本發(fā)明通常涉及薄和超薄玻璃的制造。本發(fā)明尤其涉及呈卷起的玻璃帶的形式的長帶狀的薄和超薄玻璃膜的生產(chǎn)。

背景技術(shù)：

對于不同的應(yīng)用，例如消費電子的領(lǐng)域中例如作為用于半導(dǎo)體模塊、用于有機LED光源或者用于薄或者彎曲的顯示裝置的玻璃蓋，或者在再生能源或者能源工程的領(lǐng)域中，例如用于太陽能電池，越來越多地使用薄玻璃。對此的例子是觸摸屏、電容器、薄膜電池、柔性電路板、柔性O(shè)LED's(有機發(fā)光顯示器)，柔性光伏組件或者也是電子報。對于許多應(yīng)用的薄玻璃越來越多的成為焦點，因為薄玻璃的突出的特性例如耐化學(xué)性，耐溫度變化性和耐熱性，氣密性，高電絕緣能力，合適的膨脹系數(shù)，柔韌性，高光學(xué)品質(zhì)和透光性或者也由于兩個薄玻璃側(cè)的火拋光的表面具有非常小的粗糙度的高表面品質(zhì)。薄玻璃在這里理解為玻璃膜，所述玻璃膜具有小于大約1.2mm的厚度直到5μm和更小的厚度。由于其柔韌性，薄玻璃作為玻璃膜越來越多地在制造后被卷起和作為玻璃卷儲存或者運輸用于批量生產(chǎn)或者進一步加工。在卷對卷工藝(Roll-to-Roll-Prozess)中玻璃膜也可以在中間處理、例如對表面涂層或者批量生產(chǎn)之后再次被卷起和被提供給另一應(yīng)用。玻璃的卷起相對于扁平地張開的材料的儲存和運輸具有成本低廉且緊湊的儲存、運輸和在進一步加工中的處理的優(yōu)點。在進一步加工中，較小的、相應(yīng)于要求的玻璃膜區(qū)段從玻璃卷或者也從扁平地儲存或者運輸?shù)牟牧现蟹蛛x。在有些應(yīng)用中，玻璃膜區(qū)段也再次作為彎曲的或者卷起的玻璃使用。

玻璃在所有其突出的特性中，作為易碎的材料具有相當小的斷裂強度，因為其不耐抗拉應(yīng)力。在玻璃彎曲時，在彎曲的玻璃的外表面上出現(xiàn)拉應(yīng)力。對于這樣的玻璃卷的無斷裂的儲存和對于無斷裂的運輸或者對于較小的玻璃膜區(qū)段的無撕裂和無斷裂的使用，首先邊緣的品質(zhì)和完整性是重要的，用于避免在卷起的或者彎曲的玻璃膜中產(chǎn)生撕裂或者斷裂。在邊緣上的損傷例如微小的撕裂、例如微撕裂，正好可能變成玻璃膜中較大的撕裂或者斷裂的原因和原發(fā)點。此外，由于在卷起的或者彎曲的玻璃膜的上側(cè)上的拉應(yīng)力，表面的完整性和對劃痕，傷痕或者其他的表面缺陷的抗性是重要的，用于避免在卷起的或者彎曲的玻璃膜中產(chǎn)生撕裂或者斷裂。第三，在玻璃中由制造引起的內(nèi)應(yīng)力也應(yīng)該盡可能的小或者不存在，用于避免在卷起的或者彎曲的玻璃膜中產(chǎn)生撕裂或者斷裂。尤其玻璃膜邊緣的特性在玻璃膜的撕裂產(chǎn)生或者撕裂擴大直到斷裂方面是尤其重要的。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，薄玻璃或者玻璃膜機械地被專門磨削的鉆石或者特種鋼或者碳化鎢制成的切割輪劃傷和破壞。在這里通過劃傷表面有針對性地在玻璃中產(chǎn)生應(yīng)力。沿著這樣產(chǎn)生的裂縫，玻璃受控制地通過壓，拉或者彎曲而碎裂。因此，通常出現(xiàn)具有明顯粗糙度，許多微撕裂和棱邊邊緣處的崩缺或者剝落。

為了提高邊緣強度，接著可以對邊緣進行貼邊，倒角或者磨削和拋光。在玻璃膜中機械的邊緣加工尤其在小于200μm的厚度的范圍內(nèi)但是在沒有玻璃的附加的撕裂和斷裂危險的情況下不再能夠?qū)崿F(xiàn)。視玻璃和尤其玻璃邊緣的特性而定，得到玻璃的不同的彎曲強度。邊緣的特性在這里正好是決定性的。在材料和表面狀態(tài)方面同種的兩個玻璃膜因此可以在不同特性的邊緣中具有在玻璃邊緣彎曲時非常不同的斷裂概率。當制造的薄玻璃膜應(yīng)該以卷起的形式被提供時，這里相應(yīng)地存在關(guān)于卷核的可能的直徑或者玻璃卷的內(nèi)直徑的很大的不確定。玻璃卷的最內(nèi)玻璃層(所述最內(nèi)玻璃層構(gòu)成玻璃卷的內(nèi)側(cè))具有最小的彎曲半徑并因此也具有最高的彎曲負荷。相應(yīng)的玻璃層位于越外面，彎曲半徑就越小。盡管如此，玻璃帶的大部分典型地具有類似于玻璃卷的內(nèi)半徑的彎曲半徑?，F(xiàn)在為了使斷裂危險最小化和/或使玻璃帶的使用壽命最大化，當然一直存在這樣的可能性，選擇大的卷核直徑。但是這具有如下缺點，以這種方式獲得非常難處理的規(guī)格。因此不僅對于玻璃卷的進一步加工，而且對于其儲存自然是特別緊湊的尺寸，即，尤其小的內(nèi)直徑是值得期望的。但是同時也應(yīng)該給出在預(yù)定的儲存持續(xù)時間內(nèi)玻璃帶的盡可能低的斷裂比率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供呈玻璃卷形式的玻璃帶，所述玻璃帶在上述的長使用壽命要求方面并且在同時具有緊湊尺寸的情況下被優(yōu)化。該任務(wù)通過獨立權(quán)利要求的內(nèi)容解決。本發(fā)明的有利的改進方案在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中給出。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)，為了求取滿足上述要求的玻璃卷的內(nèi)側(cè)處的彎曲半徑，在玻璃材料的樣品上可以實施斷裂測試，根據(jù)斷裂測試求取統(tǒng)計學(xué)的參數(shù)并且可以將統(tǒng)計學(xué)的參數(shù)優(yōu)選地通過換算(Skalierung，標度)包括使用壽命的指數(shù)項而換算成彎曲半徑的范圍，所述彎曲半徑滿足對玻璃卷的使用壽命和盡可能緊湊的尺寸的要求。

附圖說明

下面也根據(jù)附圖更詳細地說明本發(fā)明。其示出了：

圖1示出了包括卷起的薄玻璃帶的薄玻璃卷，

圖2示出了用于在薄玻璃樣品在彎曲載荷下發(fā)生斷裂的情況下求取彎曲半徑和其方差的平均值的結(jié)構(gòu)，

圖3示出了在薄玻璃樣品在彎曲載荷下發(fā)生斷裂的情況下拉應(yīng)力的柱狀圖，

圖4示出了用于鋼化薄玻璃帶(3)的過程的示意圖，所述過程可以被結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的方法中，

圖5示出了鋼化過程的另一實施形式示意圖，

圖6示出了鋼化過程的另一實施形式的示意圖，其中，呈水溶液的形式的鉀離子被施加到薄玻璃帶(3)上，

圖7示出了鋼化過程的示意圖，其中，方法步驟a)和c)在相同的爐中實施。

具體實施方式

圖1示出薄玻璃卷1，所述薄玻璃卷通過卷起具有對置的側(cè)面34、35的薄玻璃帶3獲得。兩個邊緣32、33，或者更精確地薄玻璃帶3的縱向邊緣在此構(gòu)成卷1的端面或者端面的至少一個組成部分。任選地，卷1可以卷繞在心軸上，從而卷1的內(nèi)側(cè)貼靠在心軸的外表面上。

這種形式的薄玻璃帶3可以隨后由卷1退卷(abgewickelt，展開)以用于隨后的加工步驟。薄玻璃的這種包裝形式特別適合于自動化的制造過程，例如層壓到電子的構(gòu)件上或者顯示器的制造。

如果制造過程為自動化的，重要的是，整個卷繞的薄玻璃帶3沒有斷裂并且在自動化的退卷中薄玻璃帶3被分開。但是薄玻璃在卷繞時彎曲。彎曲伴隨著拉應(yīng)力，薄玻璃1的其中一側(cè)處于所述拉應(yīng)力下。彎曲半徑越小，拉應(yīng)力越大。在卷繞的薄玻璃帶3中最小的彎曲半徑在卷1的內(nèi)側(cè)11上出現(xiàn)。在此，最小的彎曲半徑R與拉應(yīng)力σ為如下的關(guān)系:

(1)

在該關(guān)系式中E是楊氏模量，d是薄玻璃的厚度以及ν是玻璃的泊松比。

現(xiàn)在在當卷起成卷1時的薄玻璃的進一步加工和在另外的制造工藝中退卷之間可能經(jīng)過一些時間。典型地，卷1在其制造之后被儲存一些時間。運輸也需要時間?，F(xiàn)在顯而易見的是，這樣不利的由在彎曲時產(chǎn)生的單側(cè)的拉應(yīng)力引起的玻璃斷裂盡管小的玻璃厚度也可能在卷起之后時間延遲地出現(xiàn)。

通過本發(fā)明現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)，薄玻璃帶3卷起成薄玻璃卷1，所述薄玻璃卷在內(nèi)半徑方面這樣確定尺寸，使得薄玻璃卷以高概率無損地經(jīng)受住預(yù)定的時期，例如平均的或者最大的儲存時間。

現(xiàn)在如在圖1中示例地示出的，本發(fā)明提供具有卷起的薄玻璃帶3的薄玻璃卷1，所述薄玻璃帶具有至少10米的長度和最高200微米的厚度，其中，卷起的薄玻璃帶3的內(nèi)半徑在

(2)到

(3)

的范圍中，其中，<R>是平均值以及

(4)

是在由與薄玻璃帶的玻璃材料具有相同的厚度和具有相同特性的玻璃邊緣的相同玻璃材料組成的多個(N個)樣品斷裂的情況下彎曲半徑R_i的方差，其中，R_i是在其下各個樣品斷裂的彎曲半徑，，以及t是按天給出的優(yōu)選預(yù)定的最小持續(xù)時間，薄玻璃卷在沒有斷裂的情況下經(jīng)受住所述最小持續(xù)時間。這樣的時間延遲的斷裂在此尤其通過應(yīng)力腐蝕裂紋引起。

與此相應(yīng)地，用于制造包括具有至少10米的長度和最高200微米的厚度的卷起的薄玻璃帶3的薄玻璃卷1的相應(yīng)方法包括：

-通過斷裂測試求取多個(N個)樣品10在逐漸增大的彎曲載荷下斷裂的情況下彎曲半徑R_i的平均值<R>，以及根據(jù)方程式(1)的方差s，以及

-提供由具有與樣品10的玻璃材料相同的厚度和相同特性的玻璃邊緣的相同玻璃材料制成的薄玻璃帶3并且將其卷繞成薄玻璃卷1，其中，薄玻璃卷1的內(nèi)半徑(所述內(nèi)半徑是薄玻璃帶3在薄玻璃卷1上的最內(nèi)層的半徑)這樣選擇，使得內(nèi)半徑位于根據(jù)方程式(2)的R_min到根據(jù)方程式(3)的R_max的范圍內(nèi)，其中，t是按天給出的預(yù)定的最小持續(xù)時間，薄玻璃卷在沒有斷裂的情況下應(yīng)該經(jīng)受住所述最小持續(xù)時間。但是一般甚至在玻璃帶的非常大的彎曲半徑的情況下典型地還是存在一定的斷裂概率。但是方程式(2)和(3)的參數(shù)這樣調(diào)整，使得在預(yù)定的最小持續(xù)時間內(nèi)的斷裂比率通常小于0.1，優(yōu)選地小于0.05。

為了保護玻璃表面，如在圖1中示出的例子那樣，片材料(Bahnmaterial)7還可以與玻璃帶一起卷起。該片材料然后在卷中分隔連續(xù)的玻璃層，或者布置在薄玻璃帶3的單個的玻璃層或者卷繞圈之間。優(yōu)選地紙或者塑料用作片材料7。任選地片材料可以突出超過薄玻璃帶1的邊緣32、33。

薄玻璃樣品可以由另一在玻璃材料，厚度和邊緣特性方面相同的薄玻璃帶得到。同樣可行的是，例如在其中一個端部處從薄玻璃帶3截斷樣品。

薄玻璃帶3的厚度d優(yōu)選地是最高200μm，特別優(yōu)選地最高100μm。此外通常優(yōu)選的是，玻璃厚度是最小5μm。

圖2示出用于求取在薄玻璃樣品10在彎曲載荷下斷裂時彎曲半徑<R>的平均值和其方差的結(jié)構(gòu)。

為了獲得用于可靠地確定在由方程式(2)和(3)定義的區(qū)域中的彎曲半徑的足夠值得信賴的統(tǒng)計數(shù)值，根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案薄玻璃的至少二十個，優(yōu)選地至少50個樣品被加載彎曲載荷和因此的拉應(yīng)力直到斷裂，以用于求取彎曲半徑R_i的平均值<R>和它的方差。

用根據(jù)圖2的布置實施的方法基于用于求取參數(shù)<R>和s的彎曲測試，其中，薄玻璃樣品10被單軸地彎曲直到斷裂。在圖2中示出的布置中，薄玻璃樣品10被夾緊在兩個顎板15、16之間。顎板15、16朝向彼此運動，使得薄玻璃樣品10越來越彎曲。彎曲僅僅在一個方向上進行。最小的曲率半徑R₀在此位于兩個顎板之間的中點上。如果顎板例如彼此輕微傾斜，那么邊緣(在所述邊緣處顎板15、16彼此更近)被比對置的邊緣更強地加載荷。相應(yīng)地，最小曲率半徑也位于該邊緣上。但是兩個邊緣22、23也可以被均勻地加載荷。

顎板現(xiàn)在這樣程度地互碰直到樣品10斷裂。最小彎曲半徑R₀在該時間點被記錄。然后由多個這樣記錄的半徑可以算出平均值<R>和由測量值的求方差算出方差s。

樣品10的邊緣22、23中的至少一個通過薄玻璃帶3的縱向邊緣34、35中的一個的區(qū)段形成。這是有利的，以便能夠在彎曲試驗中分析評估邊緣強度。邊緣的強度通常顯著小于玻璃表面的強度。因此斷裂在大部分情況中也從邊緣開始。

典型地，樣品10將具有比薄玻璃帶3更小的寬度，樣品10從所述薄玻璃帶中分離出。在這種情況下兩個邊緣22、23中的僅僅一個構(gòu)成薄玻璃帶3的縱向邊緣34、35的一個區(qū)段。這里顎板15、16可以以相對于彼此的小角度布置，使得樣品10在顎板互碰時在由薄玻璃帶3的縱向邊緣限定的邊緣處被更強地彎曲。

圖3示出在薄玻璃樣品10斷裂時彎曲載荷的柱狀圖。斷裂測試被實施兩次，其中，在第一次測試中樣品10被圍繞所述側(cè)面中的一個彎曲并且在第二次測試中圍繞對置的側(cè)面彎曲。相應(yīng)地，在圖3中示出兩個柱狀圖，所述柱狀圖分別用“側(cè)1”或者“側(cè)2”標記。條表示樣品10的數(shù)量，所述樣品在拉應(yīng)力σ的相應(yīng)的區(qū)間中折斷。

顯然可看出的是，柱狀圖不同。用“側(cè)1”標記的柱狀圖示出比柱狀圖“側(cè)2”更窄的斷裂應(yīng)力的分布，為此，斷裂應(yīng)力的平均值較低。這樣的差別可以通過玻璃邊緣制造的方式得到。在圖3的例子中，玻璃邊緣通過班納特輪刻劃和緊接著的折斷制造。側(cè)1在此是玻璃的被刻劃的側(cè)面。對于柱狀圖“側(cè)1”，在此在斷裂測試中被刻劃的側(cè)面被置于拉應(yīng)力下。在圖2中示出的布置中該側(cè)面即是凸起彎曲的面。

通過刻劃在邊緣相對于側(cè)面的角上得到附加的損害，所述損害降低平均的斷裂強度，這解釋了柱狀圖“側(cè)1”和“側(cè)2”的差別。

使用“側(cè)1”標記的柱狀圖的示例，現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明可以確定用于由相同玻璃制成的薄玻璃帶3的內(nèi)半徑的范圍。在樣品斷裂時拉應(yīng)力的平均值<σ>根據(jù)柱狀圖為大約230MPa。方差是大約20MPa。

薄玻璃是無堿的硼硅酸鹽玻璃，其因子E/(1-ν²)＝79.3*10³MPa和厚度50微米。因此由方程式(1)對于平均的彎曲半徑<R>而言得出值7.74毫米和對于方差s而言得到數(shù)值0.41毫米。

如果設(shè)定儲存持續(xù)時間t為5天，應(yīng)該在沒有斷裂的情況下至少經(jīng)受住所述儲存持續(xù)時間，根據(jù)方程式(2)和(3)得出值R_min＝14.98mm和

R_max＝57.86mm。相應(yīng)地對于現(xiàn)在由相同的玻璃制成的薄玻璃帶卷繞成的玻璃卷1而言，選擇30mm和116mm之間的內(nèi)直徑并且卷繞所述帶，使得對應(yīng)于樣品10的側(cè)1的側(cè)面的凸起地彎曲。

與由柱狀圖“側(cè)2”獲得的值的比較是非常令人驚訝的。具有圍繞側(cè)2的凸起地彎曲的樣品10的彎曲強度顯著更高。就此而言期望，在其中薄玻璃帶3相應(yīng)地卷繞以使得側(cè)2的凸起地彎曲的玻璃卷顯著更堅固。如果分析評估柱狀圖“側(cè)2”，得出平均值<R>的值2.35毫米，方差的值0.612毫米。如果再次設(shè)定儲存持續(xù)時間為5天，由方程式(2)、(3)得出值R_min＝70.9mm，R_max＝127.3mm。相應(yīng)地玻璃卷的內(nèi)直徑在這里必須在142毫米和254毫米之間。因此，雖然玻璃在圍繞側(cè)2彎曲時實現(xiàn)平均顯著更高的強度和更小的彎曲半徑直到斷裂，玻璃可以在以相反的方向彎曲時在相同的或者更好的使用壽命和斷裂概率中被更緊地卷繞。對此原因是在圍繞側(cè)1彎曲時小的方差。盡管這里通過刻劃輪實際破壞的邊緣線處于拉應(yīng)力下，但是該破壞明顯地在這里導(dǎo)致非常均勻的缺陷類型和分布。

因此本發(fā)明現(xiàn)在通常也能夠?qū)崿F(xiàn)這樣卷繞玻璃，使得甚至在側(cè)面和尤其邊緣線的不同特性中的情況下，也能實現(xiàn)玻璃帶的較高的短時和長時穩(wěn)定性。對此，尤其根據(jù)方程式(2)的參數(shù)R_min是相關(guān)的。

因此根據(jù)最小半徑R_min的分析評估，可以提供包括卷起的薄玻璃帶3的玻璃卷1，其中，薄玻璃帶3具有兩個對置的側(cè)面34、35和縱向邊緣32、33，其中，薄玻璃帶這樣卷繞，使得凸起地彎曲的側(cè)面是這樣的側(cè)面34、35，對于所述側(cè)面34、35，樣品10在縱向邊緣32、33處切離薄玻璃帶3并且圍繞縱向邊緣32、33以與薄玻璃帶3相同的方向彎曲、即同樣地表現(xiàn)出該側(cè)面的凸起的彎曲，相對于以反方向彎曲的樣品10具有根據(jù)方程式(2)的更小的值R_min。因為具有指數(shù)因子2-e^-t的項以相同的方式標度(skaliert，換算)R_min的相應(yīng)的值，該項為了比較這里也可以省略。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，可以使用以下作為用于確定卷繞方向的參數(shù)，來替代方程式(2)：

(5)

因為如上所述，薄玻璃帶的斷裂強度和使用壽命可取決于彎曲的方向，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案設(shè)置為，第一組樣品10以一個彎曲方向彎曲和第二組樣品(10)以相反的彎曲方向彎曲并且這兩組樣品10的參數(shù)R_min和R_max被分開地求取。

然后用于制造薄玻璃卷1的薄玻璃帶3的彎曲方向可以這樣選擇，使得該彎曲方向與該組樣品10的彎曲方向一致，對于所述組樣品被求取較小的R_min的值。

對本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明不限于示出的例子，而是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以多種多樣地變化。例如，根據(jù)圖2借助于兩點彎曲方法進行用于求取R_min和R_max的斷裂測試。圖3中示出的測量值也基于這樣的兩點彎曲測試。但是也可行的是，使用替代的斷裂測試，通過所述斷裂測試可以求取在斷裂時的半徑R_i，或者通過所述斷裂測試能夠算出這樣的半徑。

在任何情況下，薄玻璃卷的制造都包括卷起，任選地與所述的中間層一起卷起。但是其也可以添加其他的方法步驟。尤其薄玻璃帶3的提供可以包括由熔體或者加熱的預(yù)型件拉伸。

在由含堿的玻璃制成的薄玻璃帶中，在根據(jù)本發(fā)明一個改進方案的方法中，用于通過薄玻璃帶(下面也稱為玻璃帶)的離子交換而化學(xué)鋼化

的方法可以合并到本發(fā)明的方法中。由此，可以提高玻璃帶的強度。

化學(xué)鋼化通過離子交換進行?；瘜W(xué)鋼化(也稱為施加化學(xué)預(yù)應(yīng)力)方法，包括至少下面的方法步驟a)到c):

(a)將玻璃帶預(yù)熱到300到550℃的范圍內(nèi)的溫度，

(b)在300到550℃的范圍內(nèi)的鋼化溫度下通過在表面區(qū)域中的離子交換來化學(xué)鋼化玻璃帶，

(c)將鋼化的玻璃帶冷卻到<150℃的溫度。

在化學(xué)鋼化的工藝之后，玻璃帶以根據(jù)本發(fā)明的方法卷起。

根據(jù)鋼化工藝的一個實施形式，玻璃帶優(yōu)選地具有在30到144μm范圍內(nèi)的厚度。玻璃帶通過離子交換被化學(xué)鋼化。在所述離子交換期間尤其玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中的鈉和/或鋰離子至少部分地由鉀離子代替。為此，在步驟a)之前和/或在步驟b)中鉀離子被施加到玻璃帶的對置的側(cè)面34、35上。

首先，在步驟a)中進行將玻璃帶加熱到在300到550℃的范圍中的溫度。由此，薄玻璃在這里被預(yù)熱到這樣的溫度，在所述溫度下在步驟b)中進行化學(xué)鋼化。通過預(yù)熱到鋼化溫度防止了，在薄玻璃中由于在化學(xué)鋼化期間太大的溫度差或者通過玻璃的太快的加熱產(chǎn)生的應(yīng)力，以及因此防止了在鋼化期間薄玻璃的斷裂。預(yù)熱可以例如在連續(xù)式加熱爐中進行。當玻璃帶已經(jīng)呈玻璃卷的形式被提供和退卷以用本發(fā)明的方法重新卷成玻璃卷時，該變型特別適合。因此，鋼化方法可以集成在卷對卷工藝中。

在另一變型中，玻璃帶(例如通過在該方法上游的拉伸工藝)已經(jīng)在步驟a)之前具有在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)的溫度。這里因此可以省去步驟a)中玻璃帶的主動的加熱。

在薄玻璃帶在步驟a)中被預(yù)熱到鋼化溫度之后，薄玻璃在步驟b)中通過在玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中的離子交換被化學(xué)鋼化。在這里進行離子交換，其中，玻璃的靠近表面的區(qū)域中的鋰和/或鈉離子部分地與鉀離子交換，所述鉀離子事先被施加到玻璃帶的對置的側(cè)面上。

在下面的步驟c)中，鋼化的玻璃帶被冷卻到<150℃的溫度。方法步驟a)到c)優(yōu)選在連續(xù)式加熱爐中實施。

根據(jù)鋼化方法的一個實施形式，玻璃帶在步驟a)中在具有溫度梯度的連續(xù)式加熱爐中加熱。因此，玻璃帶可以被特別溫和地加熱和因此避免玻璃帶中的應(yīng)力。所使用的爐優(yōu)選具有如下溫度梯度，所述溫度梯度從爐的一個端部向它的另一端部升高。因此，該爐在一個端部上具有較低溫度T_u并且在另一端部上具有較高溫度T_o，其中，適用T_u<T_o。該爐的溫度在此沿著玻璃帶的前進方向升高，也就是說，玻璃帶在該爐的具有溫度T_u的端部處進入到該爐中。在較低溫度T_u<150℃和在從350到500℃的范圍內(nèi)的較高溫度T_o之間的溫度梯度在降低玻璃帶中的應(yīng)力方面以及在加工時間方面證實是特別有利的。優(yōu)選較高溫度T_o對應(yīng)于鋼化溫度T_H。

在步驟b)中，通過由鉀離子至少部分地交換在玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中的鈉和/或鋰離子，來進行玻璃帶的化學(xué)鋼化。鉀離子在此在鋼化工藝之前被施加到玻璃帶的對置的側(cè)面上。鉀離子的期望的層滲透深度(depth oflayer，DOL)和強度增加的程度Cs可以通過工藝參數(shù)鋼化溫度T_H和鋼化時間t_H調(diào)整。鋼化時間t_H，也就是說在鋼化爐中的停留時間在此可以通過玻璃帶的進給速度以及鋼化爐的長度或者玻璃帶在鋼化爐中經(jīng)過的運輸路徑的長度調(diào)整。鋼化爐中的輥的合適的材料尤其是玻璃，陶瓷，金屬或者上述材料的復(fù)合材料。

在步驟b)的鋼化之后，在步驟c)中進行鋼化的玻璃帶的冷卻。為了避免鋼化的玻璃中的應(yīng)力，有利的是，使用具有溫度梯度的爐。該爐優(yōu)選構(gòu)造為連續(xù)式加熱爐和在一個端部處具有較高溫度T_o和在另一端部處具有較低溫度T_u。鋼化的玻璃帶被引導(dǎo)穿過該爐，其中，在具有較高溫度T_o的爐端部處進入該爐中，在爐中冷卻并在溫度T_u時離開該爐。較低溫度T_u<150℃證實是有利的。優(yōu)選該爐的較高溫度T_o是350到550℃。尤其在這樣的較高溫度T_o時，所述較高溫度與在前面的步驟b)中的鋼化溫度T_H一致，已經(jīng)證實是特別有利的。該爐的溫度在此沿著玻璃帶的前進方向升高，也就是說，玻璃帶在該爐的具有溫度T_u的端部處進入該爐中。在較低溫度T_u<150℃和在從350到500℃的范圍內(nèi)的較高溫度T_o之間的溫度梯度在降低玻璃帶中的應(yīng)力方面以及在工藝時間方面已經(jīng)證實是特別有利的。優(yōu)選較高溫度T_o對應(yīng)于鋼化溫度T_H。

在步驟b)中，通過由鉀離子至少部分地交換在玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中的鈉和/或鋰離子進行玻璃帶的化學(xué)鋼化。鉀離子在此在鋼化工藝之前被施加到玻璃帶的表面，也就是說它的對置的側(cè)面上。鉀離子的期望的層滲透深度(depth of layer，DOL)和壓應(yīng)力的大小Cs可以通過工藝參數(shù)鋼化溫度T_H和鋼化時間t_H調(diào)整。鋼化時間t_H，也就是說在鋼化爐中的停留時間在此可以通過玻璃帶的進給速度以及鋼化爐的長度或者玻璃帶在鋼化爐中經(jīng)過的運輸路徑的長度調(diào)整。鋼化爐中的輥的合適的材料尤其是玻璃，陶瓷，金屬或者上述材料的復(fù)合材料。

在步驟b)的鋼化之后，在步驟c)中進行鋼化的玻璃帶的冷卻。為了避免鋼化的玻璃中的應(yīng)力，有利的是，使用具有溫度梯度的爐。該爐優(yōu)選構(gòu)造為連續(xù)式加熱爐并且在一個端部處具有較高溫度T_o和在另一端部處具有較低溫度T_u。鋼化的玻璃帶被引導(dǎo)穿過該爐，其中，在具有較高溫度T_o的爐端部處進入該爐中，在爐中冷卻和在溫度T_u時離開該爐。較低溫度T_u<150℃證實是有利的。優(yōu)選該爐的較高溫度T_o是350到550℃。尤其在這樣的較高溫度T_o時，所述較高溫度與在前面的步驟b)中的鋼化溫度T_H一致，已經(jīng)證實是特別有利的。

鋼化工藝的一個改進方案設(shè)置為，在步驟a)和步驟c)中使用具有溫度梯度的相同的連續(xù)式加熱爐。因為這里僅僅需要一個爐，不僅該裝置可以緊湊的構(gòu)型而且也可以節(jié)省能源。

在根據(jù)本發(fā)明的運輸期間的鋼化過程可以在卷起成玻璃卷之前的拉伸工藝之后進行。拉伸的玻璃帶被清潔、干燥和鋼化。因為玻璃在溫度高時被拉伸和因此在鋼化工藝之前具有相應(yīng)高的溫度，可以減小預(yù)熱的持續(xù)時間或者甚至可以完全去除該方法步驟。當玻璃帶在拉伸工藝之后具有在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)的溫度時，這尤其是適合的。

根據(jù)一個變型，鉀離子可以被施加到玻璃帶的表面上，在所述變型中玻璃帶在步驟b)中被引導(dǎo)穿過含鉀的熔化液，例如含KNO₃的熔化液。

替代地或者附加地，可以將含鉀的鹽溶液施加到玻璃帶的上和下側(cè)，也就是說，施加到玻璃帶的上和下側(cè)面上。鉀離子的施加在這種情況下在玻璃帶被引導(dǎo)穿過鋼化爐之前進行。優(yōu)選含鉀的鹽溶液在玻璃帶的預(yù)熱之前(步驟a))施加到玻璃帶的對置的側(cè)面上。除了玻璃帶的預(yù)熱，在這里在步驟a)中溶劑也被蒸發(fā)。

含鉀的鹽溶液可以例如通過噴涂過程被施加到玻璃帶的表面上。含鉀的鹽溶液優(yōu)選是鹽KNO₃、K₃PO₄、KCl、KOH和/或K₂CO₃的水溶液。

因此可以獲得具有<200μm的厚度的、含堿的、以化學(xué)方式施加預(yù)應(yīng)力的薄玻璃的玻璃卷。甚至也可以獲得具有在僅僅30到145μm的范圍內(nèi)的玻璃厚度的、以化學(xué)方式施加預(yù)應(yīng)力的薄玻璃的玻璃卷。

尤其是玻璃帶在靠近表面的區(qū)域中富有鉀離子。層滲透深度DOL在一個實施形式中高達30μm。優(yōu)選玻璃卷的玻璃具有從2到8μm的范圍內(nèi)的、特別優(yōu)選從3到5μm的范圍內(nèi)的層滲透深度DOL。

具有該滲透深度的玻璃具有足夠高的強度，以便將其例如用作用于便攜電子設(shè)備中的觸敏顯示器的蓋板玻璃。同時，對于這些相對小的交換深度僅僅需要短的鋼化時間，這在工藝過程方面是有利的。因此，鋼化時間t_H可以被減小到小于一小時或者甚至<30分鐘的持續(xù)時間。甚至在僅僅10到20分鐘的范圍內(nèi)的鋼化時間t_H因此是可行的。

相比于在常規(guī)的方法中，在該集成到玻璃帶的運輸過程中的鋼化工藝的情況下，盡可能短的鋼化時間t_H更重要，在所述常規(guī)的方法中玻璃在離子交換時在熔鹽浴中保持靜止。因此，在集成的鋼化方法中長的鋼化時間t_H可以放慢整個卷起過程和要求非常小的進給速度和/或長的運輸路徑。

替代地或者附加地，不同的邊緣加工是可行的。這尤其可以進行以便改善邊緣強度。通過改善邊緣強度，然后通常由參數(shù)R_min，R_max限定的范圍也推移到較小的值。

成功的邊緣加工，如根據(jù)圖3的例子說明的那樣，在此可以不僅僅包括，提高平均的斷裂強度。而是，例如對于薄玻璃帶3可以在不提高斷裂的危險的情況下被緊密地卷起，方差為此也是決定性的。這里方差不僅僅絕對值是決定性的，而是尤其相對方差s/<R>也是決定性的，所述相對方差確實包含在方程式(2)、(3)的指數(shù)中。因此根據(jù)本發(fā)明的又一改進方案設(shè)置為，薄玻璃帶3的縱向邊緣34、35這樣被加工，使得相對方差或者方差s與平均值<R>的比在樣品10以與在玻璃卷(1)上的薄玻璃帶(3)相同的彎曲方向斷裂時下降。該相對方差在此尤其涉及在邊緣22，23處的斷裂，所述邊緣通過薄玻璃帶3的縱向邊緣34、35的區(qū)段構(gòu)成。

對于根據(jù)本發(fā)明的玻璃卷1，相應(yīng)地一般也優(yōu)選薄玻璃帶3，其中，所述薄玻璃帶3展現(xiàn)出在薄玻璃帶3構(gòu)成的樣品10斷裂時小于0.15的相對方差。為了比較，在以“側(cè)1”標記的柱狀圖中的彎曲半徑的相對方差s/<R>是

0.05279。與之相比，在以“側(cè)2”標記的柱狀圖中，彎曲半徑的相對方差相應(yīng)地在0.2633。雖然高的平均強度，這直接導(dǎo)致，薄玻璃帶在緊密卷起時具有較高的斷裂風險。如根據(jù)該例子顯而易見的是，當同時方差也降低時，邊緣加工令人可以驚訝地甚至降低平均強度和盡管如此能夠?qū)崿F(xiàn)薄玻璃的緊密的卷起。

在圖4到7中鋼化工藝的方法步驟示意地示出。示出的鋼化工藝可以合并在根據(jù)本發(fā)明的方法中。

在圖4中示意示出的鋼化工藝中，薄玻璃具有在30到144μm范圍內(nèi)的厚度。箭頭在這里象征借助于輥130、131、132、133、134輸送的玻璃帶3的運動方向。在該例子中玻璃帶3由玻璃輥100退卷，被化學(xué)鋼化和以根據(jù)本發(fā)明的方法卷起成玻璃卷1。

退卷的玻璃帶3首先被清潔和干燥。該方法步驟示意地通過矩形140示出。隨后玻璃帶3被引導(dǎo)穿過爐150。在連續(xù)式加熱爐150中，玻璃帶3被加熱到在300到550℃的范圍中的溫度和在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)的溫度下離開連續(xù)式加熱爐150。因此，這避免在玻璃帶中通過隨后的步驟c)的溫度差誘導(dǎo)的應(yīng)力。在這里在具有溫度梯度的連續(xù)式加熱爐150中加熱玻璃帶3已經(jīng)證實是特別有利的。該爐150的溫度梯度示意地通過箭頭220示出。該爐中的溫度梯度由該爐中的較低溫度Tu和較高溫度T_o限定。該爐150的開口在此處于溫度T_u下，玻璃帶3通過所述開口進入該爐中。在該爐中，溫度升高直到溫度T_o，使得玻璃帶3在離開該爐時具有T_o或者接近To的溫度。優(yōu)選該溫度T_u在20到150℃的范圍內(nèi)和/或較高溫度T_o在350到550℃的范圍內(nèi)。通過玻璃帶3以相應(yīng)的溫度梯度的加熱，避免在玻璃中產(chǎn)生應(yīng)力。在這里玻璃帶加熱到如下的溫度已經(jīng)證實是特別有利的，所述溫度對應(yīng)于步驟b)中的鋼化溫度T_H。

在步驟a)中預(yù)熱的玻璃帶3在步驟b)中被引導(dǎo)穿過鋼化爐160。鋼化爐具有在300到550℃范圍內(nèi)的鋼化溫度T_H。鋼化溫度T_H，即這樣的溫度，在所述溫度中發(fā)生離子交換，其取決于玻璃帶的相應(yīng)的玻璃組成以及待達到的層交換深度DOL和期望的壓應(yīng)力Cs。

在鋼化爐160中包括熔鹽浴170，玻璃帶3被拉穿過所述熔鹽浴。熔鹽浴170含有鉀離子，從而在玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中發(fā)生離子交換，在所述離子交換期間鈉和/或鋰離子被交換成鉀離子。

鋼化爐160的輥132在該實施形式中完全或者部分地浸沒在熔鹽浴170中，從而輥132的材料相對于熔鹽浴應(yīng)該是惰性的或者至少基本上是惰性的。已經(jīng)證實輥132的合適的材料包括玻璃，金屬和陶瓷。也可以使用玻璃、金屬和/或陶瓷的復(fù)合材料。

玻璃帶3的進給速度這樣調(diào)整，使得玻璃帶在熔融玻璃中經(jīng)過所需的鋼化時間t_H。鋼化時間t_H依賴于鋼化溫度T_H以及待達到的層交換深度DOL。因此例如用10和20分鐘之間的鋼化時間已經(jīng)可以實現(xiàn)從3到5μm的范圍內(nèi)的滲透深度。

在鋼化處理之后，鋼化的玻璃帶在步驟c)中在另一連續(xù)式加熱爐180中冷卻。連續(xù)式加熱爐180在這里保證玻璃帶3的慢的冷卻，從而避免玻璃中的應(yīng)力。在示出的實施形式中，該爐180同樣具有溫度梯度。所述溫度梯度通過箭頭221示出。該爐180在如下開口處具有溫度T_o，玻璃帶3穿過所述開口進入該爐180中。隨著玻璃帶3的前進方向，爐180中的溫度下降，從而該爐在如下開口處具有溫度T_u，玻璃帶3穿過所述開口離開該爐，其中，適用T_o>T_u。優(yōu)選溫度T_o在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)。冷卻至溫度<150℃已經(jīng)證實是特別有利的。

圖5示出鋼化處理的一個變型，其中，鋼化處理在用于制造薄玻璃帶3的拉伸過程(未示出)之后進行。因為玻璃帶3在拉伸處理之后具有如下溫度，所述溫度在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)或者甚至超過所述鋼化溫度，可以在圖5中示出的變型中省略步驟a)中的玻璃帶3的預(yù)熱。該變型因此尤其在能量的觀點下是特別有利的。

玻璃帶101僅僅被清潔和干燥和緊接著實施類似于圖1中示出的鋼化處理的變型的方法步驟b)和c)。

對于離子交換所需的鉀離子也可以以溶液的形式被施加到玻璃帶3的對置的側(cè)面上。這在圖6中示意地示出。玻璃帶3首先被清潔和干燥。在隨后的步驟中玻璃帶3穿過裝置210，在所述裝置210中，鉀鹽溶液211被施加到玻璃帶3的上和下側(cè)上。優(yōu)選溶液在這里是水溶液。在示出的實施方式中，溶液211被噴涂到玻璃帶的表面上。隨后，這樣處理的玻璃帶3在步驟a)中穿過爐150，在所述爐中其被加熱到在大約鋼化溫度T_H的范圍內(nèi)的溫度。由此溶劑蒸發(fā)。接著，玻璃帶3穿過鋼化爐160，所述鋼化爐具有在從300到550℃的范圍內(nèi)的溫度T_H。在步驟b)中進行離子交換，其中，玻璃帶的靠近表面的區(qū)域中的鈉和/或鋰離子被之前施加到玻璃表面上的鉀離子交換。選擇的停留時間t_H在此取決于期望的層交換深度DOL。

在圖7中，示出根據(jù)本發(fā)明的方法的另一變型，其中，玻璃帶3在步驟a)和步驟c)中被引導(dǎo)穿過具有溫度梯度的、相同的連續(xù)式加熱爐230。該爐230具有通過箭頭220示出的溫度梯度，所述溫度梯度具有較低溫度T_u和較高溫度T_o。通過兩個對置的開口231和232，玻璃帶3進入爐230或者離開所述爐。該爐在此在開口231處具有較低溫度T_u和在開口232處具有較高溫度To，其中，適用：T_o>T_u。

玻璃帶3根據(jù)該變型在步驟a)中被引導(dǎo)穿過開口231進入該爐中230。在玻璃帶110在步驟a)中穿過爐230期間，其被加熱和穿過具有溫度T_o的開口232離開爐230。在隨后的步驟b)中在爐160中進行離子交換。鋼化爐160根據(jù)本發(fā)明的該變型僅具有一個開口161。鋼化輥131在本發(fā)明的該變型中構(gòu)造成導(dǎo)向輥(Umlenkrolle)，使得玻璃帶3通過鋼化輥經(jīng)歷運動方向的變化。在玻璃帶3在該爐160中被加熱到鋼化溫度T_H經(jīng)過鋼化持續(xù)時間t_H之后，玻璃帶110穿過開口161離開爐160。為了冷卻這樣鋼化的玻璃帶3，玻璃帶在步驟c)中被拉動穿過開口232進入該爐230中。在這里，在通過開口231離開爐230之前，玻璃帶由于爐的溫度梯度緩慢地冷卻到較低溫度T_u，，以及可以被卷成玻璃卷1。