【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及通过沿期望的分离线分离玻璃来处理玻璃。本专利技术特别是涉及一种用于引入分离线的激光辅助方法。
技术介绍
1、为了沿预定的线分割玻璃板，通常应用刻划断裂法。在此方法中，首先沿着线刻划玻璃，然后通过在该线上施加弯曲应力而使其断裂。然而，这里的问题在于，特别是在玻璃较厚的情况下，通过在线处的开裂所产生的边缘面可能延展，并因而不再垂直于侧面。
2、wo 2015/095088a1已知了一种用于激光切割显示器玻璃的方法。在此方法中，在玻璃带的溢流熔融成型过程(overflow-fusion-formungsprozess)之后，分离开玻璃带的滚边，将玻璃带切成一定长度，然后再将其切成期望的规格，以获得玻璃板的期望的目标轮廓和尺寸。切割可以使用超短脉冲激光进行。wo 2015/095091a1也描述了相应的内容。
3、us 9975799和wo 2016/007843主要描述了分离出由玻璃带通过吹塑成型形成的瓶制品(所谓的丝带拉伸工艺)，这是通过沿瓶颈成丝，随后通过引入机械应力或热应力(特别是通过二氧化碳激光器)沿丝线分离出瓶制件。在热成型过程之后即刻进行分离过程。
4、上述文献的共同点在于，在热成形过程之后进行超短脉冲激光过程，其中热状态下的断裂预备与冷状态下的基材分割之间并无明确的时间间隔。
5、由于成丝是一种基于热的过程，因此它不仅取决于诸如热膨胀系数的材料特性，而且取决于加工期间的工件温度。事实表明，室温下成丝脆性材料与高温下成丝同种材料存在以下明显差异：成丝过程所
6、出乎意料地，随着成丝过程中加工温度的升高，断开丝线所必需的致断力及其分散度增高。这种效应一直持续到玻璃的转化温度，在达到该转化温度时所产生的材料损伤的可分割性急剧下降。对于在线工艺(inline-prozess)中应用成丝法而言，这种效应特别是在附近或热成型区域中的高温下尤为重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于，在热加工、特别是热成型之后，更加简便又可靠地分离玻璃元件。该目的通过独立权利要求的主题解决。本专利技术的有利技术方案参阅各从属权利要求。
2、高温下分离线处的可分割性的衰减效应可以通过增加突发脉冲数和/或突发脉冲频率来抵消，由此产生较强的损伤以及(与之相关的)较低的致断力。但本专利技术的基础在于，如果在激光引起损伤的区域中进行迅速冷却，则可以显著减小致断力及其发散性。冷却速率越快，成丝过程后立即在改性材料的区域通过强制冷却降低致断力及其分散度的效果则越明显：冷却速率越慢，致断力的减小度越大。
3、据此，本专利技术提供一种处理玻璃元件的方法，在该方法中在温度提高到至少100℃、优选至少200℃、特别优选至少300℃的热处理工艺期间或之后将用于分离玻璃元件的穿孔线引入到玻璃元件中，其中通过借助超短脉冲激光器的脉冲激光束沿穿孔线的预定路线引入彼此间隔的丝状损伤，并且其中在引入丝状损伤期间或之后对玻璃元件进行冷却，使得产生在丝状损伤处引起机械应力的温度梯度，从而减小沿穿孔线分离玻璃元件所需的致断力。
4、一种用于处理玻璃元件的相应的装置包括：
5、-用于热处理玻璃元件的装置；以及
6、-用于将穿孔线引入到玻璃元件中以沿穿孔线分离玻璃元件的装置，其中，
7、该装置用于引入穿孔线；
8、-超短脉冲激光器，该超短脉冲激光器布置且定向成使其在用于处理玻璃元件的装置的区域中对玻璃元件射入光束，在该区域中玻璃元件在用于热处理玻璃元件的装置中进行加工时的加温之前仍具有至少100℃的温度，并且其中该玻璃元件在用于热处理玻璃元件的装置中进行加工之后仍具有至少100℃的温度，并且其中，
9、-设置移动设备，以使激光束的入射点沿穿孔线的预定路线移动，
10、其中，超短脉冲激光器配置成将丝状损伤引入到玻璃元件中，
11、并且其中用于处理玻璃元件的装置包括
12、-冷却设备，该冷却设备布置且构造成使其在将丝状损伤引入到玻璃元件期间或之后冷却玻璃元件，使得产生在丝状损伤处引起机械应力的温度梯度，
13、从而减小沿穿孔线分离玻璃元件所需的致断力并且通常也减小其分散度。这时，致断力和分散度与热下的成丝相比有所减小，通过适当的冷却甚至与室温下的成丝相比也有所减小。除减小致断力之外，本专利技术还能使脆性材料断裂的典型统计分布变窄。这一点十分有利的是，能够增加分离玻璃元件时的可靠性或降低失控断裂的概率。
14、提高的温度(在该提高的温度下引入穿孔线)可以不仅如上所描述地选择为绝对温度。根据本专利技术的一种实施方式，基于室温与玻璃转化温度之间的区间选择玻璃温度。根据一种改进方案提出，在提高的温度下的热处理工艺期间或之后将用于分离玻璃元件的穿孔线引入到玻璃元件中，其中该温度与20℃的室温相比至少升高从室温到玻璃转化温度的温差的二分之一。例如，如果玻璃的玻璃转化温度为520℃，则到tg的温差的二分之一对应于250℃的温升。因此，在至少室温(20℃)+250℃、即至少270℃的温度下引入穿孔线。根据一种改进方案，在至少对应于室温加上室温与玻璃转化温度之间的温度间隔的四分之三的温度下引入穿孔线。在上例中，该温度即为至少20℃+(3/4)*500℃＝395℃的温度。
15、特别优选地，本专利技术采用热成型工艺形式进行热处理工艺。根据一种优选实施方式，用于热处理玻璃元件的装置包括用于热成型玻璃元件的装置。热成型特别是可以包括由熔体成型玻璃元件。
16、为了在成丝工艺之后或辐射之后直接通过强制冷却来有效地减低致断力，可以使用与基于激光的热分离相关联的冷却法，例如使用二氧化碳激光器进行分离。例如，可以采用吹入空气、其他气态介质或空气/气液混合物(气溶胶)或者通过浸入液体中进行淬火(浸冷)。也可以通过来自浇注喷嘴的液幕进行淬火，玻璃元件穿过该液幕。冷却时有利的是，通过接触基材的改性区域实现对具有丝状损伤的区域的至少局部冷却，从而局部产生热应力，该热应力在成丝改性或丝状损伤周围扩大微裂纹并因此引起进一步削弱材料。冷却方法的选择可以根据现有生产滚边条件和工艺参数的要求进行。
17、通过成丝之后的局部淬火导致应力的提高，并且因此导致微裂纹的加强的形成或延长，使得因增强预损伤而降低后续分离所需的致断应力。
18、作为用于本专利技术的目的的超短脉冲激光器尤其适合的是波长为1064纳米的掺钕钇铝石榴石激光器。该激光器可以用于本公开中描述的所有实施方式。本专利技术适用的超短脉冲激光器的平均功率优选在20瓦至300瓦的范围内。为了获得丝状损伤，根据本专利技术的有利改进方案采用400微焦耳以上的突本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种处理玻璃元件(1)的方法，在所述方法中在温度提高到至少100℃的热处理工艺期间或之后，将用于分离所述玻璃元件(1)的穿孔线(3)引入到所述玻璃元件(1)中，通过借助超短脉冲激光器(7)的脉冲激光束(5)沿所述穿孔线(3)的预定路线将彼此间隔的丝状损伤(9)引入到所述玻璃元件(1)中，并且其中在引入所述丝状损伤(9)期间或之后对所述玻璃元件(1)进行冷却，使得产生在所述丝状损伤(9)处引起机械应力的温度梯度，从而减小沿所述穿孔线(3)分离所述玻璃元件(1)所需的致断力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理工艺包括热成型，尤其由玻璃熔体(111)成型所述玻璃元件(1)；
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，当玻璃温度低于玻璃黏度为104dPa·s时的温度时、优选在低于软化点的温度时、特别优选在低于玻璃转化温度的温度时，进行引入所述穿孔线(3)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过吹入空气或气溶胶或者通过喷淋液体进行所述冷却。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃元件(1)以至少每秒50℃、优选以至少每秒100℃的冷却速率来冷却。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，进行所述冷却的方式是在至少一个时刻在所述丝状损伤(9)的位置形成至少每毫米50℃的温度梯度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述玻璃元件(1)上引入所述穿孔线(3)的位置至少满足以下条件之一：
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述热处理方法包括以下至少一个方法：
10.一种用于处理玻璃元件(1)的装置(2)，包括：
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述用于热处理玻璃元件(1)的装置(11)包括热成型装置(110)、特别是用于由玻璃熔体(111)成型玻璃元件(1)的装置；
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述热成型装置(110)包括使用下拉法或上拉法、溢流熔融法、再拉法或浮法来制造玻璃带(100)的装置或包括用于尤其根据丹纳法或维络法制造玻璃管的装置。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却设备(17)包括用于释放冷却流射流(18)的喷嘴(20)或包括用于使玻璃元件在液体中淬火的设备。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于引入穿孔线(3)的装置(13)包括加工头(130)，通过所述加工头将所述激光束(5)和所述冷却射流(18)都导向到所述玻璃元件(1)上，使得所述激光束(5)在玻璃元件(1)上的入射点位于所述冷却射流(18)中。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的装置，其中，所述冷却设备(17)布置成将冷却射流(18)导向到所述玻璃元件(1)的一个区域上，所述区域与所述激光束(5)入射的面相对。
...【技术特征摘要】
1.一种处理玻璃元件(1)的方法，在所述方法中在温度提高到至少100℃的热处理工艺期间或之后，将用于分离所述玻璃元件(1)的穿孔线(3)引入到所述玻璃元件(1)中，通过借助超短脉冲激光器(7)的脉冲激光束(5)沿所述穿孔线(3)的预定路线将彼此间隔的丝状损伤(9)引入到所述玻璃元件(1)中，并且其中在引入所述丝状损伤(9)期间或之后对所述玻璃元件(1)进行冷却，使得产生在所述丝状损伤(9)处引起机械应力的温度梯度，从而减小沿所述穿孔线(3)分离所述玻璃元件(1)所需的致断力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理工艺包括热成型，尤其由玻璃熔体(111)成型所述玻璃元件(1)；
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，当玻璃温度低于玻璃黏度为104dpa·s时的温度时、优选在低于软化点的温度时、特别优选在低于玻璃转化温度的温度时，进行引入所述穿孔线(3)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过吹入空气或气溶胶或者通过喷淋液体进行所述冷却。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却包括在液体中淬火。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃元件(1)以至少每秒50℃、优选以至少每秒100℃的冷却速率来冷却。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，进行所述冷却的方式是在至少一个时刻在所述丝状损伤(9)的位置形成至少每毫米50℃的温度梯度。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·奥特纳，U·特林克斯，F·瓦格纳，C·埃策，D·塞勒，M·克鲁格，P·切佩尔卡，FT·雷特斯，A·维茨曼，R·哈特曼，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。