本申請(qǐng)依據(jù)35u.s.c.§120要求于2014年11月19日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)14/457688的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)且該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用納入本文。

本公開總體上涉及玻璃板材(glassweb)的分離方法，更具體而言，涉及通過(guò)以下方法來(lái)分離玻璃板材：在處于熱應(yīng)力下的路徑上形成缺陷，于是所述玻璃板材響應(yīng)所述缺陷而自發(fā)地沿著所述路徑分離。

背景

已知對(duì)玻璃板材進(jìn)行分離以實(shí)現(xiàn)具有所述尺寸的玻璃板材部分。還已知對(duì)玻璃板材進(jìn)行分離以從所述玻璃板材的高品質(zhì)中心部分除去低品質(zhì)邊緣。

發(fā)明概述

下文對(duì)本公開進(jìn)行了簡(jiǎn)單的小結(jié)，以提供對(duì)于詳述中所描述的一些示例性的方面的基本理解。

根據(jù)一個(gè)示例性的方面，一種玻璃板材的分離方法，其包括步驟(i)：使玻璃板材上的路徑暴露在至少一束激光束下以沿著所述路徑產(chǎn)生熱應(yīng)力而不損壞所述玻璃板材。該方法還包括步驟(ii)：在所述路徑處于步驟(i)中產(chǎn)生的熱應(yīng)力下的同時(shí)，在所述路徑上形成缺陷，于是，所述玻璃板材響應(yīng)所述缺陷而自發(fā)地沿著所述路徑分離。

在所述方面的一個(gè)例子中，在進(jìn)行步驟(i)的同時(shí)進(jìn)行步驟(ii)。

在所述方面的另一個(gè)例子中，在沿著所述步驟(i)的所述路徑實(shí)現(xiàn)了預(yù)定水平的熱應(yīng)力之后再進(jìn)行所述步驟(ii)。

在所述方面的另一個(gè)例子中，當(dāng)玻璃板材沿著所述路徑的溫度達(dá)到所述玻璃板材的應(yīng)變點(diǎn)溫度的約70％～約100％的范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行步驟(ii)。

在所述方面的另一個(gè)例子中，玻璃板材包含第一邊緣和與第一邊緣相反的第二邊緣，且步驟(i)中的路徑在第一邊緣和第二邊緣之間延伸。在一個(gè)例子中，在第一邊緣和第二邊緣之間施加步驟(ii)中的缺陷。

在所述方面的另一個(gè)例子中，在步驟(i)中，激光束移動(dòng)超出玻璃板材的邊緣。

在所述方法的另一個(gè)例子中，在步驟(i)和/或(ii)中，玻璃帶沿著所述路徑可以是非平坦的和/或具有可變的厚度。在這種例子中，可對(duì)激光束的焦深進(jìn)行選擇以使其超過(guò)厚度和/或平坦度的變化，以使沿著所述路徑的玻璃帶完全在焦深內(nèi)。

在一些例子中，在步驟(i)和/或(ii)中，玻璃板材的溫度可高于室溫但低于應(yīng)變點(diǎn)溫度。

在所述方面的另一個(gè)例子中，步驟(i)包括使至少一束激光束在玻璃板材的主表面上的相應(yīng)的射束斑處相交，且步驟(i)包括使所述射束斑沿著所述路徑反復(fù)通過(guò)以沿著所述路徑產(chǎn)生熱應(yīng)力。在一個(gè)例子中，使射束斑反復(fù)通過(guò)的步驟包括沿著單一方向使所述射束斑反復(fù)通過(guò)。在一個(gè)具體的例子中，所述單一方向包括從玻璃板材的第一邊緣向第二邊緣延伸的方向，且相比于第二邊緣，在更靠近第一邊緣的位置處形成缺陷。在另一個(gè)例子中，至少一束激光束沿著所述路徑施加變化的功率密度以產(chǎn)生熱應(yīng)力。

在所述方面的另一個(gè)例子中，在與玻璃板材的至少一個(gè)邊緣相距一段距離的位置處形成缺陷，且所述距離約為1mm～約25mm。

在所述方面的另一個(gè)例子中，步驟(i)中的至少一束激光束包含多束激光束，所述多束激光束中的每一束沿著所述路徑的相應(yīng)區(qū)段產(chǎn)生熱應(yīng)力。在一個(gè)例子中，所述路徑的每一個(gè)區(qū)段與所述路徑的至少一個(gè)相鄰區(qū)段重疊。

在所述方面的另一個(gè)例子中，步驟(ii)中的缺陷通過(guò)機(jī)械嚙合玻璃板材來(lái)形成。

在所述方面的另一個(gè)例子中，步驟(ii)中的缺陷通過(guò)激光來(lái)形成。

在所述方面的另一個(gè)例子中，玻璃板材包含玻璃板和沿著所述玻璃板的長(zhǎng)度延伸的路徑。該方法的步驟(ii)使玻璃板的邊緣部分從所述玻璃板的中心部分分離。

在所述方面的另一個(gè)例子中，玻璃板材包含玻璃帶和在所述玻璃帶的第一邊緣和第二邊緣之間沿著所述玻璃帶的寬度延伸的路徑。所述方法的步驟(ii)從玻璃帶上分離玻璃板。

在所述方面的另一個(gè)例子中，在步驟(i)中，放置玻璃板材以使整個(gè)所述路徑位于激光束的焦深內(nèi)。在一個(gè)具體的例子中，激光束的焦深約為20mm～約400mm。在另一個(gè)具體的例子中，激光束的焦深約為20mm～約200mm。

所述方面可被單獨(dú)提供，或者以與所述方面的一個(gè)例子或例子的任意組合的組合形式被提供。

在另一個(gè)方面中，玻璃板材包含多個(gè)層，且所述多個(gè)層中的一個(gè)層的熱膨脹系數(shù)不同于所述多個(gè)層中的另一個(gè)的熱膨脹系數(shù)。例如，一個(gè)層的組成可不同于另一個(gè)層的組成。玻璃板材可以是例如層壓玻璃板材，其中，第一層被置于第二層上，且在一些實(shí)施方式中，所述層壓玻璃板材可包含附加層。

附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

參照附圖，閱讀以下詳細(xì)描述，可以更好地理解本公開的這些方面、特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是一種配置成對(duì)玻璃帶進(jìn)行拉制的熔合下拉設(shè)備和示例性的玻璃板材分離設(shè)備的示意圖；

圖2是一種示例性的玻璃分離設(shè)備的沿著圖1中的線2-2的示意性的剖面圖，其中，玻璃帶上的路徑的上游端暴露在激光束下；

圖3圖示了玻璃帶上的路徑的中間位置暴露在激光束下；

圖4圖示了玻璃帶上的路徑的下游端暴露在激光束下；

圖5圖示了玻璃帶上的路徑位于激光束的焦深內(nèi)；

圖6是圖5中的玻璃板材的側(cè)視圖，其圖示了沿著玻璃帶的路徑的變化的功率密度；

圖7圖示了在玻璃帶的路徑上形成缺陷的步驟；以及

圖8圖示了另一種示例性的方法，其中，路徑暴露在多束激光束下，所述多束激光束的每一束沿著所述路徑的相應(yīng)區(qū)段產(chǎn)生熱應(yīng)力。

發(fā)明詳述

下文中將參照附圖更完整地描述各設(shè)備和方法，附圖中給出了本公開的示例性實(shí)施方式。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或類似的部分。但是，本公開能夠以多種不同的形式實(shí)施，從而不應(yīng)被理解成限于本文提出的實(shí)施方式。

在一些例子中，玻璃板材的分離方法可與配置成制造玻璃帶的玻璃制造設(shè)備聯(lián)用，但是可在另一些實(shí)施方式中提供其它玻璃處理設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，玻璃制造設(shè)備可包括狹縫拉制設(shè)備、浮浴設(shè)備、下拉設(shè)備、上拉設(shè)備、壓輥設(shè)備或其它玻璃帶制造設(shè)備。舉例來(lái)說(shuō)，圖1示意性地描繪了用于處理一定量的玻璃熔體的設(shè)備，該設(shè)備包括用于對(duì)玻璃帶103進(jìn)行熔合下拉以隨后將其加工成玻璃板104的熔合下拉設(shè)備101。熔合下拉設(shè)備101可包括配置成用于從儲(chǔ)料倉(cāng)109接收批料107的熔融容器105。批料107可通過(guò)用電動(dòng)機(jī)113驅(qū)動(dòng)的批料輸送裝置111來(lái)引入?？蛇x的控制器115可配置成用于激活電動(dòng)機(jī)113，從而將所需量的批料107引入熔融容器105中，如箭頭117所示。可使用玻璃熔體探針119來(lái)測(cè)量豎管123內(nèi)玻璃熔體121的液位，并且通過(guò)通信線路125將測(cè)量到的信息傳遞至控制器115。

熔合拉制設(shè)備101還可包括諸如澄清容器127這樣的第一調(diào)整工位，所述第一調(diào)整工位位于熔融容器105的下游，并且通過(guò)第一連接導(dǎo)管129與熔融容器105相連。在一些例子中，玻璃熔體可依靠重力從熔融容器105經(jīng)由第一連接導(dǎo)管129供給至澄清容器127。例如，重力可驅(qū)使玻璃熔體從熔融容器105通過(guò)第一連接導(dǎo)管129的內(nèi)部通路到達(dá)澄清容器127。在澄清容器127內(nèi)，可利用各種技術(shù)除去玻璃熔體中的氣泡。

該熔合拉制設(shè)備還可包括第二調(diào)整工位，例如玻璃熔體攪拌室131，其可位于澄清容器127的下游。玻璃熔體攪拌室131可用于提供均勻的玻璃熔體組合物，從而降低或消除可能存在于離開澄清容器的澄清玻璃熔體內(nèi)的不均勻線條(cord)。如圖所示，澄清容器127可通過(guò)第二連接導(dǎo)管135與玻璃熔體攪拌室131相連。在一些例子中，玻璃熔體可依靠重力從澄清容器127經(jīng)由第二連接導(dǎo)管135供給至玻璃熔體攪拌室131。例如，重力可驅(qū)使玻璃熔體從澄清容器127通過(guò)第二連接導(dǎo)管135的內(nèi)部通路到達(dá)玻璃熔體攪拌室131。

該熔合拉制設(shè)備還可包括另一個(gè)調(diào)整工位，例如輸送容器133，其可位于玻璃熔體攪拌室131的下游。輸送容器133可對(duì)將要被供給至成形裝置中的玻璃進(jìn)行調(diào)整。例如，輸送容器133可作為積聚器和/或流動(dòng)控制器起到向成形容器調(diào)整和提供恒定的玻璃熔體流的作用。如圖所示，玻璃熔體攪拌室131可通過(guò)第三連接導(dǎo)管137與輸送容器133相連。在一些例子中，玻璃熔體可依靠重力從玻璃熔體攪拌室131經(jīng)由第三連接導(dǎo)管137供給至輸送容器133。例如，重力可驅(qū)使玻璃熔體從玻璃熔體攪拌室131通過(guò)第三連接導(dǎo)管137的內(nèi)部通路到達(dá)輸送容器133。

如圖進(jìn)一步所示，可放置下導(dǎo)管139以將玻璃熔體121從輸送容器133輸送至成形容器143的入口141。然后，玻璃帶103可從成形楔147的根部145熔合拉出，隨后被玻璃分離設(shè)備149分成玻璃板104。圖1圖示了一種玻璃分離設(shè)備149的總體示意圖，圖2～5、7和8示意性地圖示了玻璃分離設(shè)備149的示例性特征。事實(shí)上，如圖所示，玻璃分離設(shè)備149可沿著路徑151從玻璃帶103上劃分玻璃帶104，所述路徑151在玻璃帶103的第一邊緣153和第二邊緣155之間沿著玻璃帶103的寬度“w”延伸。

在另一個(gè)例子中，玻璃分離設(shè)備149可沿著路徑163使玻璃板104的邊緣部分159從玻璃板104的中心部分161分離，所述路徑163在玻璃板104的第一邊緣165和第二邊緣167之間沿著長(zhǎng)度“l(fā)”延伸。

圖2僅圖示了圖1中所示意性圖示的一種示例性的玻璃分離設(shè)備149。玻璃分離設(shè)備可包含配置成產(chǎn)生激光束203的激光束產(chǎn)生器201。在一個(gè)例子中，可使用能夠以近似為連續(xù)能量流的相對(duì)較長(zhǎng)的脈沖對(duì)所選路徑進(jìn)行加熱的co2激光。因此，激光束203可被設(shè)計(jì)成對(duì)玻璃板材上的所選路徑進(jìn)行加熱而不損傷該玻璃板材。出于該應(yīng)用的目的，在不損壞玻璃板材的條件下對(duì)該玻璃板材上的路徑所進(jìn)行的加熱是指以下述方式對(duì)路徑進(jìn)行加熱而不損壞玻璃板材：這種加熱會(huì)導(dǎo)致玻璃板材的分離而不會(huì)施加缺陷。僅作為在不損壞玻璃板材的條件下對(duì)所選路徑所進(jìn)行的加熱的一些例子可包含：對(duì)玻璃板材進(jìn)行加熱而不使其熔化、對(duì)玻璃板材進(jìn)行加熱而不使其燒蝕、對(duì)玻璃板材進(jìn)行加熱而不在其中形成全體性裂紋、以及對(duì)玻璃板材進(jìn)行加熱而不對(duì)其進(jìn)行劃刻。事實(shí)上，激光束203能夠避免損壞玻璃板材，從而允許在施加如下所述的缺陷之前沿著玻璃板材(例如玻璃帶103或玻璃板104)的路徑151、163形成所需水平的熱應(yīng)力。

如圖2進(jìn)一步所示，示例性的玻璃分離設(shè)備149還可包含一系列鏡子205a、205b、205c、205d、以及一個(gè)或多個(gè)配置成提供所需射束輪廓(profile)的光學(xué)透鏡207以在玻璃板材(例如玻璃帶103或玻璃板104)的邊緣部分211a、211b或主表面213上產(chǎn)生射束斑209。在一些例子中，玻璃分離設(shè)備149可包含多邊形反射裝置215。所述多邊形反射裝置可包含圖示的八邊形反射裝置，所述八邊形反射裝置包含八面鏡子219a～h，但是在另一些例子中可以提供具有不同數(shù)量的鏡子的其它多邊形結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)例子中，所述方法可包括以下步驟：通過(guò)沿順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)多邊形反射裝置來(lái)使沿著玻璃板材(例如玻璃帶103、玻璃板104)的路徑151和/或163暴露。例如，如圖2～5和7所示，多邊形反射裝置215可沿逆時(shí)針?lè)较?17轉(zhuǎn)動(dòng)以使八面鏡子219a～h中的每一面循序地位于激光束的所選路徑內(nèi)。顯示圖中所示的轉(zhuǎn)動(dòng)以對(duì)激光束掃射的原理進(jìn)行圖示。多邊形反射裝置215的實(shí)際結(jié)構(gòu)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)取決于多個(gè)因素，例如射束是在從第一邊緣153至第二邊緣155的極端位置之間掃射、還是如圖5和7所示的那樣射束掃射超出板材。

如下所述，激光束可對(duì)玻璃板材上的路徑進(jìn)行加熱。各圖中，路徑151被示例性地顯示為虛線，應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)際的路徑是符合玻璃板材的，例如玻璃板材的邊緣部分和/或主表面。如圖所示，路徑151可沿著邊緣部分211a、211b和玻璃帶103朝向玻璃分離設(shè)備149的從第一邊緣153至第二邊緣155的第一主表面213延伸，盡管路徑可沿著玻璃帶的相反主表面或者在玻璃帶的兩個(gè)主表面之間的中間位置處延伸。事實(shí)上，如圖所述，路徑151可以符合玻璃帶103的邊緣部分211a、211b的外表面的方式延伸，或者也可以符合玻璃帶103的第一主表面213的方式延伸。另外，如圖所示，第一邊緣部分211a可包含第一邊緣153，第二邊緣部分211b可包含第二邊緣155，且路徑151可延伸通過(guò)玻璃帶的整個(gè)寬度“w”的大部分。同樣地，參考圖1，玻璃板104可包含第一邊緣165和第二邊緣167，且路徑163可延伸通過(guò)玻璃板104的整個(gè)長(zhǎng)度“l(fā)”的大部分。

下面，參考示例性的多邊形反射裝置215對(duì)加熱路徑151的一種示例性方法進(jìn)行討論。如圖2所示，例如，隨著第一鏡子219a穿過(guò)激光束的路徑，第一鏡子219a的第一邊緣部分221a首先穿過(guò)激光束的路徑以反射激光束，并且使橫跨玻璃帶103的路徑151的上游端221暴露在激光束下。事實(shí)上，如圖所示，路徑151的上游端221暴露在射束斑209下，從而在該位置處對(duì)路徑151進(jìn)行加熱。隨著多邊形反射裝置215沿著逆時(shí)針?lè)较?17轉(zhuǎn)動(dòng)，第一鏡子219a的角度發(fā)生變化，以使射束斑209沿著從玻璃帶103的第一邊緣部分211a向第二邊緣部分211b延伸的方向225移動(dòng)。

圖3圖示了多邊形反射裝置215，使其轉(zhuǎn)動(dòng)以使第一鏡子219a的中間部分221b隨后穿過(guò)激光束的路徑以反射激光束，并且使路徑151的中間位置301暴露在射束斑209下，從而在該位置處對(duì)路徑進(jìn)行加熱。

圖4進(jìn)一步圖示了多邊形反射裝置215，可使其沿逆時(shí)針?lè)较?17進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)以使第一鏡子219a的第二邊緣部分221c隨后穿過(guò)激光束的路徑以反射激光束，并且使路徑151的下游端401暴露在射束斑209下，從而在該位置處對(duì)路徑進(jìn)行加熱。圖4中所示的沿順時(shí)針?lè)较?17進(jìn)一步增加的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致第二鏡子219b的第一邊緣部分403穿過(guò)激光束的路徑，其中激光束斑會(huì)從路徑151的下游端401消失，并且在路徑151的上游端221處重新出現(xiàn)，如圖2所示。當(dāng)然，由于實(shí)際的激光束是一個(gè)具有直徑的斑點(diǎn)而不是一個(gè)單一點(diǎn)，在一個(gè)短暫的瞬間中，該斑點(diǎn)會(huì)同時(shí)從相鄰鏡子的相鄰部分反射。在這一瞬間內(nèi)，激光束斑會(huì)同時(shí)部分出現(xiàn)在掃射路徑的最外側(cè)。例如，參考圖4，在這一短暫的時(shí)間內(nèi)，射束會(huì)同時(shí)從第一鏡子219a的第二邊緣部分221c處以及第二鏡子219b的第一邊緣部分403處反射。在這一瞬間內(nèi)，激光束斑209會(huì)部分出現(xiàn)在圖4中所示的位置處，并且會(huì)部分出現(xiàn)在圖2中的位置處。

因此，加熱步驟可包括使射束斑沿著路徑151反復(fù)通過(guò)，以沿著路徑151產(chǎn)生熱應(yīng)力。然而，在所示的例子中，使射束斑209反復(fù)通過(guò)的步驟可任選地包括使射束斑209沿著單一方向225反復(fù)通過(guò)。事實(shí)上，由于在多邊形反射裝置215沿著所示逆時(shí)針?lè)较?17轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)鏡子219a～h中的每一面都會(huì)穿過(guò)激光的路徑，因此射束斑209總是沿著單一方向225從路徑151的上游端221向下游端401移動(dòng)。射束斑可以變化的速度沿著單一方向225移動(dòng)。僅在一些例子中，射束斑可以約0.5km/s～約6km/s、例如約1km/s～約5km/s、例如約2km/s～約4km/s、例如約3km/s的速度移動(dòng)。

盡管未示出，在另一些例子中，可通過(guò)多種方式對(duì)路徑151進(jìn)行加熱。例如，可提供多個(gè)射束產(chǎn)生器201以及/或者可使由射束產(chǎn)生器產(chǎn)生的射束分成兩束或更多束射束以使射束同時(shí)從多邊形反射裝置的不同的鏡子反射、以及/或者使射束從多邊形反射裝置的同一面鏡子的不同部分反射。因此，可提供多個(gè)射束斑以使它們沿著單一方向225或者沿著相反方向同時(shí)移動(dòng)，這取決于光學(xué)結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)例子中，由射束產(chǎn)生器產(chǎn)生的激光束可延伸成為配置成對(duì)整條路徑151進(jìn)行同時(shí)加熱的長(zhǎng)形射束斑。在這些例子中，射束斑可在對(duì)整條路徑151進(jìn)行加熱的同時(shí)保持靜止。

在另一個(gè)例子中，可提供多個(gè)玻璃分離設(shè)備149，其中的每一個(gè)能夠生產(chǎn)總路徑的一個(gè)區(qū)段。例如，如圖8所示，可提供多個(gè)玻璃分離設(shè)備149，它們可任選地與上文所述的玻璃分離設(shè)備149相似或相同。各玻璃分離設(shè)備149可產(chǎn)生激光束802、804、806、808、810，這些激光束能夠沿著總路徑的相應(yīng)區(qū)段801、803、805、807、809產(chǎn)生熱應(yīng)力。在一些例子中，區(qū)段可首尾相連。然而，如圖所示，為了在區(qū)段之間進(jìn)行充分的加熱，路徑的各區(qū)段可至少與路徑上的一個(gè)相鄰區(qū)段在重疊區(qū)域811、813、815、817處重疊。在一些例子中，重疊區(qū)域的重疊長(zhǎng)度可為區(qū)段801、803、805、807、809中的至少一個(gè)的長(zhǎng)度的約5％～約40％，例如為區(qū)段中的至少一個(gè)的長(zhǎng)度的約10％～約30％，例如約為10％～約25％。在一個(gè)例子中，各相應(yīng)區(qū)段801、803、805、807、809的長(zhǎng)度可約為800mm，且各重疊區(qū)域811、813、815、817的重疊長(zhǎng)度可約為100mm。提供區(qū)段和可選的重疊區(qū)域能夠有助于沿著總路徑實(shí)現(xiàn)足夠水平的熱應(yīng)力，所述路徑沿著玻璃板材延伸。

本文所示的例子展示了激光束斑移動(dòng)通過(guò)諸如玻璃板材的整個(gè)尺寸這樣的大部分區(qū)域，而在一些例子中，還顯示激光束斑移動(dòng)超出玻璃板材的邊緣。因此，路徑151、163可同樣延伸通過(guò)諸如玻璃板材的整個(gè)尺寸這樣的大部分區(qū)域。例如，如圖1所示，激光束斑從第一邊緣153至第二邊緣155通過(guò)玻璃帶103的整個(gè)寬度“w”，以使路徑151在玻璃帶103的整個(gè)寬度“w”上延伸。同樣地，如圖1進(jìn)一步所示，激光束斑從第一邊緣165至第二邊緣167通過(guò)玻璃帶104的整個(gè)長(zhǎng)度“l(fā)”，以使路徑163在玻璃板104的整個(gè)長(zhǎng)度“l(fā)”上延伸。在一些例子中，路徑151、163可約為50mm～約5000mm，例如約50mm～約1000mm，盡管在另一些例子中，射束斑209可配置成沿著更長(zhǎng)或更短的路徑移動(dòng)。

激光束斑209可包含園斑，盡管在另一些例子中也可提供橢圓形或其它光斑形狀。圓形激光束斑209在聚焦腰部的最小直徑可約為1mm～約2mm，所述聚焦腰部定義為該光斑的強(qiáng)度曲線的1/e²，盡管在另一些例子中可提供其它尺寸。同樣地，橢圓形或其它光斑形狀的最大長(zhǎng)度可約為1mm～約3mm，盡管在另一些例子中可提供其它尺寸。例如，當(dāng)采用靜止射束時(shí)，光斑形狀可基本上成長(zhǎng)形，且具有數(shù)十厘米的長(zhǎng)度，例如長(zhǎng)度超過(guò)1米?？墒褂靡皇蚨嗍す馐鴮?duì)路徑151進(jìn)行照射。

圖2～5、7和8所展示的例子中，一束激光束在第一外側(cè)部分405和第二外側(cè)部分407之間掃射(參見圖2、5、7和8)。在本公開的任一例子中，激光束可在對(duì)路徑的加熱步驟中移動(dòng)超出板材。例如如圖5、7和8所示，激光束的掃射可任選地在外側(cè)邊緣153、155外側(cè)的外側(cè)部分501、503之間延伸。允許激光束在加熱步驟中移動(dòng)超出板材能夠確保路徑151的所有部分實(shí)現(xiàn)足夠水平的熱應(yīng)力。

如圖5進(jìn)一步所示，在使路徑151沿著玻璃板材暴露的同時(shí)，可放置玻璃板材，以使整條路徑151位于激光束的聚焦深度“dof”內(nèi)。聚焦深度“dof”可通過(guò)下式計(jì)算：

其中，“f”是指透鏡焦距，“d”是指透鏡前的射束直徑，“λ”是指波長(zhǎng)。

使整條路徑位于激光束的聚焦深度內(nèi)能夠幫助提高從激光束至路徑151的能量傳遞效率。由于激光束的聚焦深度超過(guò)玻璃翹曲的振幅、厚度的變化以及分離時(shí)玻璃板材的移動(dòng)，聚焦深度使得能夠?qū)哂锌勺兒穸鹊姆瞧教共ＡнM(jìn)行分離，這些玻璃還可相對(duì)于激光束源移動(dòng)或進(jìn)行一定程度的取向改變。在一些例子中，聚焦深度“dof”可約為20mm～約400mm，例如約20mm～約200mm，盡管在另一些例子中可提供其它聚焦深度。

另外，在一些例子中，除了板材的路徑以外，整個(gè)板材可被置于聚焦深度以內(nèi)。激光束的聚焦深度可足夠大以超出在進(jìn)行本文所述的方法的過(guò)程中相對(duì)于激光源所發(fā)生的玻璃厚度的變化、玻璃的翹曲或者玻璃板材的位置可能發(fā)生的其它改變。

另外，在一些例子中，玻璃板材的主表面上的激光束斑209的尺寸在使射束斑沿著路徑151反復(fù)通過(guò)、特別是在射束路徑的端部附近反復(fù)通過(guò)的過(guò)程中變化。例如，當(dāng)激光束沿著掃射路徑507或掃射路徑509聚焦時(shí)，玻璃板材的主表面上的激光束斑209的尺寸可沿著路徑151變化，盡管在使玻璃板材仍然保持在聚焦深度內(nèi)的同時(shí)，可提供其它路徑。

如圖6所示，如果射束斑209沿著掃射路徑509移動(dòng)，則由于射束斑209的直徑和形狀沿著路徑151發(fā)生變化，射束斑209能夠沿著路徑151施加變化的功率密度，如截短了的類橢圓形功率密度區(qū)域601所示。在圖6所示的例子中，玻璃板材的表面上的類橢圓形的功率密度區(qū)域601被截短，因?yàn)楣室馐股涫苿?dòng)超出玻璃板材。在另一些例子中，可提供未截短的橢圓形的功率密度區(qū)域。例如，一些例子中的橢圓形的功率密度區(qū)域的端點(diǎn)可位于玻璃帶103的各邊緣153、155處。當(dāng)邊緣部分211a、211b包含增厚了的凸緣時(shí)，可能更為有益的是，使用兩束激光束來(lái)分離帶，所述兩束激光束利用在玻璃帶中心區(qū)域重疊的射束部分在增厚邊緣(例如，凸緣)的附近或增厚邊緣處產(chǎn)生最大功率密度。隨著最大功率密度更靠近增厚了的邊緣或位于增厚了的邊緣處，可使更大的熱應(yīng)力瞄準(zhǔn)增厚了的部分，導(dǎo)致熱應(yīng)力增大。同時(shí)，由玻璃帶中心區(qū)域中的射束路徑的尾部所產(chǎn)生的相對(duì)較低的功率密度的部分重疊能夠提供增強(qiáng)的熱應(yīng)力，因?yàn)橹丿B的射束產(chǎn)生了兩次暴露。這種重疊還能夠在圖8中所示的重疊區(qū)域811、813、815、817處提供，其中，兩次暴露可導(dǎo)致區(qū)段外端處的較低的功率密度以幫助沿著總路徑實(shí)現(xiàn)足夠水平的熱應(yīng)力，所述總路徑沿著玻璃板材延伸。

路徑151的局部加熱在玻璃板材的不同部分之間產(chǎn)生了會(huì)沿著路徑151產(chǎn)生熱應(yīng)力的溫度差?？蛇M(jìn)行對(duì)路徑的加熱工序，例如如上所述的工序，直至實(shí)現(xiàn)了預(yù)定水平的應(yīng)力。在一些例子中，優(yōu)選的預(yù)定水平的應(yīng)力是與沿著路徑151的溫度相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，所述溫度為玻璃的應(yīng)變點(diǎn)溫度的約70％～約100％，例如為玻璃的應(yīng)變點(diǎn)的約80％～約100％，例如約為90％～約100％，例如約95％～約100％。該加熱水平能夠避免在玻璃板材中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在另一些例子中，預(yù)定水平的應(yīng)力是與沿著路徑151的溫度相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，所述溫度從玻璃的應(yīng)變點(diǎn)至高達(dá)玻璃的退火點(diǎn)。盡管可使用較低的溫度，但有時(shí)需要到達(dá)相對(duì)較高的溫度以使沿著路徑151的熱應(yīng)力最大化。提供相對(duì)較高的熱應(yīng)力能夠幫助縮短在施加將在下文中詳述的缺陷之后的分離時(shí)間。在一些例子中，形成缺陷后的分離時(shí)間可約為0.1秒～約3秒，盡管在另一些例子中也可能是其它分離時(shí)間。

將路徑加熱至所需水平的熱應(yīng)力所需的時(shí)間可取決于多種因素，例如激光的功率、玻璃的種類、玻璃的尺寸、其厚度以及其它因素。在一些例子中，可在約0.1mm～約3mm的玻璃厚度下利用約300w～約1.5kw的co2激光功率在約0.1秒～約5秒的范圍內(nèi)對(duì)路徑151、163進(jìn)行充分加熱。

如上所述，玻璃板材(例如玻璃帶、玻璃板等)的分離方法可包括以下步驟：使玻璃板材上的路徑暴露在至少一束激光束下以沿著所述路徑產(chǎn)生熱應(yīng)力而不損壞所述玻璃板材。所述方法還可包括以下步驟：在路徑處于在使玻璃板材上的路徑暴露在至少一束激光束下的過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力下的同時(shí)，在所述路徑上形成缺陷，于是，玻璃板材響應(yīng)缺陷而自發(fā)地沿著所述路徑分離。

在一個(gè)例子中，在使路徑暴露在至少一束激光束下的步驟中沿著路徑實(shí)現(xiàn)了預(yù)定水平的熱應(yīng)力之后再形成缺陷。事實(shí)上，由于整條路徑都處于預(yù)定水平的熱應(yīng)力下，缺陷的引發(fā)會(huì)直接導(dǎo)致玻璃板材響應(yīng)缺陷而自發(fā)地沿著所述路徑分離。這種自發(fā)的分離可隨著缺陷的形成而開始，或者在缺陷形成后立即開始。因此，玻璃板材的分離可以是由于沿著整條路徑快速蔓延出全體性裂紋以分離玻璃板材的缺陷所直接導(dǎo)致的。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“全體性裂紋”是指延伸通過(guò)玻璃板材的整個(gè)厚度的裂紋。相比于常規(guī)技術(shù)，根據(jù)本文所述的方面的分離玻璃的時(shí)間可顯著縮短分離玻璃板材所需的時(shí)間。因此，本文所述的方面可有益于需要比常規(guī)技術(shù)能夠更快速地分離玻璃板材的應(yīng)用。例如，在拉制速度更快的應(yīng)用中，快速分離可有益于允許在玻璃帶的規(guī)定移動(dòng)長(zhǎng)度內(nèi)進(jìn)行分離。另外，本文所述的方法即使在升高了的溫度條件下也能夠分離玻璃板材。例如，盡管分離可在玻璃板材處于室溫下時(shí)進(jìn)行，分離也可在玻璃板材處于通常低于玻璃應(yīng)變點(diǎn)的升高了的溫度(例如高達(dá)400℃的溫度)下進(jìn)行，盡管在另一些例子中可提供其它最高溫度。因此，本文所述的方法可在玻璃帶在成形處理或其它加工程序中冷卻之前對(duì)其進(jìn)行分離。

在一個(gè)例子中，如圖7所示，在任一種上述實(shí)施方式中，可在進(jìn)行使所選路徑暴露在至少一束激光束下以沿著所述路徑產(chǎn)生熱應(yīng)力的步驟的同時(shí)，進(jìn)行形成缺陷的步驟。在使路徑暴露的同時(shí)形成缺陷可幫助沿著所述路徑保持足夠水平的熱應(yīng)力，以提供自發(fā)地直接響應(yīng)缺陷形成發(fā)生的快速分離。在一些例子中，可在開始形成缺陷的步驟之后完成使所選路徑暴露的步驟，甚至可以繼續(xù)進(jìn)行該步驟直至完成玻璃板材沿著所述路徑的自發(fā)分離。在使路徑暴露的同時(shí)形成缺陷的另一個(gè)益處在于能夠降低發(fā)生不可控的破裂的可能性，當(dāng)缺陷在暴露之前形成時(shí)，所述不可控的破裂可在暴露(加熱)過(guò)程中開始。這能夠使得強(qiáng)化玻璃、層壓玻璃結(jié)構(gòu)以及任何具有高內(nèi)部應(yīng)力的其它玻璃能夠進(jìn)行可靠的分離。又，在使路徑暴露的同時(shí)形成缺陷的另一個(gè)益處在于能夠縮短分離所需的總時(shí)間。

在另一些例子中，可在使所選路徑暴露的步驟完成后立即形成缺陷，可在缺陷形成時(shí)進(jìn)行使所選路徑暴露的步驟，可在缺陷形成后立即進(jìn)行使所選路徑暴露在激光束下的步驟，或者可在缺陷形成后的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行使所選路徑暴露的步驟。在這些例子中，當(dāng)沿著路徑存在足夠的殘余熱應(yīng)力以提供沿著所述路徑的自發(fā)分離時(shí)，仍然可以形成缺陷。然而，在一些例子中，分離速度可通過(guò)在形成缺陷的同時(shí)以及甚至在形成缺陷之后(例如在玻璃板材的整個(gè)分離過(guò)程中)使路徑持續(xù)暴露在至少一束激光束下來(lái)提高。事實(shí)上，在形成缺陷的同時(shí)使路徑持續(xù)暴露能夠通過(guò)保持沿著所述路徑的諸如最大熱應(yīng)力這樣的預(yù)定的熱應(yīng)力來(lái)提高分離速度。然而，應(yīng)當(dāng)避免射束路徑的過(guò)度暴露，以使由于過(guò)熱而沿著分離邊緣產(chǎn)生的殘余應(yīng)力最小或者避免其產(chǎn)生。

形成缺陷的步驟可通過(guò)多種方式來(lái)進(jìn)行。例如，如圖1所示意的那樣，在一個(gè)例子中，缺陷可通過(guò)利用例如劃刻器701(例如劃刻輪、金剛石尖部等)或其它機(jī)械裝置來(lái)對(duì)玻璃板材進(jìn)行機(jī)械嚙合來(lái)形成。事實(shí)上，如圖7所示，劃刻器710的尖部能夠形成諸如表面瑕疵(例如表面裂紋)這樣的缺陷703。在另一些例子中，可提供點(diǎn)缺陷或劃線缺陷。盡管未示出，可提供諸如空氣軸承或者機(jī)械接觸支承部件這樣的支承裝置，以幫助抵消劃刻器701所施加的作用力以輔助缺陷703的形成。

在另一個(gè)例子中，如圖1所示，缺陷可通過(guò)激光169形成。在一個(gè)例子中，激光可包含配置成形成缺陷的脈沖激光，例如表面瑕疵，盡管可提供表面下的瑕疵。在一些例子中，由激光169形成的缺陷可包括裂紋、點(diǎn)缺陷、劃線或其它缺陷，且這種缺陷可任選地通過(guò)燒蝕處理來(lái)形成。

在一些例子中，提供作為劃線的缺陷可有益地幫助沿著路徑151、163的方向引導(dǎo)出合適的全體性裂紋。例如，所述劃線可具有沿著路徑151、163延伸的長(zhǎng)度以及與所述路徑垂直的寬度。示例性的劃線可具有寬范圍的長(zhǎng)度和寬度，例如在約0.5mm～約5mm范圍內(nèi)的長(zhǎng)度、以及約0.1mm～約0.3mm的寬度。如果作為面缺陷提供，則缺陷的深度可約為5微米～約500微米，這取決于玻璃的種類。例如，對(duì)于經(jīng)過(guò)化學(xué)強(qiáng)化的玻璃，可提供較深的缺陷以到達(dá)超過(guò)玻璃板材的化學(xué)強(qiáng)化層。

可沿著路徑151、163在任意位置上，例如在路徑上提供缺陷703。在一個(gè)例子中，缺陷位于邊緣153、155中的一個(gè)的附近。在一個(gè)例子中，可能有益的是使缺陷位于如下所述的射束斑209開始掃射的第一邊緣153的附近。例如，如圖7所示，可在玻璃帶的第一邊緣153和第二邊緣155之間施加缺陷703，或者在另一些例子中可在第一邊緣和/或第二邊緣處提供缺陷。在第一邊緣和第二邊緣之間施加缺陷可有益地幫助確保裂紋在缺陷的位置處開始蔓延，而不是在可能存在于玻璃板材邊緣處的邊緣瑕疵處開始蔓延。而且，在第一邊緣和第二邊緣之間施加缺陷還可使得玻璃板材更快地分離。在一些例子中，可在通常在玻璃帶103的外側(cè)邊緣部分211a、211b處出現(xiàn)的凸緣上形成缺陷?；蛘?，如圖7和8所示，可任選地在凸緣的內(nèi)側(cè)提供缺陷。在一些例子中，在與玻璃板材的至少一個(gè)邊緣相距一段距離的位置處形成缺陷，且所述距離約為1mm～約25mm。例如，如圖7和8所示，在一些例子中，可在與第一邊緣(例如153、165)相距約1mm～約25mm、例如約1mm～約10mm的距離“d”的位置處形成缺陷703，盡管在另一些例子中可提供不同的距離。

在一些例子中，可在路徑的中心部分、或者在更靠近玻璃板材的第一邊緣或第二邊緣處形成缺陷。在一個(gè)例子中，如圖7所示，可在相比于第二邊緣155更靠近第一邊緣153處形成缺陷703。當(dāng)射束斑209只是如上所述地沿著單一方向225從第一邊緣153向第二邊緣155移動(dòng)時(shí)，在更靠近第一邊緣153處(例如與第一邊緣相距距離“d”)提供缺陷703可特別有益。在這樣的例子中，第一邊緣153沿著射束斑209的移動(dòng)路徑在單一方向225上處于上游。隨著全體性裂紋傾向于沿著射束斑209的單一方向225蔓延，使缺陷位于更靠近第一邊緣153的位置能夠幫助全體性裂紋沿著方向225快速向下游蔓延通過(guò)玻璃板材的寬度(或長(zhǎng)度)。另外，可使缺陷703所處的距離“d”足夠近，以同時(shí)允許全體性裂紋向上游蔓延以與第一邊緣153相交。

另外，參考圖8，可對(duì)激光束802、804、806、808、810進(jìn)行計(jì)時(shí)，以允許各激光的射束斑沿著相應(yīng)的單一方向225a、225b、225c、225d、225e以循序的模式移動(dòng)，以使來(lái)自相鄰激光的激光斑可沿著重疊區(qū)域811、813、815、817共存。因此，光斑可基本上連續(xù)地沿著單一方向移動(dòng)通過(guò)玻璃板材的長(zhǎng)度的總寬度，以幫助沿著總路徑對(duì)全體性裂紋進(jìn)行快速驅(qū)動(dòng)。

可使用任何上述的方法來(lái)分離玻璃板材，例如玻璃板或玻璃帶。因此，玻璃帶103的所述例子還可應(yīng)用于玻璃板104或其它玻璃板材。例如，如圖1所示，路徑151可在玻璃帶103的第一邊緣153和第二邊緣155之間延伸通過(guò)玻璃帶103的寬度“w”。在這些例子中，如圖1所示，缺陷的形成使玻璃板104從玻璃帶103分離。在圖1所示的另一些例子中，路徑163可在玻璃板的第一邊緣165和第二邊緣167之間沿著玻璃帶104的長(zhǎng)度“l(fā)”延伸。在這些例子中，缺陷的形成能夠使玻璃板104的邊緣部分159從玻璃板104的中心部分161分離。

任意上述方法都能夠有助于分離大范圍的玻璃板材，所述玻璃板材可以是平坦的(如圖所示)、或者可具有不平坦(例如翹曲)的結(jié)構(gòu)，例如彎曲成c形、s形或其它結(jié)構(gòu)。另外，任意所述方法都能夠有助于對(duì)具有基本上均勻厚度的玻璃板材或者具有不均勻的可變的厚度的玻璃板材進(jìn)行分離。例如，如圖所示，可對(duì)具有相對(duì)較厚的凸緣以及相對(duì)較薄的中心部分的玻璃板材進(jìn)行分離。

在另一個(gè)例子中，當(dāng)玻璃帶相對(duì)靜止或者當(dāng)玻璃帶處于移動(dòng)時(shí)都可以對(duì)玻璃帶進(jìn)行分離。例如，可在玻璃帶被從成形部件中拉制出來(lái)而處于移動(dòng)的過(guò)程中、或者當(dāng)玻璃帶相對(duì)于成形部件稍有擺動(dòng)和/或扭動(dòng)的過(guò)程中對(duì)玻璃帶進(jìn)行分離。另外，任意本文所述的方法可被用于對(duì)處于大致不超過(guò)玻璃板材的應(yīng)變點(diǎn)的升高了的溫度下的玻璃板材進(jìn)行分離。

另外，本文所述的方法可被用于對(duì)未經(jīng)強(qiáng)化的玻璃和強(qiáng)化玻璃進(jìn)行分離。例如，這些方法可用于對(duì)包含至少一個(gè)處于壓縮下的外層和另一個(gè)處于張力下的層的強(qiáng)化玻璃板材(例如經(jīng)過(guò)化學(xué)強(qiáng)化的玻璃板材)進(jìn)行分離。在一個(gè)具體的例子中，本文所述的方法可被用于對(duì)兩面被強(qiáng)化的強(qiáng)化玻璃板材進(jìn)行分離，其中，該玻璃板材的兩個(gè)主表面處于壓縮下，且該玻璃板材的中心部分處于張力下。

在另一些例子中，本文所述的方法可被用于對(duì)包含層壓玻璃板材層的玻璃板材進(jìn)行分離。在一個(gè)例子中，可使層壓結(jié)構(gòu)具有一個(gè)壓縮表面層和一個(gè)處于張力下的中心層。在另一個(gè)例子中，可使層壓結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)壓縮表面層和一個(gè)夾在所述兩個(gè)壓縮層中間的處于張力下的中心層。在另一些例子中，本文所述的方法可被用于對(duì)層壓玻璃板材層進(jìn)行分離，在所述層壓玻璃板材層中，多個(gè)層中的至少兩個(gè)包含不同的組成和/或不同的熱膨脹系數(shù)。在另一些例子中，玻璃板材可以是經(jīng)過(guò)化學(xué)或熱強(qiáng)化的玻璃板材，且玻璃板材包含通過(guò)離子交換或熱處理而形成的表面壓縮應(yīng)力層。

在另一些例子中，激光束的聚焦深度可超過(guò)玻璃帶的厚度變化的振幅、翹曲的振幅、玻璃相對(duì)于激光源的移動(dòng)的振幅或者處理?xiàng)l件中的其它變化。

對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對(duì)本公開進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因此，本發(fā)明人的意圖是本發(fā)明覆蓋本公開的修改和變動(dòng)，只要這些修改和變動(dòng)在所附權(quán)利要求書和其等同內(nèi)容的范圍之內(nèi)。