[发明专利]用于切割带有特殊的棱边构造的薄玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于激光的方法，其用于分割薄玻璃，特别是玻璃膜，其中，玻璃膜在分割之后具有特殊构造的、带有非常平滑且无微裂纹的表面的切割棱边。

背景技术

薄玻璃被越来越多地被用于多种多样的应用，譬如，在消费性电子产品领域中例如用作用于半导体模块的、用于有机LED光源的或用于薄的或者弯的显示设备的覆盖玻璃，或者在可再生能源或能源技术领域中例如用于太阳能电池的覆盖玻璃。针对于此的示例为触摸面板、电容器、薄膜电池、柔性电路板、柔性OLED、柔性光伏模块或电子纸。对于许多应用，薄玻璃逐渐地成为焦点，这是基于它的突出的特性，例如耐化学品性、耐温度变化性和耐热性、气密性、高电绝缘性能、可调整的膨胀系数、曲挠性（Biegsamkeit）、高的光学质量和透光性以及基于两个薄玻璃侧的火抛光的表面的带有非常低的表面粗糙度的高表面质量。在此，薄玻璃理解为具有小于约1.2mm的厚度的玻璃膜。由于薄玻璃的曲挠性，作为玻璃膜的薄玻璃越来越多地在制造之后首先以小于250μm的厚度范围被卷绕，并且作为玻璃卷存放或者被输送去整理（Konfektionierung）或进一步加工。在卷对卷式（Roll-to-roll）过程中，玻璃膜还可以在中间处理（例如表面覆层或修整）之后再次被卷绕并且被提供给进一步的应用。相对于存放或者输送平着伸展的材料，玻璃的卷包含有在进一步加工中成本低廉地紧凑地存放、输送及操作的优点。

在进一步加工中，由玻璃卷以及由平着存放的材料分割出小的、与需求相应的玻璃膜区段。在一些应用中，这些玻璃膜区段还再次作为弯的或卷起的玻璃使用。

在所有卓越的特性的情况下，作为脆性材料的玻璃拥有非常小的断裂强度，这是因为玻璃相对拉伸应力是低耐抗性的。在玻璃弯曲时，在弯的玻璃的外表面上出现拉伸应力。首先，为了无断裂地存放并且为了无断裂地输送这种玻璃卷，或者为了无裂纹且无断裂地使用较小的玻璃膜区段，棱边的质量和完好性是重要的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。在棱边上已经产生的损坏，譬如很小的裂纹（例如微裂纹）可以成为在玻璃膜中的更大的裂纹的原因和生成点。此外，由于在卷起的或弯的玻璃膜的顶侧上的拉伸应力，表面相对于划痕、凹痕或其他表面缺陷保持完好和豁免（Freiheit）是重要的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。第三，在玻璃中由制造引起的内部应力应当是尽可能小的或者是不存在的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。特别地，玻璃膜棱边的性质是在玻璃膜的裂纹生成或裂纹扩展直至断裂方面有着特别重要的意义的。

根据现有技术，薄玻璃或者说玻璃膜通过特殊地研磨的金刚石或者由特种钢或碳化钨制成的小轮来划刻和断裂。在此，通过划刻表面在玻璃中有针对性地产生应力。沿着如此产生的裂缝，玻璃经由压、拉或弯曲受控制地断裂。

由此生成带有高粗糙度、大量微裂纹以及在棱边边沿上的凸边或贝壳状凸起的棱边。

通常为了提高棱边强度，这些棱边接着被整边、倒角或研磨和抛光。在特别是在小于250μm厚度范围的玻璃膜的情况下，不再能够实现机械的棱边加工而不出现针对玻璃的额外的裂纹或断裂危险。

为了获得改进的棱边质量，根据现有技术在进一步开发中使用了激光划刻方法，以便借助热学生出的机械应力来断裂玻璃基材。两种方法的组合也是在现有技术中所公知并被推广的。在激光划刻方法的情况下，通过聚集的激光射线（通常为CO₂激光射线）把玻璃沿着精确限定的线加热并且通过紧随其后的冷却流体（例如压缩空气或空气-液体混合物）的冷射流来在玻璃中产生如此大的热应力，以使得该玻璃可沿着预设的棱边断裂或者使该玻璃沿着预设的棱边断裂。例如，DE69304194T2、EP0872303B1和US6,407,360描述了这种激光划刻方法。

但是该技术还是产生带有相应的粗糙度和微裂纹的断裂的棱边。由在棱边结构中的凹痕和微裂纹出发，特别是在在厚度小于250μm的范围中薄的玻璃膜弯曲或者卷起时，裂纹可能会在玻璃中形成并且扩展，并且这些裂纹接着导致玻璃断裂。