小尺寸板的制造方法及結(jié)構(gòu)體以及結(jié)構(gòu)體的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供外觀(guān)設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)良的小尺寸的物理強(qiáng)化玻璃板的制造方法及利用該小尺寸的物理強(qiáng)化玻璃板的結(jié)構(gòu)體以及其制造方法。本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃板的制造方法的切割工序中，利用激光(20)在退火點(diǎn)以下的溫度下對(duì)中間層(17)局部地進(jìn)行加熱，使中間層(17)中局部地產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT小的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，從而控制由內(nèi)部殘余拉應(yīng)力引起的裂紋(30)的擴(kuò)展速度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】小尺寸板的制造方法及結(jié)構(gòu)體以及結(jié)構(gòu)體的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及作為小尺寸的強(qiáng)化玻璃板的小尺寸板的制造方法及使用小尺寸板的 結(jié)構(gòu)體以及結(jié)構(gòu)體的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為對(duì)玻璃進(jìn)行強(qiáng)化的強(qiáng)化法，已知風(fēng)冷強(qiáng)化法等物理強(qiáng)化法（例如，參考專(zhuān)利 文獻(xiàn)1)。強(qiáng)化玻璃板是在玻璃板的表面、背面產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力且在內(nèi)部產(chǎn)生了殘余拉應(yīng) 力的、對(duì)玻璃板的表面、背面進(jìn)行了強(qiáng)化的玻璃板。
[0003] 以往，難以對(duì)物理強(qiáng)化玻璃板進(jìn)行切割，物理強(qiáng)化玻璃板制品的制造通過(guò)在將玻 璃板切割為制品尺寸后利用風(fēng)冷強(qiáng)化法等進(jìn)行物理強(qiáng)化處理來(lái)進(jìn)行。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2000-290030號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0008] 風(fēng)冷強(qiáng)化方法有如下方法：在對(duì)期望的制品形狀的玻璃板進(jìn)行輥輸送的同時(shí)將其 加熱至軟化點(diǎn)附近，并對(duì)玻璃板的上表面、下表面噴吹作為制冷劑的冷卻空氣。該方法中， 對(duì)玻璃板的下表面的冷卻通過(guò)從配置在輥間的噴嘴噴吹空氣來(lái)進(jìn)行，因此，需要在輥間設(shè) 置間隙。因此，在制品的尺寸小的情況下，存在玻璃板的輸送方向的前端與輥接觸或者脫落 到輥間的問(wèn)題，能夠通過(guò)輥輸送進(jìn)行物理強(qiáng)化的制品局限于尺寸大的制品。
[0009] 另外，已知如下方法：將期望的制品形狀的玻璃板用夾具夾持并懸掛，對(duì)懸掛的玻 璃板進(jìn)行加熱并進(jìn)行風(fēng)冷強(qiáng)化。這種情況下，即使制品的尺寸小，也能夠?qū)嵤?qiáng)化處理，但 夾具夾持玻璃板的痕跡會(huì)殘留在玻璃板上，因此，從外觀(guān)設(shè)計(jì)方面而言是不優(yōu)選的。
[0010] 基于以上背景，以往難以提供外觀(guān)設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)良的小尺寸的物理強(qiáng)化玻璃板。另外， 同樣也難以在通過(guò)將多個(gè)這樣的小尺寸的玻璃板組合而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體中使用物理強(qiáng)化玻 璃板。
[0011] 本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而完成，其目的在于提供由外觀(guān)設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)良的小尺寸的物理 強(qiáng)化玻璃板構(gòu)成的小尺寸板的制造方法及利用該小尺寸板的結(jié)構(gòu)體以及該結(jié)構(gòu)體的制造 方法。
[0012] 用于解決問(wèn)題的手段
[0013] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方式的小尺寸板的制造方法的特征在于，
[0014] 包括：
[0015] 強(qiáng)化工序，通過(guò)使制冷劑與加熱后的玻璃板的表面和背面接觸，使玻璃板驟冷，從 而進(jìn)行物理強(qiáng)化，制作強(qiáng)化玻璃板，所述強(qiáng)化玻璃板包含作為具有殘余壓應(yīng)力的強(qiáng)化層的 表面層和背面層、以及形成在該表面層與背面層之間且具有內(nèi)部殘余拉應(yīng)力的中間層；和
[0016] 切割工序，對(duì)所述強(qiáng)化玻璃板局部地照射激光，使所述強(qiáng)化玻璃板上的激光的照 射位置沿預(yù)定切割線(xiàn)移動(dòng)，使在板厚方向上貫通所述強(qiáng)化玻璃板的裂紋擴(kuò)展，從所述強(qiáng)化 玻璃板上切下小尺寸板，
[0017] 該切割工序中，利用所述激光在退火點(diǎn)以下的溫度下對(duì)所述中間層局部地進(jìn)行加 熱，使所述中間層中局部地產(chǎn)生比所述內(nèi)部殘余拉應(yīng)力小的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，從而控制由 所述內(nèi)部殘余拉應(yīng)力引起的裂紋的擴(kuò)展速度。
[0018] 另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的利用小尺寸板的結(jié)構(gòu)體的制造方法為一種結(jié)構(gòu)體的制 造方法，其特征在于，還包括：
[0019] 組裝工序，將通過(guò)上述的小尺寸板的制造方法得到的多個(gè)所述小尺寸板嵌入框體 中，由多個(gè)小尺寸板組裝一片結(jié)構(gòu)體。
[0020] 另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的利用小尺寸板的結(jié)構(gòu)體的特征在于，
[0021] 具有：從包含作為具有殘余壓應(yīng)力的強(qiáng)化層的表面層和背面層、以及形成在該表 面層與背面層之間且具有內(nèi)部殘余拉應(yīng)力的中間層的物理強(qiáng)化玻璃板上切下的多個(gè)小尺 寸板；和
[0022] 以能夠?qū)⑺鲂〕叽绨迩度氲姆绞叫纬傻目蝮w，
[0023] 所述多個(gè)小尺寸板被嵌入并固定于所述框體中。
[0024] 發(fā)明效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，提供外觀(guān)設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)良的小尺寸的物理強(qiáng)化玻璃板的制造方法及利用 該小尺寸的物理強(qiáng)化玻璃板的結(jié)構(gòu)體。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是表不強(qiáng)化玻璃板的一例的截面圖。
[0027] 圖2是表不風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃板的殘余應(yīng)力分布的一例的不意圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的切割工序的說(shuō)明圖。
[0029] 圖4是表示強(qiáng)化玻璃板上的激光的照射位置與裂紋的前端位置的關(guān)系的一例的 圖。
[0030] 圖5是表不沿圖4的A-A線(xiàn)的截面中的應(yīng)力分布的一例的不意圖。
[0031] 圖6是表不沿圖4的B-B線(xiàn)的截面中的應(yīng)力分布的一例的不意圖。
[0032] 圖7 (a)和7 (b)是表不結(jié)構(gòu)體的例子的截面圖。
[0033] 圖8是表示從大型的強(qiáng)化玻璃板上切下小尺寸板并制作結(jié)構(gòu)體的工序的一例的 圖。
[0034] 圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的切割工序的說(shuō)明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下，參考附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說(shuō)明。各附圖中，對(duì)相同或?qū)?yīng)的構(gòu) 成標(biāo)注相同或?qū)?yīng)的標(biāo)號(hào)并省略說(shuō)明。另外，下述的實(shí)施方式中所述的小尺寸板的小尺寸 是指在對(duì)玻璃板的下表面進(jìn)行冷卻時(shí)難以利用輸送輥進(jìn)行輸送這樣的小尺寸。
[0036] [第一實(shí)施方式]
[0037] 小尺寸板為從大型的物理強(qiáng)化玻璃板上切下的小尺寸的強(qiáng)化玻璃板。另外，結(jié)構(gòu) 體具有由物理強(qiáng)化玻璃板構(gòu)成的多個(gè)小尺寸板和以能夠?qū)⒍鄠€(gè)小尺寸板嵌入的方式成形 的框體。小尺寸板的制造方法依次包括強(qiáng)化工序和切割工序，結(jié)構(gòu)體的制造方法還包括組 裝工序。以下，對(duì)各工序進(jìn)行說(shuō)明。
[0038] 強(qiáng)化工序中，通過(guò)使制冷劑與加熱后的玻璃板的表面和背面接觸，使玻璃板驟冷， 從而進(jìn)行物理強(qiáng)化，使玻璃板的表面、背面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，對(duì)玻璃板的表面、背面進(jìn)行強(qiáng) 化，從而制作強(qiáng)化玻璃板。代表性的物理強(qiáng)化方法為對(duì)加熱后的玻璃板噴吹冷卻空氣的風(fēng) 冷強(qiáng)化法。
[0039] 風(fēng)冷強(qiáng)化法使溫度為軟化點(diǎn)附近的玻璃板從兩側(cè)驟冷，在玻璃板的表面、背面與 玻璃板的內(nèi)部之間產(chǎn)生溫度差，由此使玻璃板的表面、背面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而對(duì)玻璃板 的表面、背面進(jìn)行強(qiáng)化。風(fēng)冷強(qiáng)化法等物理強(qiáng)化法中，強(qiáng)化處理所需的時(shí)間為數(shù)秒至數(shù)十 秒，因此生產(chǎn)率優(yōu)良，從而優(yōu)選。
[0040] 玻璃板的玻璃的種類(lèi)沒(méi)有特別限定，可以列舉例如鈉鈣玻璃、無(wú)堿玻璃等。玻璃板 的厚度根據(jù)玻璃板的用途而適當(dāng)設(shè)定，例如為1. 5?25mm。在為I. 5mm以上時(shí)，在強(qiáng)化工序 中容易在玻璃板的表面、背面與內(nèi)部之間產(chǎn)生溫度差，因此優(yōu)選。
[0041] 圖1是表示供于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的切割工序的大型的強(qiáng)化玻璃板的截面 的一例的圖。圖2中，箭頭的方向表示強(qiáng)化玻璃板中的殘余應(yīng)力的作用方向，箭頭的大小表 示強(qiáng)化玻璃板中的應(yīng)力的大小。
[0042] 強(qiáng)化玻璃板10包含作為具有殘余壓應(yīng)力的強(qiáng)化層的表面層13和背面層15、以及 形成在表面層13與背面層15之間且具有殘余拉應(yīng)力的中間層17。
[0043] 強(qiáng)化玻璃板10的端面可以由自表面層13的端部和背面層15的端部延伸出來(lái)的 強(qiáng)化層覆蓋。另外，強(qiáng)化玻璃板10的端面也可以不由強(qiáng)化層覆蓋而在強(qiáng)化玻璃板10的端 面上露出有中間層17的端面。
[0044] 圖2是表不風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃板的殘余應(yīng)力分布的一例的不意圖。如圖2所不，從強(qiáng) 化玻璃板10的板厚方向兩端起，越朝向內(nèi)部，殘余壓應(yīng)力越減小，在強(qiáng)化玻璃板10的內(nèi)部 產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力。圖2中，CS表示強(qiáng)化層13、15的最大殘余壓應(yīng)力（表面壓應(yīng)力）（> 0)，CT表示中間層17中的內(nèi)部殘余拉應(yīng)力（> 0)，DOL表示強(qiáng)化層13、15的厚度。CS、CT、 DOL可以利用強(qiáng)化處理?xiàng)l件（在風(fēng)冷強(qiáng)化法的情況下為玻璃板的加熱溫度、冷卻速度等）來(lái) 進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0045] 強(qiáng)化層13、15的表面壓應(yīng)力（CS)和強(qiáng)化層13、15的厚度（DOL)例如利用表面應(yīng) 力計(jì)FSM-6000(折原制作所制造）來(lái)測(cè)定。中間層17的內(nèi)部殘余拉應(yīng)力（CT)由下述數(shù)學(xué) 式⑴算出。
[0046] CT = CS/a... (1)
[0047] 數(shù)學(xué)式⑴中，a為由玻璃板的冷卻開(kāi)始時(shí)的溫度、玻璃的冷卻速度、玻璃板的厚 度等決定的常數(shù)，通常在2. 0?2. 5的范圍內(nèi)。
[0048] 圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的切割工序的說(shuō)明圖。圖4是表示大型的強(qiáng)化玻璃 板上的激光的照射位置與裂紋的前端位置的關(guān)系的一例的圖。
[0049] 切割工序中，從大型的強(qiáng)化玻璃板10上切下小尺寸板101 (參考圖8)。切割工序 中，使大型的強(qiáng)化玻璃板10上的激光20的照射位置移動(dòng)，使在板厚方向上貫通強(qiáng)化玻璃板 10的裂紋30擴(kuò)展。裂紋30沿著強(qiáng)化玻璃板10上的激光20的照射位置的軌跡擴(kuò)展。為 了使強(qiáng)化玻璃板10上的激光20的照射位置移動(dòng)，可以使強(qiáng)化玻璃板10移動(dòng)，也可以使激 光20的光源移動(dòng)，還可以使兩者移動(dòng)。也可以進(jìn)行強(qiáng)化玻璃板10的旋轉(zhuǎn)來(lái)代替強(qiáng)化玻璃 板10的移動(dòng)。另外，為了使強(qiáng)化玻璃板10上的激光20的照射位置移動(dòng)，也可以使將來(lái)自 光源的激光朝向強(qiáng)化玻璃板10進(jìn)行反射的振鏡旋轉(zhuǎn)。
[0050] 裂紋30在板厚方向上貫通強(qiáng)化玻璃板10,本實(shí)施方式的切割為所謂的全切。
[0051] 在強(qiáng)化玻璃板10的切割位置，在激光照射前可以不形成劃線(xiàn)（槽線(xiàn)）。雖然也可 以形成劃線(xiàn)，但劃線(xiàn)的形成比較費(fèi)事。另外，在形成劃線(xiàn)時(shí)，強(qiáng)化玻璃板10有時(shí)會(huì)產(chǎn)生缺 損。
[0052] 在強(qiáng)化玻璃板10的切割開(kāi)始位置可以形成初始裂紋。初始裂紋例如利用切割機(jī)、 銼刀、激光來(lái)形成。在強(qiáng)化玻璃板10的端面用砂輪等進(jìn)行了磨削的情況下，可以將通過(guò)磨 削形成的微裂紋作為初始裂紋使用。
[0053] 強(qiáng)化玻璃板10的切割開(kāi)始位置、切割結(jié)束位置可以為強(qiáng)化玻璃板10的外周、強(qiáng)化 玻璃板10的內(nèi)部中的任意一個(gè)位置。另外，強(qiáng)化玻璃板10的切割線(xiàn)的形狀可以多種多樣。
[0054] 激光20從光源出射后，由會(huì)聚透鏡等光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚，入射到強(qiáng)化玻璃板10的表面 12上，并從強(qiáng)化玻璃板10的背面14出射。
[0055] 在將強(qiáng)化玻璃板10的表面12上的激光20的強(qiáng)度設(shè)為Itl、將在強(qiáng)化玻璃板10中 恰好移動(dòng)距離L(cm)時(shí)的激光20的強(qiáng)度設(shè)為I時(shí)，式I = IciXexpGa XL)成立。該式被 稱(chēng)為朗伯-比爾定律。a表示強(qiáng)化玻璃板10對(duì)激光20的吸收系數(shù)（cnT1)，由激光20的波 長(zhǎng)、強(qiáng)化玻璃板10的化學(xué)組成等決定。a利用紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)等進(jìn)行測(cè)定。
[0056] 在激光20從強(qiáng)化玻璃板10中通過(guò)的過(guò)程中，強(qiáng)化玻璃板10以熱的形式吸收激光 20的照射能量的一部分，從而使強(qiáng)化玻璃板10中產(chǎn)生熱應(yīng)力。利用該熱應(yīng)力來(lái)控制強(qiáng)化玻 璃板10的切割。
[0057] 本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃的切割與非強(qiáng)化玻璃的切割的切割機(jī)制從根本上不同，裂 紋的擴(kuò)展方式完全不同。
[0058] 非強(qiáng)化玻璃板的切割中，利用激光對(duì)玻璃板局部地進(jìn)行加熱，并且使玻璃板上的 激光的照射位置移動(dòng)，沿移動(dòng)方向形成溫度梯度。在激光的照射位置的后方附近產(chǎn)生拉應(yīng) 力，由于該拉應(yīng)力而使裂紋擴(kuò)展。裂紋的前端位置隨激光的照射位置的移動(dòng)而跟隨激光的 照射位置。這樣，僅利用激光的照射能量來(lái)進(jìn)行裂紋的擴(kuò)展。因此，在切割的過(guò)程中中斷激 光照射時(shí)，裂紋的擴(kuò)展停止。
[0059] 與此相對(duì)，本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃的切割中，利用原本就存在于玻璃板內(nèi)部的殘 余拉應(yīng)力，因此，可以不像非強(qiáng)化玻璃的切割時(shí)那樣利用激光來(lái)產(chǎn)生拉應(yīng)力。另外，在任何 力作用于強(qiáng)化玻璃板而產(chǎn)生裂紋時(shí)，裂紋都會(huì)由于殘余拉應(yīng)力而自行擴(kuò)展。另外，玻璃板內(nèi) 部的殘余拉應(yīng)力存在于整個(gè)玻璃板中，因此，裂紋可以沿任意的方向擴(kuò)展。此外，裂紋的擴(kuò) 展速度達(dá)到某一速度時(shí)，裂紋會(huì)產(chǎn)生分叉。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在中間層17的內(nèi)部殘余拉應(yīng)力（CT)達(dá)到30MPa以上時(shí)，僅 利用中間層17的殘余拉應(yīng)力即可使形成在強(qiáng)化玻璃板10上的裂紋自然擴(kuò)展（自行擴(kuò)展）。 [0061 ] 因此，在本實(shí)施方式中，在通過(guò)使由內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT引起的裂紋30發(fā)生擴(kuò)展來(lái) 對(duì)強(qiáng)化玻璃板10進(jìn)行切割的同時(shí)，利用激光20在退火點(diǎn)以下的溫度下對(duì)中間層17局部地 進(jìn)行加熱，使中間層17中局部地產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT小的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，從而抑制 由內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT引起的裂紋30的擴(kuò)展。即，通過(guò)控制激光20的照射位置的移動(dòng)速 度，能夠控制裂紋30的擴(kuò)展速度。通過(guò)控制裂紋30的擴(kuò)展速度，能夠決定裂紋30的擴(kuò)展 方向，并且能夠防止裂紋30的分叉。即，通過(guò)控制裂紋的擴(kuò)展速度，能夠以高精度控制裂紋 30的擴(kuò)展軌跡。另外，在退火點(diǎn)以下的溫度下對(duì)中間層17進(jìn)行加熱是由于，超過(guò)退火點(diǎn)而 進(jìn)行加熱時(shí)，熱應(yīng)力會(huì)由于玻璃板的粘性流動(dòng)而緩和。
[0062] 圖5是表不沿圖4的A-A線(xiàn)的截面中的應(yīng)力分布的一例的不意圖。圖6是表不沿 圖4的B-B線(xiàn)的截面中的應(yīng)力分布的一例的示意圖。圖6的截面是比圖5的截面更靠后方 的截面。在此，"后方"是指強(qiáng)化玻璃板上的激光的照射位置的移動(dòng)方向后方（即，強(qiáng)化玻璃 板上的裂紋的擴(kuò)展方向后方）。圖5和圖6中，箭頭的方向表示強(qiáng)化玻璃板中的應(yīng)力的作用 方向，箭頭的長(zhǎng)度表示強(qiáng)化玻璃板中的應(yīng)力的大小。
[0063] 如圖5所示，中間層17的激光照射部分被加熱，達(dá)到比中間層17的其他部分更高 的溫度。因此，在中間層17的激光照射部分，產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT小的拉應(yīng)力或壓應(yīng) 力，從而抑制由內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT引起的裂紋30的擴(kuò)展。如圖5所示，產(chǎn)生壓應(yīng)力時(shí)，能 夠可靠地防止裂紋30的擴(kuò)展。另一方面，產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT小的拉應(yīng)力時(shí)，裂紋30 的前端位置與激光20的照射位置接近，能夠精度良好地控制裂紋30的前端位置。
[0064] 與此相對(duì)，如圖6所示，中間層17的激光照射部分的后方附近達(dá)到比中間層17的 激光照射部分低的溫度。因此，在中間層17的激光照射部分的后方附近，產(chǎn)生比內(nèi)部殘余 拉應(yīng)力CT大的拉應(yīng)力。裂紋30形成在拉應(yīng)力超過(guò)預(yù)定值的部分，并集中到拉應(yīng)力大的部 分。因此，裂紋30的前端位置不會(huì)偏離激光20的照射位置的軌跡。
[0065] 裂紋30的前端位置隨激光20的照射位置的移動(dòng)而跟隨激光20的照射位置，不會(huì) 超越激光20的照射位置。只要裂紋30的前端位置不超越激光20的照射位置，則也可以與 激光20的照射位置部分重合。
[0066] 這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，利用激光20對(duì)中間層17局部地進(jìn)行加熱，使中間層17中 局部地產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT小的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，從而抑制由內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT引 起的裂紋30的擴(kuò)展。因此，能夠精度良好地控制裂紋30的前端位置，能夠提高切割精度。
[0067] 另外，如圖5所示，強(qiáng)化層13、15的激光照射部分被加熱，達(dá)到比強(qiáng)化層13、15的 其他部分更高的溫度。因此，在強(qiáng)化層13、15的激光照射部分，產(chǎn)生比圖1和圖2所示的殘 余壓應(yīng)力大的壓應(yīng)力，從而抑制裂紋30的擴(kuò)展。
[0068] 本實(shí)施方式中，利用激光20不僅將強(qiáng)化層13、15加熱，而且還將中間層17加熱， 因此，使用內(nèi)部透射率高的激光20。在將激光20從入射到強(qiáng)化玻璃板10上起至出射為止 的移動(dòng)距離設(shè)為M時(shí)，優(yōu)選a XM為3.0以下（即，激光的內(nèi)部透射率為5%以上）。
[0069] 通過(guò)使a XM為3. 0以下，能夠防止激光20的照射能量的大部分在強(qiáng)化玻璃板10 的表面12附近以熱的形式被吸收，能夠良好地防止在板厚方向上產(chǎn)生急劇的溫度梯度。由 此，能夠防止表面層13的激光照射部分達(dá)到顯著高于中間層17的激光照射部分的溫度，能 夠防止在中間層17的激光照射部分產(chǎn)生比內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT大的拉應(yīng)力。因此，能夠防 止裂紋30的前端位置超越激光20的照射位置。
[0070] a XM更優(yōu)選為0. 3以下（激光的內(nèi)部透射率為74%以上），進(jìn)一步優(yōu)選為0. 105 以下（激光的內(nèi)部透射率為90 %以上），特別優(yōu)選為0. 02以下（激光的內(nèi)部透射率為98 % 以上）。
[0071] 在激光20垂直入射到強(qiáng)化玻璃板10的表面12上的情況下，激光20的移動(dòng)距離 M為與強(qiáng)化玻璃板10的板厚t相同的值（M = t)。另一方面，在激光20傾斜入射到強(qiáng)化玻 璃板10的表面12上的情況下，根據(jù)斯涅爾定律發(fā)生折射。將折射角設(shè)為Y時(shí)，激光20的 移動(dòng)距離M利用式M = t/cosy近似地求出。
[0072] 為了使裂紋30的擴(kuò)展主要利用中間層17的殘余拉應(yīng)力來(lái)進(jìn)行，優(yōu)選內(nèi)部殘余拉 應(yīng)力CT為15MPa以上。由此，拉應(yīng)力達(dá)到預(yù)定值的位置（即，裂紋30的前端位置）與激光 20的照射位置充分接近，切割精度提高。內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT更優(yōu)選為30MPa以上，進(jìn)一步 優(yōu)選為40MPa。內(nèi)部殘余拉應(yīng)力CT為30MPa以上時(shí)，僅利用中間層17的殘余拉應(yīng)力來(lái)使裂 紋30擴(kuò)展，裂紋30的前端位置與激光20的照射位置進(jìn)一步接近，因此，切割精度進(jìn)一步提 尚。
[0073] 作為激光20的光源，例如使用波長(zhǎng)為800?IlOOnm的近紅外線(xiàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為"近 紅外線(xiàn)"）的激光器。作為近紅外線(xiàn)激光器，可以列舉例如：Yb光纖激光器（波長(zhǎng)：1000? IlOOnm)、Yb圓盤(pán)激光器（波長(zhǎng)：1000?IlOOnm)、NchYAG激光器（波長(zhǎng)：1064nm)、高輸出 功率半導(dǎo)體激光器（波長(zhǎng)：808?980nm)。這些近紅外線(xiàn)激光器的輸出功率高且廉價(jià)，并且 容易將a XM調(diào)節(jié)至期望的范圍。
[0074] 另外，在本實(shí)施方式中，使用輸出功率高且廉價(jià)的近紅外線(xiàn)激光器作為激光20 的光源，但只要是波長(zhǎng)為250?5000nm的光源即可。例如，可以列舉：UV激光器（波 長(zhǎng)：355nm)、綠光激光器（波長(zhǎng)：532nm)、HckYAG激光器（波長(zhǎng)：2080nm)、Er:YAG激光器 (2940nm)、使用中紅外光參量振蕩器的激光器（波長(zhǎng)：2600?3450nm)等。另外，激光20的 振蕩方式?jīng)]有限制，可以使用連續(xù)振蕩激光的CW激光器、間歇振蕩激光的脈沖激光器中的 任意一種激光器。另外，激光20的強(qiáng)度分布沒(méi)有限制，可以為高斯型，也可以為平頂型。
[0075] 在IOOOnm附近（800?IlOOnm)的近紅外線(xiàn)激光的情況下，強(qiáng)化玻璃板10中的鐵 (Fe)的含量、鈷（Co)的含量、銅（Cu)的含量越多，則吸收系數(shù)a越大。另外，這種情況下， 強(qiáng)化玻璃板10中的稀土元素（例如，Yb)的含量越多，則稀土原子在吸收波長(zhǎng)附近的吸收 系數(shù)a越大。從玻璃的透明性和成本的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，使用鐵來(lái)調(diào)節(jié)吸收系數(shù)a，強(qiáng)化玻璃板 10中可以實(shí)質(zhì)上不含有鈷、銅和稀土元素。
[0076] 激光20的強(qiáng)度根據(jù)朗伯-比爾定律發(fā)生衰減。因此，為了使激光功率密度（W/cm2) 在強(qiáng)化玻璃板10的表面12與背面14中相同或大致相同，S卩，為了使溫度在強(qiáng)化玻璃板10 的表面12與背面14中相同或大致相同，背面14上的激光20的面積可以小于表面12上的 激光20的面積。以強(qiáng)化玻璃板10為基準(zhǔn)，在激光20的會(huì)聚位置位于與光源相反的一側(cè)時(shí)， 背面14上的激光20的面積小于表面12上的激光20的面積。溫度在強(qiáng)化玻璃板10的表 面12與背面14中為同等程度時(shí)，裂紋30在強(qiáng)化玻璃板10的表面12與背面14中以同等 程度擴(kuò)展。
[0077] 另外，激光20的會(huì)聚位置可以在強(qiáng)化玻璃板10的內(nèi)部，另外，也可以如圖5所示 在以強(qiáng)化玻璃板10為基準(zhǔn)的光源側(cè)。
[0078] 強(qiáng)化玻璃板10的表面12上，激光20可以形成直徑9比強(qiáng)化玻璃板1〇的板厚t 小的圓形。通過(guò)使直徑9比板厚t小，玻璃板10的加熱部分不會(huì)過(guò)大，能夠防止切割面的 一部分（特別是切割開(kāi)始部分、切割結(jié)束部分）稍微彎曲。直徑fP例如為Imm以下，優(yōu)選為 0. 5mm以下。
[0079] 另外，強(qiáng)化玻璃板10的表面12上的激光20的形狀可以多種多樣，例如可以為矩 形、橢圓形等。
[0080] 圖7是表示利用通過(guò)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的組裝工序得到的小尺寸板的結(jié)構(gòu) 體的例子的截面圖。
[0081] 組裝工序中，將從大型的強(qiáng)化玻璃板10上切下的多個(gè)小尺寸板101嵌入框體18 中，制作一片結(jié)構(gòu)體102?？蝮w18由硬質(zhì)的樹(shù)脂、金屬框架、或者樹(shù)脂與金屬框架的復(fù)合材 料形成。
[0082] 框體18以能夠?qū)⒍鄠€(gè)小尺寸板101嵌入的方式構(gòu)成為網(wǎng)格狀（參考圖8的（d))。 例如，如圖7的（a)所示，框體18至少由作為底座的基部1和將小尺寸板嵌入并固定于框 體18中的固定部2這兩個(gè)構(gòu)件構(gòu)成?；?和固定部2均形成為網(wǎng)格狀。在基部1上配 置多個(gè)小尺寸板101，通過(guò)使固定部2與基部1嵌合等而進(jìn)行固定，由此，將小尺寸板101固 定于框體18中。在將小尺寸板101固定到框體18中時(shí)，從防止脫落的觀(guān)點(diǎn)考慮，優(yōu)選利用 膠粘劑3等膠粘到框體中。
[0083] 或者，可以如圖7的（b)所示，在形成為網(wǎng)格狀的基部1上，通過(guò)膠粘劑3膠粘多個(gè) 小尺寸板101，在各小尺寸板101之間的間隙填充填縫料4并使其干燥，由此形成框體18。 另外，雖未圖示，但可以進(jìn)行在成形模具內(nèi)并列配置多個(gè)小尺寸板并將樹(shù)脂注射到成形模 具內(nèi)這樣的、小尺寸板與框體的一體成形。
[0084] 另外，框體18不需要為網(wǎng)格狀，可以與小尺寸板的形狀相對(duì)應(yīng)地選擇任意的形 狀。另外，框體18的基部1可以不為與小尺寸板101的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀而形成為不具有 開(kāi)口部的板狀。另外，通過(guò)在框體18上設(shè)置發(fā)光元件等，外觀(guān)設(shè)計(jì)性提高。
[0085] 組裝工序中制作的結(jié)構(gòu)體102由物理強(qiáng)化玻璃板制作，因此，與以往的非強(qiáng)化玻 璃板的結(jié)構(gòu)體相比，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，兼具玻璃所特有的外觀(guān)設(shè)計(jì)性、透光性，能夠作為優(yōu)良 的構(gòu)件在多種場(chǎng)景下利用。作為具體的用途，可以列舉例如：窗材料、地板材料、墻壁材料等 建筑用構(gòu)件、車(chē)輛用外裝構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等。另外，通過(guò)使用被著色的強(qiáng)化玻璃板，能夠進(jìn)一 步作為外觀(guān)設(shè)計(jì)性高的構(gòu)件使用。另外，通過(guò)在作為玻璃板的原材料的熔融玻璃中加入金 屬，能夠使其著色為多種顏色例如紅色、藍(lán)色、綠色等。
[0086] 圖8是表示從大型的強(qiáng)化玻璃板10上切下小尺寸板101至制作結(jié)構(gòu)體為止的工 序的一例的圖。圖8的（a)為大型的強(qiáng)化玻璃板10。首先，在強(qiáng)化工序中，通過(guò)對(duì)大型的玻 璃板實(shí)施前述的物理強(qiáng)化處理而得到大型的強(qiáng)化玻璃板10。接著，在切割工序中，如圖8的 (b)所示，通過(guò)前述方法沿預(yù)定切割線(xiàn)31照射激光20。經(jīng)由上述工序，能夠如圖8的（c) 所示得到小尺寸板101。另外，圖8的例子中，小尺寸板101為矩形，但根據(jù)本實(shí)施方式，可 以切割為例如六邊形、圓形等任意的形狀。接著，在組裝工序中，通過(guò)前述方法將小尺寸板 嵌入到框體18中而形成結(jié)構(gòu)體。在圖8的（d)的例子中，將小尺寸板101嵌入到網(wǎng)格狀的 框體18中而形成了結(jié)構(gòu)體102。
[0087] 這樣，從大型的強(qiáng)化玻璃板10上切下多個(gè)小尺寸板101，因此，能夠制造以往難以 制造的物理強(qiáng)化玻璃板的小尺寸板，并且，能夠制作利用小尺寸板的結(jié)構(gòu)體。另外，小尺寸 板101的外切圓的直徑優(yōu)選為IOOmm以下。小尺寸板101的外切圓的直徑為IOOmm以下的 小型玻璃板難以利用輸送輥進(jìn)行輸送，因此，可以有效地應(yīng)用本發(fā)明的第一實(shí)施方式。另 夕卜，小尺寸板101的外切圓的直徑為80mm以下、進(jìn)一步為50mm以下時(shí)更有效。
[0088] [第二實(shí)施方式]
[0089] 圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的切割工序的說(shuō)明圖。圖9中，對(duì)與圖3相同的構(gòu) 成標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略說(shuō)明。
[0090] 本實(shí)施方式的切割工序包括對(duì)大型的強(qiáng)化玻璃板10噴吹氣體40的工序，通過(guò)使 強(qiáng)化玻璃板10上的氣體40的噴吹位置隨激光20的照射位置一同移動(dòng)來(lái)對(duì)強(qiáng)化玻璃板10 進(jìn)行切割。如圖9所示，激光20的照射位置可以存在于氣體40的噴吹位置的內(nèi)側(cè)。另外， 氣體40的噴吹位置可以為激光20的照射位置的前方或后方。氣體40將強(qiáng)化玻璃板10的 附著物（例如，灰塵）吹飛，防止由附著物引起的激光20的吸收，從而防止強(qiáng)化玻璃板10 的表面12的過(guò)熱。
[0091] 氣體40可以為對(duì)強(qiáng)化玻璃板10局部地進(jìn)行冷卻的冷卻氣體（例如為室溫的壓縮 空氣）。由于沿激光20的照射位置的移動(dòng)方向產(chǎn)生急劇的溫度梯度，因此，拉應(yīng)力達(dá)到預(yù)定 值的位置（即，裂紋30的前端位置）與激光20的位置之間的距離縮短。因此，裂紋30的 位置控制性提尚，因此，能夠進(jìn)一步提尚切割精度。
[0092] 噴嘴50例如如圖9所示形成為筒狀，激光20可以從噴嘴50的內(nèi)部通過(guò)。噴嘴50 的中心軸51與激光20的光軸21可以以同軸的方式配置。使氣體40的噴吹位置與激光20 的照射位置的位置關(guān)系穩(wěn)定。
[0093] 為了使強(qiáng)化玻璃板10上的氣體40的噴吹位置移動(dòng)，可以使強(qiáng)化玻璃板10移動(dòng)， 也可以使噴嘴50移動(dòng)，還可以使兩者移動(dòng)。
[0094] 以上，對(duì)從大型的強(qiáng)化玻璃板上切下小尺寸板的切割方法及結(jié)構(gòu)體以及結(jié)構(gòu)體的 制造方法的第一至第二實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行各 種變形和置換。
[0095] 本申請(qǐng)基于2012年7月11日提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2012-155565,將其內(nèi)容作為參 考并入本說(shuō)明書(shū)中。
[0096] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0097] 10強(qiáng)化玻璃板
[0098] 12 表面
[0099] 13表面層（強(qiáng)化層）
[0100] 14 背面
[0101] 15背面層（強(qiáng)化層）
[0102] 17中間層
[0103] 18 框體
[0104] 20 激光
[0105] 30 裂紋
[0106] 40 氣體
[0107] 101小尺寸板
【權(quán)利要求】
1. 一種小尺寸板的制造方法，其特征在于， 包括： 強(qiáng)化工序，通過(guò)使制冷劑與加熱后的玻璃板的表面和背面接觸，使玻璃板驟冷，從而進(jìn) 行物理強(qiáng)化，制作強(qiáng)化玻璃板，所述強(qiáng)化玻璃板包含作為具有殘余壓應(yīng)力的強(qiáng)化層的表面 層和背面層、W及形成在該表面層與背面層之間且具有內(nèi)部殘余拉應(yīng)力的中間層；和 切割工序，對(duì)所述強(qiáng)化玻璃板局部地照射激光，使所述強(qiáng)化玻璃板上的激光的照射位 置沿預(yù)定切割線(xiàn)移動(dòng)，使在板厚方向上貫通所述強(qiáng)化玻璃板的裂紋擴(kuò)展，從所述強(qiáng)化玻璃 板上切下小尺寸板， 該切割工序中，利用所述激光在退火點(diǎn)W下的溫度下對(duì)所述中間層局部地進(jìn)行加熱， 使所述中間層中局部地產(chǎn)生比所述內(nèi)部殘余拉應(yīng)力小的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，從而控制由所述 內(nèi)部殘余拉應(yīng)力引起的裂紋的擴(kuò)展速度。
2. 如權(quán)利要求1所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述切割工序中，從所述強(qiáng)化玻璃 板上切下多個(gè)小尺寸板。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述小尺寸板的外切圓的直徑 為 100mm W下。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述強(qiáng)化玻璃板為被 著色的玻璃板。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述激光的波長(zhǎng)為 250 ?5000nm。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述中間層的內(nèi)部殘 余拉應(yīng)力為15MPa W上。
7. 如權(quán)利要求6所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述中間層的內(nèi)部殘余拉應(yīng)力為 30M化W上。
8. 如權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述切割工序包括對(duì) 所述強(qiáng)化玻璃板局部地噴吹氣體的工序，使所述強(qiáng)化玻璃板上的氣體的噴吹位置隨所述激 光的照射位置一同移動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求8所述的小尺寸板的制造方法，其中，所述氣體為用于冷卻由所述激光 加熱的所述強(qiáng)化玻璃板的冷卻氣體。
10. -種結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，包括： 組裝工序，將通過(guò)權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的小尺寸板的制造方法得到的多個(gè)所 述小尺寸板嵌入框體中，由多個(gè)小尺寸板組裝一片結(jié)構(gòu)體。
11. 一種結(jié)構(gòu)體，其特征在于， 具有；從包含作為具有殘余壓應(yīng)力的強(qiáng)化層的表面層和背面層、W及形成在該表面層 與背面層之間且具有內(nèi)部殘余拉應(yīng)力的中間層的物理強(qiáng)化玻璃板上切下的多個(gè)小尺寸板； 和 W能夠?qū)⑺鲂〕叽绨迩度氲姆绞叫纬傻目蝮w， 所述多個(gè)小尺寸板被嵌入并固定于所述框體中。
【文檔編號(hào)】B23K26/38GK104470866SQ201380037141
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月11日
【發(fā)明者】加藤保真, 永田孝弘, 齋藤勛, 小池章夫, 北岡賢治, 笹井淳 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社