[发明专利]激光切割增强玻璃

说明书

本发明提供了一种激光束，该激光束用于切割热增强(例如热钢化)玻璃。在某些示例性实施方案中，热增强玻璃可诸如涂覆有多层低辐射(低E)涂层和/或抗反射(AR)涂层。已发现，在切割过程中将激光束聚焦于拉伸应力区‑‑热增强玻璃的中心区域(而非压缩应力区中)，提供了改善的切割特性，以避免和/或减少玻璃碎裂并提供干净的切割边缘。从激光器发射的波长可基于涂层的光谱特征来定制。

本发明的示例性实施方案涉及使用激光器来切割热增强(例如热钢化)玻璃。在某些示例性实施方案中，玻璃可带涂层。热增强玻璃上的涂层可例如为多层低辐射(低E)涂层或抗反射(AR)涂层。在对玻璃进行热增强之前和/或之后，可将涂层施加到玻璃上(例如经由溅射沉积)。已发现，将激光束聚焦于拉伸应力区--热增强玻璃的中心区域(而非压缩应力区中)，提供了改善的切割特性，以避免和/或减少玻璃碎裂并提供干净的切割边缘。从激光器发射的波长可基于涂层的光谱特征来定制。在某些示例性实施方案中，切割的玻璃可用于诸如单片或绝缘玻璃(IG)建筑外窗、车窗、淋浴门等应用中。

背景技术和发明内容

涂覆制品在本领域中已知用于窗应用，诸如绝缘玻璃(IG)窗单元、车窗、单片窗和/或类似应用。示例性低E涂层公开于例如但不限于美国专利6,576,349、9,212,417、9,297,197、7,390,572、7,153,579、9,403,345、9,670,092、9,475,727、9,434,643、9,422,626、9,340,452、9,302,936、9,079,795、7,267,879、5,552,180和5,595,825中，这些专利的公开内容均据此以引用方式并入本文。此类低E涂层可设置在例如能够热增强(例如热钢化)的玻璃基底上。

热钢化钠钙硅基玻璃在本领域中是已知的。其用于需要安全性和/或提高的耐久性的应用之中。此类应用包括车窗、淋浴门、滑动门、住宅和商用窗等等。在破碎时，钢化玻璃破裂成小块而非大碎片，从而可以防止对人和动物造成严重损伤。

一般来讲，热回火通过对热玻璃强力空气淬冷来进行。玻璃通常使用至少580摄氏度，更优选地至少600摄氏度，并且最优选地至少620摄氏度的温度进行加热。玻璃可加热例如至少3分钟，更优选地至少5分钟，并且通常至少8分钟。热玻璃可为离开浮法线的退火炉的热玻璃，或者可为与浮法线不同的独立回火位置/设备中的热玻璃。在空气淬冷期间，玻璃表面比玻璃本体冷却得更快并且处于压缩状态。表面处玻璃密度增大所致的压缩应力赋予了钢化玻璃增大的强度。同时，玻璃内部保持处于张力下以抵消表面压缩。在整个玻璃厚度上的应力分布用抛物线表示(参见图2)。因此，热钢化玻璃的中心区域具有拉伸应力，而靠近钢化玻璃主表面的外部区域具有压缩应力。为了维持平衡，总表面压缩应力基本上等于玻璃内部的拉伸应力。

在现有的浮法玻璃生产实践中，玻璃需要在热回火之前被机械地切割成顾客限定的尺寸和形状，诸如被机械地划线并随后折断。常规地，试图用机械工具或激光器切割热钢化玻璃通常导致玻璃破裂成小片。

美国专利9,481,598公开了一种切割热增强玻璃的技术，并且以引用方式并入本文。'598专利公开了通过将脉冲激光束聚焦于压缩应力区域中的玻璃表面处来激光切割增强玻璃。'598专利第15栏第37-51行明确地教导了应当“避免将激光聚焦于拉伸应变区中…以避免造成不可控制地蔓延的缺陷或裂纹(avoid focusing the laser in the tensilestrained region…to avoid creating a defect or crack than can propagateuncontrollably.)”。因此，'598专利教导了将激光束聚焦于靠近玻璃表面的压缩应力区域中，并且“避免”将光束聚焦于中心拉伸应力区域中。然而，已经发现，在真实的钢化玻璃中，将激光束聚焦于压缩应力区的玻璃表面处是失败的，因为一旦激光束引发表面裂纹，其就蔓延穿过玻璃的整个厚度，导致玻璃破裂。因此，'598专利所述的技术从实用观点来看行不通，因为其导致玻璃破裂。