer thermoplastischen Zwischenschicht zu einer Verbundscheibe laminiert.
Bevorzugt wird eine der Glasscheiben des Verbundglases vor der Lamination einem Biegeprozess unterzogen. In einer bevorzugten Ausführung werden beide Glasscheiben einem Biegeprozess unterzogen. Dies ist insbesondere bei starken Biegungen in mehrere Richtungen des Raums (sogenannte dreidimensionale Biegungen) vorteilhaft.
Alternativ wird eine der Glasscheiben nicht vorgebogen. Dies ist besonders bei Glasscheiben mit sehr geringen Dicken vorteilhaft, da diese eine folienartige Flexibilität aufweisen und so an die vorgebogene Glasscheibe angepasst werden können, ohne selbst vorgebogen werden zu müssen.
Die Glasscheiben können einzelnen gebogen werden. Bevorzugt werden die Glasscheiben gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt ist.
Das Biegen der Scheiben erfolgt bevorzugt vor der Laserbearbeitung in Schritt e). Sofern eine elektrisch leitfähige Schicht auf den Scheiben aufgebracht werden soll, so wird diese vor dem Biegen auf den gewünschten Scheibenoberflächen abgeschieden. Beispielsweise werden die obere Glasscheibe und/oder die untere Glasscheibe zunächst mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen, beispielsweise mittels Magnetronsputtering. In einem nächsten Schritt werden die beiden Glasscheiben gemeinsam kongruent gebogen und gemäß Schritt d) bereitgestellt. Erst danach erfolgt die Laserbearbeitung gemäß Schritt e). Da die Scheiben bereits ihre Endbiegung erreicht haben, wird dabei ein 3D- Laserprozess angewandt. Dies hat den Vorteil, dass die Öffnung in ihren endgültigen Abmaßen erzeugt werden kann und ein Effekt des Biegeverfahrens auf die Öffnung nicht berücksichtigt werden muss. Auf diese Weise können Fertigungstoleranzen wesentlich exakter eingehalten werden. Die thermoplastische Zwischenschicht wird bevorzugt als Folie bereitgestellt. Die Herstellung des Verbundglases durch Lamination erfolgt mit üblichen, dem Fachmann an sich bekannten Methoden, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung der beiden Glasscheiben erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Bei der Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Verbundscheibe für den Automobilbereich liegen die Dicken für die als Innenscheibe vorgesehene Scheibe in der Regel im Bereich von 0,3 mm bis 2,5 mm und für die als Außenscheibe vorgesehene Scheibe im Bereich von 0,8 mm bis 2,5 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe, wobei die Dicke der Außenscheibe zwischen 1,4 mm und 2,1 mm liegt und die Dicke der Innenscheibe zwischen 0,8 mm und 1 ,8 mm liegt.
Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit in einer Aussparung integriertem elektrischen Anbauteil als Fahrzeugverglasung, insbesondere Windschutzscheibe, Dachscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
Fig. 1a eine Draufsicht auf einen Glasscheibenstapel, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Öffnung versehen wurde,
Fig. 1b einen Querschnitt durch einen möglichen Glasscheibenstapel entlang der Linie A - A‘ in Figur 1a,
Fig. 1c einen Querschnitt durch einen möglichen Glasscheibenstapel entlang der Linie A - A‘ in Figur 1a,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand dreier Querschnitte durch einen Glasscheibenstapel entlang der Linie A - A‘ in Figur 1a während des Verfahrens,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand dreier Querschnitte durch einen Glasscheibenstapel entlang der Linie B - B‘ in Figur 1a während des Verfahrens,
Fig. 4a eine Draufsicht auf eine Verbundglasscheibe hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 4b einen Querschnitt durch die Verbundglasscheibe aus Figur 4a entlang der Linie C - C‘.
Figur 1 a zeigt eine Draufsicht auf einen Glasscheibenstapel 1 bestehend aus einer unteren Glasscheibe 4 und einer oberen Glasscheibe 3 aus Kalk-Natron-Glas. Eine Öffnung 6 geht durch beide Glasscheiben 3 und 4 hindurch. Die Glasscheiben 3 und 4 sind deckungsgleich zueinander angeordnet, sodass die Öffnung 6 in beiden Glasscheiben 3 und 4 an exakt derselben Stelle liegen. Die Kontur der Öffnung 6 wird durch die Schnittlinie L vorgegeben und entspricht einer gleichschenkligen Trapezform, wobei die Basis und die Schenkel des Trapezes eine Länge von 1 ,5 cm und die der Basis gegenüberliegende Seite des Trapezes eine Länge von 0,7 cm aufweist. Wie in der Figur zu sehen ist, ist die Öffnung 6 mitten in den Glasscheiben 3 und 4 des Glasscheibenstapels 1 angeordnet und nicht am Rand der Scheibe in Form einer seitlichen Ausnehmung, wie dies in Figur 4a gezeigt ist. Die Öffnung 6 hat die Form eines Lochs, das durch alle Scheiben des Stapels 1 hindurchgeht und dessen Querschnitt trapezförmig ist. Figuren 1b und 1c zeigen verschiedene Ausführungsvarianten des Grundaufbaus des Glasstapels 1 gemäß Figur 1a im Detail.
Figur 1b zeigt einen möglichen Querschnitt des Grundaufbaus gemäß Figur 1a entlang der Schnittlinie A - A‘. Der Glasscheibenstapel 1 weist eine obere Oberfläche I und eine untere Oberfläche IV auf. Die obere Glasscheibe 3 weist eine obere Oberfläche I, die identisch ist mit der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels 1 ist, und eine untere Oberfläche II auf. Die untere Glasscheibe verfügt über eine obere Oberfläche III und eine untere Oberfläche IV, die identisch ist mit der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels. Zwischen den Glasscheiben 3 und 4 ist ein Trennmittel 12 in Form eines Pulvers auf Basis von Polymethylmethacrylat. Das Trennmittel 12 verhindert, dass die Glasscheiben 3 und 4 so stark aneinanderhaften, dass man sie anschließend nicht trennen kann. Das Trennmittel 12 stört das erfindungsgemäße Verfahren nicht. Die Dicke der Trennmittelschicht ist aus Gründen der Übersichtlichkeit stark übertrieben dargestellt. Die untere Glasscheibe 4 hat eine Dicke von 1 ,6 mm und die obere Glasscheibe 3 hat eine Dicke von 2,1 mm. Der Glasscheibenstapel 1 hat somit eine Dicke von 3,7 mm, da das Trennmittel 12 dabei nicht berücksichtigt wird.
Die Öffnung 6 ist zum Beispiel durch ein zweistufiges Laserverfahren, wie in Figur 3 dargestellt, erzeugt worden. Die Öffnung hat eine Innenkante K, die entlang der Schnittlinie L verläuft und durch die gesamte Dicke des Glasscheibenstapels 1 geht. Die Innenkante K weist keinerlei Stufe auf und ist dank der Herstellung durch ein Laserverfahren besonders glatt ausgeführt, sodass ein nachträgliches Schleifen oder Polieren nicht notwendig ist. Die Öffnung 6 hat eine obere Begrenzung der Innenkannte Ko, die in der Ebene der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels I liegt und eine untere Begrenzung der Innenkante Ku, die in der Ebene der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels IV liegt. Die obere Begrenzung der Innenkante Ko und die untere Begrenzung der Innenkante Ku sind ohne Versatz angeordnet, das heißt die Öffnung 6 ist im Bereich der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels I genauso groß wie im Bereich der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels IV. In diese Öffnung 6 können geeignete Gehäuse für Anbauteile mit gerader Außenkante perfekt eingesetzt werden.
Figur 1c zeigt einen weiteren möglichen Querschnitt des Grundaufbaus gemäß Figur 1a entlang der Schnittlinie A - A‘. Der Aufbau ist im Wesentlichen der Gleiche wie zu Figur 1b ausgeführt. Der Aufbau unterscheidet sich durch die Ausführung der Innenkante K der Öffnung 6, die in diesem Beispiel schräg ausgeführt ist. Die gezeigte Variante ist bevorzugt durch ein Lasertrennverfahren hergestellt, wie es zum Beispiel in Figur 2 beschrieben ist. Dabei ist die obere Begrenzung der Innenkante Ko im Bereich der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels I um 250 pm versetzt im Vergleich zur unteren Begrenzung der Innenkante Ku. Der Versatz s zwischen der oberen und der unteren Begrenzung der Innenkante beträgt 250 pm, sodass die Öffnung 6 im Bereich der unteren Oberfläche des Glasscheibenstapels IV größer ist als im Bereich der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels I. Dies ermöglicht bei der Herstellung ein leichteres Heraustrennen der Glasstücke 7.1 und 7.2 nach unten. Zudem kann die abgeschrägte Öffnung der Innenkante auch zur späteren Befestigung eines Gehäuses für ein Anbauteil genutzt werden.
Figur 2 zeigt drei Querschnitte durch einen Glasscheibenstapel entlang der Linie A - A‘ in Figur 1a während einer möglichen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Gegensatz zu Figur 1a ist die Öffnung 6 in Figur 2 noch nicht vollständig erzeugt. Die Querschnitte a), b1) und b2) stellen die Verfahrensschritte a) und b) des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Verfahrensschritt c) ist in der Darstellung nicht gezeigt. Das Verfahren wird an einem Glasscheibenstapel 1 wie in Figur 1b gezeigt, durchgeführt. In Figur 1b ist der fertige Glasscheibenstapel 1 mit Öffnung 6 gezeigt.
Die Öffnung 6 wird im Beispiel durch Lasertrennen erzeugt. Zunächst wird in Schritt a) des Verfahrens ein Laser 10 von oberhalb des Glasscheibenstapels 1 durch die gesamte Dicke von 3,7 mm hindurch auf die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels IV fokussiert. Die Fokussierung von oben durch den Stapel nach unten ermöglicht die stufenweise Bearbeitung mit dem Laser, da die Transparenz in einer laserbehandelten Ebene verlorengeht. So kann ein vergleichsweise dicker Glasscheibenstapel mit dem Laser bearbeitet werden und eine Öffnung präzise an derselben Stelle in zwei Glasscheiben in einem einzigen Verfahren erzeugt werden. Die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels entspricht einer unteren Ebene E1. Der Laser ist ein gepulster Nanosekundenlaser mit einer Wellenlänge von 532 nm, beispielsweise ein Nd:YAG-Laser. Der Laser 10 wird zunächst in der unteren Ebene E1 fokussiert und entlang der Schnittlinie L bewegt. In Schritt b1) ist gezeigt, wie er anschließend in einer darüber liegenden, weiter oben angeordneten Ebene E2 fokussiert wird. Der Abstand d zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Ebenen E1 und E2 in vertikaler Richtung liegt bei 25 pm. Der Abstand d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ebenen ist bevorzugt während des gesamten Verfahrens betreffend einen Glasscheibenstapel immer gleich. Dies liefert besonders gleichmäßige Kanten und vereinfacht das Verfahren. In Schritt b2) ist gezeigt, dass der Laser 10 in der Ebene der oberen Oberfläche des Glasscheibenstapels I fokussiert ist. Somit hat der Laser 10 entlang der Schnittlinie L die gesamte Dicke des Glasscheibenstapels 1 durchlaufen. Die Fokussierung auf die untere Oberfläche IV im ersten Schritt und auf die obere Oberfläche I im letzten Schritt liefert besonders gut heraustrennbare Glasstücke 7.1 und 7.2. Nach dem dargestellten Schritt b2) wird zunächst das untere Glasstück 7.1 durch Anlegen eines Vakuums herausgetrennt und das obere Glasstück 7.2 ebenfalls durch Anlegen eines Vakuums herausgetrennt. Die Kante K ist im Beispiel gerade ausgeführt, das heißt die Glasstücke 7.1 und 7.2 können auch gleichzeitig nach oben und nach unten durch Anlegen eines Vakuums herausgetrennt werden, was die Herstellungszeiten reduziert. Nach dem Heraustrennen ist keine weitere Nachbehandlung der Kanten der Öffnung nötig, sodass die Scheiben 3 und 4 zu einer Verbundscheibe direkt weiterverarbeitet werden können.
Figur 3 zeigt drei Querschnitte durch einen Glasscheibenstapel entlang der Linie B - B‘ in Figur 1a während einer möglichen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Gegensatz zu Figur 1a ist die Öffnung 6 in Figur 3 noch nicht vollständig erzeugt. Die Querschnitte a), b1) und c) stellen die Verfahrensschritte a), b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Das Verfahren wird an einem Glasscheibenstapel 1 wie in Figur 1b entlang der Linie A-A‘ gezeigt, durchgeführt. In Figur 1b ist der fertige Glasscheibenstapel 1 mit Öffnung 6 gezeigt.
Die Öffnung 6 wird im Beispiel durch ein zweistufiges Laserverfahren erzeugt. Zunächst wird ein erster Laser 10, welcher auf das Innere des Glasscheibenstapels 1 fokussiert ist, mit einer Geschwindigkeit v1= 1 m/s entlang einer gewünschten Schnittlinie L bewegt. Die in der Figur dargestellten Pfeile deuten die Bewegungsrichtung des Lasers an. Der erste Laser 10 ist in Schritt a) zunächst auf eine untere Ebene E1 im Inneren der unteren Glasscheibe 4 fokussiert. Der erste Lasers 10 ist ein gepulster Laser mit einer Pulslänge von beispielsweise 10 ps, einer Pulsfolgefrequenz von beispielsweise 25 kHz, einer Leistung von beispielsweise 50 W und einer Wellenlänge von beispielsweise 1064 nm. Ein geeigneter Laser ist beispielsweise ein gütegeschalteter Festkörperlaser, insbesondere diodengepumpter Festkörperlaser. Die Glasscheiben 3 und 4 sind bei der Wellenlänge des ersten Lasers weitestgehend transparent. Die hochkonzentrierte Laserstrahlung führt aber zu inneren Modifikationen des Glasmaterials, sogenannten „Filamenten“. Diese Modifikationen sind auf das Glasinnere beschränkt, die Oberflächen des Glasscheibenstapels I, IV werden nicht verändert oder beschädigt. Die Materialmodifikationen sind entlang der Schnittlinie L aufgereiht. Die mit den Materialmodifikationen einhergehende lokale Schwächung der Glasschicht definiert die Schnittlinie L als Sollbruchstelle. Jedes Filament wird durch einen Pulszug des ersten Lasers 10 erzeugt. Die voneinander getrennten Pulszüge beinhalten jeweils beispielsweise 5 Pulse und werden mit einem sogenannte Burst Generator erzeugt.
Im folgenden Schritt, wie in b1) gezeigt, wird der erste Laser 10 auf eine darüber liegende Ebene E2 fokussiert. Die Materialmodifikationen, die in der darunterliegenden Ebene E1 bereits stattgefunden haben, verändern die Transparenz der Glasscheiben 3, 4 für den ersten Laser 10. Daher findet die Bearbeitung in vertikaler Richtung von unten nach oben statt. Der Abstand zwischen zwei übereinanderliegenden Ebenen ist etwa 2 mm. Daher ist der erste Laser 10 nur in zwei Ebenen E1 und E2 entlang der Schnittlinie L innerhalb des Glasscheibenstapels 1 zu bewegen. Die Ebenen E1 und E2 sind in der unteren beziehungsweise in der oberen Glasscheibe angeordnet. So wird eine besonders gute Trennung in beiden Glasscheiben 3, 4 erreicht.
Im darauffolgenden Schritt c) wird ein zweiter Laser 11 mit einer Geschwindigkeit v2=1m/s entlang der Schnittlinie L bewegt. Der zweite Laser 11 ist beispielsweise der Strahl eines CO2- Lasers im Dauerstrichbetrieb mit einer Wellenlänge von 10,6 pm und einer Leistung von 50 W. Der zweite Laser 11 ist mit einem runden Strahlprofil auf die Glasoberfläche I fokussiert. Auf der Glasoberfläche I weist das Profil beispielsweise einen Durchmesser von 5 mm auf. Der zweite Laser 11 wird anschließend auf die untere Glasoberfläche IV fokussiert, sodass beide Glasscheiben 3 und 4 durch den zweiten Laser 11 erwärmt werden, wodurch der gesamte Glasscheibenstapel 1 entlang der Schnittlinie L erwärmt wird. Alternativ kann auch ein weiterer Laser, der dieselben Eigenschaften wie der zweite Laser 11 hat, von unterhalb des Glasscheibenstapels 1 auf die untere Oberfläche IV fokussiert werden. In diesem Fall kann die Prozesszeit verkürzt werden, wenn der zweite Laser 11 und der weitere Laser gleichzeitig entlang der Schnittlinie bewegt werden.
Dicht hinter dem zweiten Laser 11 oder an der gleichen Position wie der Laser 11 wird eine Düse 13 entlang der Schnittlinie L bewegt und auf die Oberflächen des Glasscheibenstapels gerichtet. Der zweite Laser 11 und die Düse 13 bewegen sich dabei mit der gleichen Geschwindigkeit. Der Glasscheibenstapel wird mittels der Düse 13 mit einem Kühlmittel beaufschlagt, beispielsweise mit Pressluft. Bevorzugt sind der Laser 11 und die Düse 13 auf dieselbe Position an der Oberfläche gerichtet. Das schnelle Abkühlen der erwärmten Glasscheiben 3, 4 führt zu thermischen Spannungen, welche zum Bruch der Glasscheiben 3 und 4 entlang der Schnittlinie L führen. Der bereits abgekühlte Bereich ist in der Zeichnung durch eine dunkle Schattierung dargestellt. Wie sich gezeigt hat, erfolgt der Bruch der Glasschicht selbstständig aufgrund der thermischen Spannungen. Auf ein aktives Brechen durch Ausüben von Druck kann daher verzichtet werden. Dadurch können kleine Krümmungsradien realisiert werden und der Materialverschnitt reduziert werden. Zudem führt das Verfahren zu glatten Schnittkanten ohne störende Beschädigungen wie Mikrorisse. In der Figur ist nur eine Düse 13 dargestellt, die die obere Oberfläche des Glasscheibenstapels kühlt. Eine weitere Düse 13 wird bevorzugt von unterhalb des Glasscheibenstapels 1 auf die untere Oberfläche IV des Glasscheibenstapels gerichtet.
Figuren 4a und 4b zeigen eine Draufsicht und einen Querschnitt einer möglichen Ausführungsform einer Verbundscheibe 2 mit einer durchgehenden Öffnung 6, wobei in die Öffnung ein Gehäuse 5 für ein elektrisches Anbauteil eingesetzt ist. Figur 4a zeigt eine Draufsicht der Verbundscheibe 2 umfassend eine obere Scheibe 3 und eine untere Scheibe 4, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 9 miteinander laminiert sind. Die Verbundscheibe 2 wird als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet. Die obere Scheibe 3 ist als Außenscheibe 3 und die untere Scheibe 4 ist als Innenscheibe vorgesehen. Beide Scheiben bestehen aus Kalk-Natron-Glas. Die thermoplastische Zwischenschicht 9 ist eine Polyvinylbutyral-Folie mit einer Dicke von 0,76 mm gemessen vor dem Laminationsvorgang. Die Verbundscheibe 2 weist eine Öffnung 6 auf, in der ein Gehäuse 5 für ein elektrisches Anbauteil eingesetzt ist. Die Öffnung hat die Form einer seitlichen Ausnehmung. Das Gehäuse ist ein polymeres Gehäuse und kann in die Öffnung 6 eingesetzt werden. Im Beispiel schließt das polymere Gehäuse bündig mit der Außenscheibe 3 ab. Dies ist nicht zwingend notwendig und kann auch so ausgeführt sein, dass das polymere Gehäuse über die Außenscheibe 3 hinausragt.
Bezugszeichenliste:
(1) Glasscheibenstapel
(2) Verbundscheibe
(3) Obere Glasscheibe
(4) Untere Glasscheibe
(5) Gehäuse für ein elektrisches Anbauteil
(6) Öffnung
(7.1, 7.2) unteres beziehungsweise oberes durch die Schnittlinie begrenztes Glasstück
(8) elektrisches Anbauteil
(9) thermoplastische Zwischenschicht
(10) Laser, erster Laser
(11) zweiter Laser
(12) Trennmittel
(13) Düse zum Kühlen; Kühlmittel
L Schnittlinie
K Innenkante der Öffnung
Ko obere Begrenzung der Innenkante
Ku untere Begrenzung der Innenkante vi Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Lasers
V2 Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Lasers
I obere Oberfläche des Glasscheibenstapels 1, obere Oberfläche der oberen Glasscheibe 3
II untere Oberfläche der oberen Glasscheibe 3
III obere Oberfläche der unteren Glassscheibe 4
IV untere Oberfläche des Glasscheibenstapels 1

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen einer Öffnung (6) in einem horizontal gelagerten Glasscheibenstapel (1) durch eine Laserbehandlung, wobei der Glasscheibenstapel (1) eine obere Glasscheibe (3) und eine untere Glasscheibe (4) umfasst, die Öffnung (6) durch die gesamte Dicke des Glasscheibenstapels (1) hindurchgeht und der Glasscheibenstapel (1) eine Dicke von mindestens 2,5 mm hat, wobei das Verfahren umfasst: a) Fokussieren eines Lasers (10) von oberhalb des Glasscheibenstapels (1) durch die Dicke des Glasscheibenstapels (1) hindurch auf eine untere Ebene, b) Wiederholtes Bewegen des Lasers (10) entlang einer Schnittlinie (L), wobei der Fokus des Lasers (10) mit jeder Wiederholung auf einer weiter oben angeordneten Ebene liegt, c) Entfernen der durch die Schnittlinie (L) begrenzten Glasstücke (7.1, 7.2) aus der unteren Glasscheibe (4) und der oberen Glasscheibe (3) unter Freilegung der Öffnung (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Glasscheibe (3) und die untere Glasscheibe (4) kongruent zueinander angeordnet sind und wobei die obere Glasscheibe (3) und / oder die untere Glasscheibe (4) dreidimensional gebogen sind / ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Entfernen der durch die Schnittlinie (L) begrenzten Glasstücke (7.1, 7.2) durch Anlegen eines Vakuums an die Glasstücke (7.1, 7.2) erzielt wird, wobei bevorzugt zunächst ein unteres Glasstück (7.1) aus der unteren Glasscheibe (4) und anschließend ein oberes Glasstück (7.2) aus der oberen Glasscheibe (3) entfernt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnung (6) die Form eines Lochs hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Laserbehandlung durch Lasertrennen mit einem gepulsten Nanosekundenlaser (10) und einer Wellenlänge von 300 nm bis 800 nm durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Laser (10) zunächst durch die Dicke des gesamten Glasstapels (1) hindurch auf die untere Oberfläche des Glasscheibenstapels (1) fokussiert wird und die Laserbehandlung fortgeführt wird, bis der Laser (10) auf die obere Oberfläche des Glasscheibenstapels (1) fokussiert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Innenkante (K) der Öffnung (6) abgeschrägt ist, sodass die obere Begrenzung der Innenkante (Ko) im Bereich der oberen Oberfläche (I) des Glasscheibenstapels um 100 pm bis 500 pm, bevorzugt um 150 pm bis 350 pm versetzt ist im Vergleich zur unteren Begrenzung der Innenkante (Ku) im Bereich der unteren Oberfläche (IV) des Glasscheibenstapels.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Laserbehandlung mit einem ersten Laser (10) und einem zweiten Laser (11) durchgeführt wird, wobei die Schritte (a) und (b) mit einem ersten gepulsten Laser (10) mit einer Pulslänge von kleiner als 100 ps zur Erzeugung von Filamenten durchgeführt werden, wobei in Schritt (c) ein zweiter Laser (11) im Dauerstrichbetrieb mit einer Wellenlänge von 1 pm bis 20 pm zur Erwärmung der Glasscheiben (3, 4) entlang der Schnittlinie (L) bewegt wird, und der Glasscheibenstapel (1) bevorzugt entlang der Schnittlinie (L) gekühlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Abstand in vertikaler Richtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ebenen in den Schritten (a) und (b) zwischen 1 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der zweite Laser (11) einmal auf die untere Oberfläche (IV) des Glasscheibenstapels fokussiert wird und einmal auf die obere Oberfläche (I) des Glasscheibenstapels fokussiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der erste Laser (10) eine Wellenlänge zwischen 300 nm und 1200 nm, bevorzugt zwischen 350 nm und 1100 nm hat.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei der zweite Laser (11) ein CO2- Laser ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe (2) mit einer durchgehenden Öffnung (6), wobei d) zwei Glasscheiben (3, 4) zu einem Glasscheibenstapel (1) aus einer oberen Glasscheibe (3) und einer unteren Glasscheibe (4) kongruent zueinander übereinandergelegt werden, e) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mindestens eine durchgehende Öffnung (6) in der oberen Glasscheibe (3) und der unteren Glasscheibe
(4) erzeugt wird, f) die beiden Glasscheiben (3, 4) unter Zwischenlage einer thermoplastischen Zwischenschicht (9) zu einer Verbundscheibe (2) laminiert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in der durchgehenden Öffnung (6) ein Gehäuse
(5) für ein elektrisches Anbauteil (8) integriert wird, wobei dies vor oder nach Schritt (f) erfolgt.
15. Verwendung einer Verbundscheibe (2) hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 als Fahrzeugverglasung, insbesondere als Windschutzscheibe, Dachscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe.
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