TWI702139B - 形成積層玻璃結構的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一種現場定形積層玻璃結構的方法。該方法包括提供該積層玻璃結構，該積層玻璃結構包含撓性玻璃片，該撓性玻璃片具有不超過約0.3mm的厚度，該撓性玻璃片藉由黏著材料層疊於非玻璃基板。該積層玻璃結構被使用手持電動工具現場切割，藉以形成定形的積層玻璃結構。該定形的積層玻璃結構之切割邊緣的邊緣強度為至少約20MPa。

Description

形成積層玻璃結構的方法 【相關申請案的交叉引用】
本專利申請案根據專利法主張於2014年02月07日提出申請的美國臨時專利申請案序號第61/937,133號的優先權權益，該申請案之內容為本案所依據且以引用方式全部併入本文中。
本揭示係關於玻璃積層結構，而且更特定言之，本揭示係關於訂作積層玻璃結構尺寸的方法。
積層玻璃結構可被用來作為製造各種電器、汽車零件和建築結構或電子裝置的元件。例如，積層玻璃結構可被併入作為蓋玻璃用於各種終端產品，例如冰箱、後擋板、裝飾性鑲嵌玻璃或電視機。然而，在可能使用的手工具之限制與積層玻璃結構之性質的前提下，在現場(例如在安裝的地方)切割或以其他方式定形積層玻璃結構而沒有在玻璃層中產生裂縫可能是困難的。例如，承包商使用的許多手工具通常不是用來切割玻璃、塑膠或黏著劑的。因此，需要有使用這些手工具現場訂作積層玻璃結構尺寸的方法，以最少化玻璃積層體使用和安裝的工作和成本。
一種改良撓性玻璃之機械可靠度的技術是將撓性玻璃積層、或黏合於一種或更多種積層材料或結構獨特的基板。撓性玻璃可以是厚度為300微米或更小、包括但不限於300、275、250、225、200、190、180、170、160、150、140、130、120、110、100、90、80、70、60、50、40、30、20、或10微米的玻璃。此外，撓性玻璃可以具有範圍從100至200微米的厚度。取決於積層玻璃結構的機械強度和耐衝擊性要求、以及預期的彎曲應力和預期應用的方向，可以設計積層玻璃結構來滿足各種機械要求。當適當地使用時，積層玻璃結構可以提供優於未積層撓性玻璃的改良機械可靠度和耐衝擊性表現。
一旦形成了積層玻璃結構，則會需要切割或在現場(例如在安裝位置或某些遠離積層位置的其他位置)以其他方式定形該積層玻璃結構，例如，一旦決定了安裝的確切尺寸。為此目的，本文中描述現場定形積層玻璃結構的方法，其中使用電動手工具來將積層玻璃結構有效地切割成所需的形狀，同時將對撓性玻璃的、足以將邊緣強度降到低於預定量及/或起始徑向或周圍裂紋擴展的損傷最小化。本文中使用的術語「手工具(hand tools)」和「手持電動工具(handheld power tools)」意思涵括木工在工作地點(即在現場)會使用的、而且意在包括(藉由舉例而非限制的方式)刳刨器、鑽孔馬達、dremel工具、往復鋸、瓷磚鋸、圓鋸、線鋸、帶鋸、桌鋸、以及懸臂鋸的一般便攜式設備。目標是使積層體在關於部件 的強度、可撓性、美學、及整體生命週期等方面上的性能降低盡可能地少。因為積層玻璃結構可以在現場定形，所以可以被以與一般木工材料大致相同的方式使用。例如，積層玻璃結構可被用作用於廚房安裝的後擋板，其中較大的積層玻璃結構可以在現場被裁切為上面需要後擋板的特定牆壁尺寸。
將在以下的實施方式中提出其他的特徵和優點，而且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，從該些描述或藉由實施書面描述與附圖中例舉的揭示，部分的特徵和優點是顯而易見的。可以瞭解的是，前面的一般性描述和以下的實施方式都只是例示本揭示，並且意圖提供用於瞭解本揭示之性質和特徵(如申請專利範圍中所主張的)的概述或架構。
附圖被涵括，以提供對本揭示之原理的進一步瞭解，而且附圖被併入本說明書並構成本說明書的一部分。圖式說明一個或更多個實施例，並與說明書一起用於解釋(藉由舉例的方式)本揭示的原理和操作。將瞭解的是，本說明書中和圖式中揭示的各種揭露特徵可被以任意和所有的組合使用。藉由非限制性實例的方式，依據以下的態樣，本揭示的各種特徵可被相互結合。
依據第一態樣，一種現場定形預形成積層玻璃結構的方法，包含以下步驟：提供該預形成積層玻璃結構，該預形成積層玻璃結構包含撓性玻璃片，該撓性玻璃片具有不超過約0.3mm的厚度，該撓性玻璃片藉由黏著材料層疊於非玻璃基板；以及 使用手持電動工具現場切割該預形成積層玻璃結構，藉以形成定形的積層玻璃結構；其中該定形的積層玻璃結構之切割邊緣的玻璃邊緣強度為至少約20MPa。
依據第二態樣，提供了態樣1的方法，其中該現場切割步驟包含為了該定形的積層玻璃結構在安裝位置切割該預形成積層玻璃結構。
依據第三態樣，提供了態樣1或態樣2的方法，進一步包含將該預形成積層玻璃結構支撐於支撐表面上，使得該非玻璃基板位於該撓性玻璃片和該支撐表面之間。
依據第四態樣，提供了態樣1-3中任一者的方法，其中該手持電動工具包含切割工具，在該現場切割的步驟期間該切割工具施加壓縮應力至該撓性玻璃片。
依據第五態樣，提供了態樣1-4中任一者的方法，進一步包含在該撓性玻璃片之表面上沿著預定切割線施加遮罩。
依據第六態樣，提供了態樣1-5中任一者的方法，進一步包含施加流體至該撓性玻璃片之表面。
依據第七態樣，提供了態樣1-6中任一者的方法，進一步包含沿著該切割邊緣使用砂紙磨光該定形的積層玻璃結構。
依據第八態樣，提供了態樣7的方法，其中該砂紙具有至少180或更大的ISO/FEPA粒度號。
依據第九態樣，提供了態樣1-8中任一者的方法， 其中該手持電動工具為刳刨器，該刳刨器包含使玻璃表面處於壓縮的壓縮刳刨器刨刀、斷屑器刨刀、或下凹刨刀。
依據第十態樣，提供了態樣1-8中任一者的方法，其中該手持電動工具為瓷磚鋸。
依據第十一態樣，提供了態樣1-8中任一者的方法，其中該手持電動工具為桌鋸。
依據第十二態樣，提供了態樣1-11中任一者的方法，其中該電動工具包括切割工具，該切割工具具有磨料顆粒製成的磨料塗層，該磨料顆粒具有至多為該撓性玻璃片之約¼厚度的平均直徑。
依據第十三態樣，一種現場定形預形成積層玻璃結構的方法，包含以下步驟：提供該預形成積層玻璃結構，該預形成積層玻璃結構包含撓性玻璃片，該撓性玻璃片具有不超過約0.3mm的厚度，該撓性玻璃片藉由黏著材料層疊於非玻璃基板；將該預形成積層玻璃結構支撐於支撐表面上，使得該非玻璃基板位於該撓性玻璃片和該支撐表面之間；以及使用手持電動工具之切割工具在順銑方向上施加壓縮力至該撓性玻璃片而現場切割該預形成積層玻璃結構，藉以形成定形的積層玻璃結構。
依據第十四態樣，提供了態樣13的方法，其中該定形的積層玻璃結構之切割邊緣的玻璃邊緣強度為至少約20MPa。
依據第十五態樣，提供了態樣11或態樣12的方法， 其中該現場切割步驟包含為了該定形的積層玻璃結構在安裝位置切割該預形成積層玻璃結構。
依據第十六態樣，提供了態樣13-15中任一者的方法，進一步包含在該撓性玻璃片之表面上沿著預定切割線施加遮罩。
依據第十七態樣，提供了態樣13-16中任一者的方法，進一步包含施加流體至該撓性玻璃片之表面。
依據第十八態樣，提供了態樣13-17中任一者的方法，進一步包含沿著該切割邊緣使用砂紙磨光該定形的積層玻璃結構。
依據第十九態樣，提供了態樣18的方法，其中該砂紙具有至少180的ISO/FEPA粒度號。
依據第二十態樣，提供了態樣13-19中任一者的方法，其中該手持電動工具為刳刨器，該刳刨器包含使玻璃表面處於壓縮的壓縮刳刨器刨刀、斷屑器刨刀、或下凹刨刀。
依據第二十一態樣，提供了態樣13-19中任一者的方法，其中該手持電動工具為瓷磚鋸。
依據第二十二態樣，提供了態樣13-19中任一者的方法，其中該手持電動工具為桌鋸。
依據第二十三態樣，提供了態樣21的方法，其中該磁磚鋸包括塗佈鑽石粉末的切割輪。
依據第二十四態樣，提供了態樣13-23中任一者的方法，其中該手持電動工具包括切割工具，該切割工具具有磨料顆粒製成的磨料塗層，該磨料顆粒具有至多為該撓性玻 璃片之約¼厚度的平均直徑。
依據第二十五態樣，提供了態樣13-19或22中任一者的方法，其中該電動工具為桌鋸，該桌鋸使用碳化物齒狀刀片，該碳化物齒狀刀片具有60至90個齒，例如80個齒，且具有3個間距的設置(左、右、及中心對齊)。
10:積層玻璃結構
12:撓性玻璃層
14:撓性玻璃片
16:非玻璃基板層
18:非玻璃基板
20:黏著層
22:黏著材料
24、26:寬表面
30:條紋圖案
32:外表面
34:厚度
100:方法
102:預形成積層玻璃結構
104:表面
106:支撐結構
108:撓性玻璃片
110:非玻璃基板
112:遮罩
114:寬表面
116:預定切割線
118、120:外邊緣
122、124:夾具
126、128:切割邊緣
130:手持瓷磚鋸
132:切割液
138:切割輪
140、142:切割的積層玻璃結構
150:切割邊緣
152:撓性玻璃片
154:碎屑
160~164:步驟
166:砂紙
168、170:邊緣
172、174:步驟
180:方法
182:預形成積層玻璃結構
184:手持刳刨器
185:表面
186:支撐結構
188:撓性玻璃片
190:非玻璃基板
192:遮罩
194:寬表面
196、198:夾具
200:刳刨器刨刀
202:切割線
204、206:切割的積層玻璃結構
210:積層玻璃結構
212:內在位置
214:切割邊緣
216:有用的積層玻璃結構部分
α:角度
A:區域
D:方向
L:切割線
P:切割路徑
SC:壓縮應力
ST:拉伸應力
當參照附圖來研讀以下揭示的實施方式時，可更好地理解本揭示的這些和其他特徵、態樣、及優點，其中：第1圖圖示依據揭示之態樣的積層玻璃結構之一個實施例的剖面圖；第2圖繪示依據揭示之態樣具有位於一個或更多個玻璃表面上或在位於基板和撓性玻璃層之間的膜上的裝飾圖案之第1圖積層玻璃結構的剖面圖；第3圖繪示依據揭示之態樣用於現場定形積層玻璃結構的系統和方法之示意端視圖；第4A圖圖示依據揭示之態樣用於第3圖的方法在順銑方向上操作的磁磚鋸之切割輪；第4B圖圖示依據揭示之態樣在順銑方向上操作的磁磚鋸之切割輪；第5圖圖示依據揭示之態樣依據第3圖的方法形成的積層玻璃結構在修整之前的切割邊緣；第6圖圖示依據揭示之態樣第5圖在修整之後的切割邊緣；第7圖圖示依據揭示之態樣修整積層玻璃結構之切 割邊緣的方法；第8A圖圖示砂礫粒徑相對US鑽石砂礫號的圖；第8B圖圖示平均玻璃碎屑尺寸相對磨料粒徑的圖；第8C圖圖示平均玻璃碎屑尺寸相對ISO/FEPA砂礫號的圖；第9圖圖示依據揭示之態樣磨光積層玻璃結構之切割邊緣的方法；第10圖繪示依據揭示之態樣用於現場定形積層玻璃結構的系統和方法之示意端視圖；以及第11圖圖示依據揭示之態樣使用刳刨器沿著內部切割線切割積層玻璃結構的方法。
在以下的實施方式中，為了解釋而非限制的目的，闡述了揭示具體細節的示例性實施例，以提供對本揭示之各種原理的完整理解。然而，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，在從本揭示獲益之後，可以在偏離本文揭示的具體細節的其他實施例中實施本揭示。此外，可以省略眾所周知的裝置、方法及材料的描述，以免模糊本揭示之各種原理的描述。最後，在任何適用之處，相同的元件符號指稱相似的元件。
本文中可以將範圍表達為從「約(about)」一個特定值及/或到「約」另一個特定值。當表達這樣的範圍時，另一個實施例包括從該一個特定值及/或到該另一個特定值。同樣地，當值以近似值表達時，藉由使用先行詞「約」將可瞭解 到的是，該特定值形成了另一個實施例。將進一步瞭解的是，每個範圍的端點在與另一個端點相關或是獨立於另一端點皆是有意義的。
本文中使用的方向性用語-例如上、下、左、右、前、後、頂、底-只是參照繪示的圖式描述的，並無意圖暗指絕對的方向。
除非另有清楚指明，否則絕無意圖將本文中提出的任何方法解讀為需要以特定的順序執行其步驟。因此，在方法請求項未實際詳述其步驟應遵循的順序或是在申請專利範圍或描述中未以其他方式具體說明該等步驟被限制在特定的順序時，絕無意圖在任何方面推斷出順序。這對於任何用於解釋的可能非明確基礎皆成立，包括：相對於步驟或操作流程的安排的邏輯事務；從文法系統或標點得出的普通意義；說明書中描述的實施例之數目或類型。
如本文中所使用的，單數形「一(a、an)」和「該(the)」包括複數的指稱物，除非上下文另有清楚指明。因此，舉例來說，提及「元件(component)」包括具有兩個或更多個這種元件的態樣，除非上下文另有清楚指明。
雖然玻璃是一種天生堅固的材料，但玻璃的強度和機械可靠度是表面缺陷或瑕疵的尺寸密度分佈與材料隨時間累積的應力曝露之函數。在整個產品生命週期期間，積層玻璃結構可能經受各種的靜態和動態機械應力。本文所述的實施例大體而言係關於在現場(例如在遠離積層進行地點的安裝地點)訂作積層玻璃結構尺寸的方法(例如切割)。本文中 討論的特定實例係關於積層玻璃結構，其中非玻璃基板為聚合物及/或金屬或金屬合金，例如不銹鋼、鋁、鎳、鎂、黃銅、青銅、鈦、鎢、銅、鑄鐵或貴金屬。
參照第1圖，圖示出示例性積層玻璃結構10的剖面圖。積層玻璃結構10包括由撓性玻璃片14形成的撓性玻璃層12和被層疊於撓性玻璃層12的非玻璃基板層16。非玻璃基板層16是由非玻璃基板18形成的，非玻璃基板18例如聚合物、木材或以木材為基礎的產品(例如碎木片板、刨花板、纖維板和卡紙板、硬紙板)、或低壓積層物、高壓積層物、或膠合板、或金屬或金屬合金(例如不銹鋼、銅、鎳、黃銅、青銅、鈦、鎢、鑄鐵、鋁)、陶瓷、複合物、或其他聚合物或剛性材料或上述這些材料的組合。
非玻璃基板18可以使用聚合物材料形成，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、或熱聚合物聚烯烴(TPOTM-聚乙烯、聚丙烯、嵌段共聚物聚丙烯(BCPP)、或橡膠的聚合物/填料摻合物)、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯和取代的聚乙烯、聚羥基丁酸酯、聚羥基乙烯丁酸酯、聚醚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯萘酸酯(polyethylenenaphalate)、聚醯亞胺、聚醚、聚碸、聚乙烯乙炔、透明熱塑性塑膠、透明聚丁二烯、聚氰基丙烯酸酯、纖維素類聚合物、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚硫化物、聚乙烯丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯及聚矽氧烷中之任一者或更多者。也可以使用可被沉積/塗佈為預聚合物或預化合物然後轉化的聚合物， 例如環氧樹脂、聚氨酯、酚甲醛樹脂、及三聚氰胺-甲醛樹脂。許多顯示器和電氣應用可能更偏好丙烯酸類聚合物、聚矽氧及這種結構輔助層，例如可購自DuPont的SentryGlas®。對於某些應用聚合物層可以是透明的，但對於其他應用聚合物層並不需要是透明的。
黏著層20可以由黏著材料22形成，在撓性玻璃層12和非玻璃基板層16各自的寬表面24和26之間的界面可以使用黏著材料22來將撓性玻璃層12層疊於非玻璃基板層16。黏著材料22可以是一種非黏性中間層、黏著劑、黏著片或膜、液體黏著劑、粉末黏著劑、壓敏黏著劑、紫外光固化黏著劑、熱固化黏著劑、或其他類似的黏著劑或上述材料之組合。黏著材料22可以有助於在層疊過程中將撓性玻璃14黏附於非玻璃基板18。低溫黏著劑材料的一些實例包括藉由UV固化的Norland 68、Flexcon V29TT、3M OCA 8211、8212、8146、及8172(在室溫下藉由壓力黏合)、3M 4905、OptiClear®黏著劑、聚矽氧、丙烯酸酯、光透明的黏著劑、封裝材料、聚氨酯聚乙烯丁酸酯、乙烯醋酸乙烯酯、離子聚合物、及木膠。也可以使用一般的製圖黏著劑，例如Graphicmount和Facemount(例如可向位於Sarasota FL的LexJet公司購得)。較高溫黏著材料的一些實例包括DuPont SentryGlas、DuPont PV 5411、日本世界株式會社材料FAS及聚乙烯丁醛樹脂。黏著層20可以是薄的、具有小於或等於約1000μm的厚度，包括小於或等於約500μm、約250μm、小於或等於約50μm、小於或等於40μm、小於或等於約25μm、或介於約0.1mm 和約5mm之間。黏著劑還可以含有其他的功能性成分，例如顏色、裝飾、熱或紫外線阻擋、AR過濾等。黏著材料22在固化後可以是光學透明的，或者可以以其他方式為不透明的。在其中黏著材料22為黏著片或膜的實施例中，黏著材料22可以具有通過撓性玻璃的厚度可見的裝飾圖案或設計，如第2圖所示。
在第2圖中，積層玻璃結構10包括由黏著材料22的片或膜所形成的黏著層20。黏著材料22具有條紋圖案30，從撓性玻璃層12的外表面32可以看到條紋圖案30。在一些實施例中，非玻璃基板層可以提供裝飾圖案及/或裝飾圖案可以被設置在撓性玻璃片14的任一表面上。在一些實施例中，裝飾圖案可以被設置在多個層12、16及/或20上。在層疊期間或之後，一些氣泡可能會被夾帶於積層玻璃結構中，但直徑等於或小於100μm的氣泡可能不會影響積層玻璃結構的耐衝擊性。在層疊期間，可以藉由使用真空系統或施加壓力到結構的表面來減少氣泡的形成。在其他實施例中，撓性玻璃層12可以在沒有黏著劑下層疊。
撓性玻璃片14可以具有約0.3mm或更小的厚度34，包括但不限於例如約0.01至0.05mm、約0.05至0.1mm、約0.1至0.15mm、約0.15至0.3mm、約0.100至約0.200mm、0.3mm、0.275mm、0.25mm、0.225mm、0.2mm、0.19mm、0.18mm、0.17mm、0.16mm、0.15mm、0.14mm、0.13mm、0.12mm、0.11mm、0.10mm、0.09mm、0.08mm、0.07mm、0.06mm、0.05mm、0.04mm、0.03mm、0.02mm、或0.01mm 的厚度。撓性玻璃片14可以由玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷材料、或上述材料之複合物所形成。形成高品質撓性玻璃片的融合製程(例如下拉製程)可被用於各種裝置，而一種這樣的應用是平板顯示器。當與藉由其他方法生產的玻璃片相比時，以融合製程生產的玻璃片具有平坦性和光滑度優越的表面。融合製程係描述於美國專利序號第3,338,696和3,682,609中。其他適當的玻璃片成形方法包括浮式製程、上拉和狹縫拉引方法。此外，撓性玻璃片14也可以藉由在表面上使用用於玻璃的化學組成物而含有抗微生物特性，該化學組成物包括範圍大於0至0.047μg/cm2的Ag離子濃度，在美國專利申請公開第2012/0034435 A1號中有進一步的描述。撓性玻璃14也可以塗有由銀組成的釉、或被以其他方式摻雜銀離子，以獲得所需的抗微生物特性，如美國專利申請公開第2011/0081542 A1號中進一步描述的。此外，撓性玻璃14可以具有50% SiO2、25% CaO、及25% Na2O的莫耳組成，以實現所需的抗微生物效果。
一旦形成了撓性玻璃片14，則可以使用各種設備和製程來將撓性玻璃片14層疊於非玻璃基板18。一些實例包括使用黏著材料22的片到片層疊，其中例如使用壓力及/或熱來將撓性玻璃片14黏合到非玻璃基板18。作為另一個實例，可以使用輥到片或輥到輥層疊方法，其中再次地，使用壓力來將來自供料輥的撓性玻璃板14連續帶黏合到非玻璃基板18，非玻璃基板18可以是來自供料輥的連續基板或是複數個個別的基板。雖然可能可以將積層玻璃結構形成為最終所需 的尺寸，但情況可能是在積層玻璃結構形成之後將需要積層玻璃結構進行某些類型的定形(例如切割)。在這些情況下，積層玻璃結構可以被稱為預形成積層玻璃結構，其中預形成積層玻璃結構將在現場(例如在安裝地點)進行最終處理成為所需尺寸。
不希望受到理論的約束，但在現場將積層玻璃結構切割成預定尺寸的過程中可能遭遇的一個困難是保持可接受的撓性玻璃片14邊緣品質。撓性玻璃片14的邊緣品質與邊緣強度及撓性玻璃片14中不良或意外裂紋和裂縫的起始/形成之可能性有關。在一些實施例中，切割之後在撓性玻璃片14中保持預定的邊緣強度可能是理想的。例如，在撓性玻璃片14中保持至少約20MPa的邊緣強度可以允許積層玻璃結構10的撓性玻璃片14安全渡過終端使用條件，例如處理和安裝，而不會在撓性玻璃片14中形成裂紋和裂縫。然而，專門用於切割撓性玻璃片14的工具通常不是在現場(例如在安裝的位置)可取得的。已經發現的是，在預定的條件下，通常不是用於切割積層玻璃結構中的至少一種材料的電動手工具(例如磚鋸和刳刨器和桌鋸)可被用來切割積層玻璃結構10(例如撓性玻璃片14、黏著材料22及非玻璃基板18)，並於使用後續的邊緣修整製程而在撓性玻璃片14中保持至少約20MPa的預定邊緣強度。可以採用使用較大粒度的砂紙所進行的積層玻璃結構10邊緣修整，以進一步改良玻璃邊緣品質和強度。
參照第3圖，圖示一種使用手持瓷磚鋸130現場定 形預形成積層玻璃結構102的方法100。預形成積層玻璃結構102可以被支撐在支撐結構106的表面104上，支撐結構106例如在安裝地點的工作台或桌子，且預形成積層玻璃結構102的撓性玻璃片108面向遠離支撐結構106的表面104，並且非玻璃基板110被夾置在撓性玻璃片108和支撐結構106之間。遮罩112(例如膠帶)可被施加到撓性玻璃片108的寬表面114。作為實例，遮罩112可以是沿著預定切割線116施加的膠條，而且在外邊緣118和120可以應用夾具122和124來支撐預形成的積層玻璃結構102並抑制振動。遮罩112可被用來保護表面114，同時抑制玻璃碎片沿著切割邊緣126和128及在表面114上黏合和聚集。施加遮罩112之處可以取決於許多因素，例如所使用的切割工具、切割的圖案、支撐預形成積層玻璃結構102之處、及相對於廢料的最終(或有用)積層玻璃結構。在一些實施例中，每片預形成積層玻璃結構102可能都是有用的，而在其他實施例中，一片或更多片預形成積層玻璃結構102可能是廢料。在一些實施例中，預形成積層玻璃結構102的廢料部分和有用部分都可以被支撐(例如使用夾具122和124)。
液體或流體(例如切割液132，諸如水或其他液體溶液)可以被從流體供應(例如水龍頭)供應到預形成積層玻璃結構102的表面114。切割液132可以通過手持磁磚鋸130或藉由任何其他適當的方法施加，例如從容器或使用軟管施加。切割液132可以減少手持磁磚鋸130之切割輪138的切割邊緣之間的摩擦，同時還保護預形成積層玻璃結構102 的切割邊緣126和128與表面114免於被沉積的磨料顆粒或在加工製程期間製造的碎片刮傷和污染。另一方面，乾式切割在某些情況下是有利的。
切割可以由操作員使用手持磁磚鋸130(例如可購自Ryobi Limited)開始，同時施加切割液132。手持瓷磚鋸可以是動力操作的，例如使用電插座或電池。切割輪138可以在順銑方向上操作。本文中使用的「順銑方向(climb cut orientation)」是指在切割操作期間切割工具在方向D上移動而施加壓縮應力Sc至撓性玻璃片(第4A圖)，與使用在方向D上移動的切割工具施加拉伸應力St至撓性玻璃片的「逆銑操作(anti-climb cut operation)」(第4B圖)相反。使用順銑可以避免積層玻璃結構102的撓性玻璃層斷裂。進料或切割速率可以取決於預形成的積層玻璃結構102(玻璃厚度、類型及非玻璃基板的厚度和黏著劑)。例如，切割速率可以是每分鐘約四英尺。可以使用操作者實時觀測來調整切割速率。切割輪138可以是任何適當的類型，例如塗佈鑽石粉末的4英吋切割輪(例如可購自Ryobi Limited)。磨料(例如鑽石)粒度、或磨料顆粒的直徑會在切割的品質中扮演重要的角色。表面修整的品質、平滑度、及碎屑的量都會受到粒度影響。砂礫越細，則切割將越平滑，而砂礫越粗糙，則產生的切割越粗糙。一旦開始切割，則可以切割預定切割線116的整個長度，以抑制或減少撓性玻璃片108破裂，並產生切割的積層玻璃結構140和142。一旦切割完成了，則可以移除遮罩112，而且可以沖洗並乾燥切割的積層玻璃結構140和142。
第5圖圖示撓性玻璃片152的切割邊緣150(例如以上述方式切割)。由於切割製程，圓的及/或直的碎屑154可能沿著切割邊緣150產生。在一些實施例中，可能需要一次修整操作或多次修整操作來去除或減小碎屑154的大小，並產生較平滑的或較清潔的切割邊緣150(第6圖)。參照第7圖，在步驟160，將適當的砂紙(例如AlOx、SiC；至少180號砂礫)黏附於砂磨塊。簡要地參照第8A-8C圖，圖示了比較粒度與撓性玻璃片厚度和玻璃碎屑尺寸的圖。也可以使用幾種常用的工具來實現動力修整，例如皮帶砂磨機和軌道砂磨機。為了最少化切割或修整操作期間的玻璃邊緣碎裂，所使用的粒度應遠小於撓性玻璃片的厚度，以產生任何小於預定深度的碎屑尺寸(例如約20μm或更小)。在一些實施例中，180或更細的粒度號，例如220號粒度、400號粒度、600號粒度及800號粒度、或更細的都可以使用。如第8A圖所圖示，當使用100至200微米的撓性玻璃厚度時，600號的粒度具有小於50微米(即約30微米)的砂礫粒徑，比撓性玻璃的厚度要小得多。例如，當使用200微米的撓性玻璃厚度時，180號或更大的粒度具有小於200微米的沙礫粒徑，而且可以成功地用來作為修整玻璃邊緣的起始點。作為另外的實例，在切割製程過程中使用平均直徑小於約1/4(例如小於約1/5)撓性玻璃片厚度的磨料顆粒可以明顯減少邊緣碎裂，並獲得約20MPa或更大的、例如50MPa或更大的玻璃邊緣強度。如第8B圖和第8C圖所圖示，30微米的磨料砂礫粒徑(來自ISO/FEPA砂礫號600)產生可忽略的平均玻璃碎屑尺寸。在 一些情況下，180號或更大的ISO/FEPA砂礫號可以產生可忽略的平均玻璃碎屑尺寸。也有利地選擇修整角度，以成功地保留切割和修整的積層結構屬性。從23度到87度的角度會是有效的。在某些情況下需要70至85度的角度。
返回參照第7圖，在步驟162，可以沿著切割邊緣150施加流體，例如砂磨流體(例如水)。在步驟164，可以以相對於切割邊緣150的一個角度(即以相對於橫向於撓性玻璃片之寬表面的平面的一個角度)固持砂紙和砂磨塊。第9圖圖示砂紙166以相對於切割邊緣150的角度α(例如從約5至約85度，例如從約5至約45度，例如45度)接觸切割邊緣150。這樣的配置可以產生從非玻璃基板110的邊緣170向內偏移的撓性玻璃片152邊緣168，而且可以例如在處理過程中藉由將邊緣170延伸超出邊緣168而為邊緣168提供一些保護。返回參照第7圖，一旦使用600號砂紙完成了初始的砂磨操作，則可以在步驟172使用更細的砂紙(800號砂礫)以相同的角度α進行修整操作。依據其他的實例，可以連續地使用範圍從180至800號的粒度，例如初始可以使用180號砂礫的砂紙，然後使用220號粒度、400號粒度、600號粒度、800號粒度、或更細中的一者或更多者。在步驟174，可以將積層玻璃結構進行沖洗和乾燥。可以以類似於上述的方式使用振動、皮帶或圓盤砂磨機。
現在參照第10圖，圖示另一種使用手持刳刨器184現場定形預形成積層玻璃結構182的方法180。預形成積層玻璃結構182可以被支撐在支撐結構186的表面185上，且預 形成積層玻璃結構182的撓性玻璃片188面向遠離支撐結構186的表面185，並且非玻璃基板190被夾置在撓性玻璃片188和支撐結構186之間。遮罩192可與夾具196和198一起被施加於寬表面194，如上所述。對於非線性的切割，可以將圖案劃在遮罩192上，包括任何圖示切割中心的中心切割標記(或刳刨器將開始內部切割之處)。
切割可以由操作員使用手持刳刨器184(例如可購自Porter-Cable公司)開始。手持刳刨器184可以是動力操作的，例如使用電插座或電池。刳刨器刨刀200可以在順銑方向上使用壓縮刨刀操作。進料或切割速率可以取決於預形成的積層玻璃結構182(玻璃厚度、類型及非玻璃基板的厚度和黏著劑)。例如，切割速率可以介於每分鐘約10英吋和每分鐘約8英尺之間。依據其他的態樣，切割速率可以介於每分鐘約1英吋和每分鐘約10英吋之間。可以使用實時觀測來調整切割速率。刳刨器刨刀200可以是任何適當的壓縮類型，例如塗佈鑽石的或碳化物壓縮切割刨刀(例如可購自Harvey Tool或SGS)，並具有向內壓縮玻璃材料的相抵凹槽幾何形狀。刳刨器刨刀也可以是具有各種塗層的下凹刨刀，該塗層例如TiN、TiCN、ZrCr及其他。此外，也可以使用斷屑刨刀。一旦開始切割，則切割可以沿著計畫的切割線202的整個長度進行，以抑制或減少撓性玻璃片188破裂，並產生切割的積層玻璃結構204和206。一旦切割完成了，則可以移除遮罩192，而且可以沖洗並乾燥切割的積層玻璃結構204和206。
可以使刳刨器切割未被遮蔽且不使用切割液。在一 些實施例中，可以提供遮蔽(例如使用膠帶)來最少化切口材料造成的撓性玻璃片損傷。刳刨器切割也可以跟隨指定的工具路徑，以提供順銑方向(取決於刳刨器刨刀的凹槽方向)、壓縮、及最少化玻璃邊緣和基板的損傷。不施加壓縮到撓性玻璃層以從積層玻璃結構210的初始切入或穿孔除雜的刳刨器刨刀會產生明顯的玻璃斷裂。例如，參照第11圖，沿著預形成積層玻璃結構210的切割線L的刳刨器切割可以藉由在待切割並丟棄的區域A內在位置212刺穿預形成積層玻璃結構210通過整個厚度而開始。壓縮刳刨器刨刀可以遵循順時針切割路徑P，並在有用的積層玻璃結構部分216的切割邊緣214施加壓縮力。在一些實施例中，當使用手持刳刨器時可以使用模板來引導操作者。當切出的尺寸增加時，可以將預形成積層玻璃結構210的區域A固定，以穩定或防止區域A過度振動及產生會導致玻璃碎裂及/或破裂的應力。
下表I列出了用於定形積層玻璃結構的各種切割參數。表I是示例性的，而且並無排除性之意，因為也可以採用其他切割工具，並且由於設備會隨著製造商不同而有所變化。
Figure 104104105-A0305-02-0022-1
Figure 104104105-A0305-02-0023-2
上述現場定形積層玻璃結構的系統和方法允許以最少的損傷使用手持和半自動化切割及修整工具，例如瓷磚鋸、鑽石鋸、桌鋸、刳刨器、線鋸、軌道砂磨機及其他研磨和拋光工具(例如Dremel®旋轉工具、RotoZip®鋸、軌道砂磨機、及皮帶砂磨機)，同時保持至少約20MPa的撓性玻璃片邊緣強度，例如約40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、或更高。積層玻璃結構可以被遮蔽，以防止撓性玻璃片被工具偶然刮傷，並抑制玻璃顆粒附著於撓性玻璃片。在切割過程中會產生大小在900至1200微米的玻璃碎屑，而且在其他實例中會產生大小在900至3000μm的玻璃碎屑，該玻璃碎屑可以使用輔助的一或二步驟修整製程進行修整，以獲得尺寸小於10微米的玻璃碎屑，例如深度小於5微米。在使用切割工具的切割過程中使用順銑方向施加壓縮力到撓性玻璃片允許撓性玻璃片的邊緣強度被保持在高於20MPa，例如約40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、或更高。例如，對於鑽石刀片切割來說，切割輪的旋轉應在爬升方向上，並在切割輪轉動時接觸撓性玻璃片。對於刳刨器切割，可以使用具有下調凹槽的壓縮刨刀。
應當強調的是，本揭示的上述實施例(包括任何實施例)只是實施方案的可能實例，僅被闡述用於清楚地理解揭示的各種原理。可以在大致不偏離揭示的精神和各種原理下對揭示的上述實施例進行許多變更和修改。本文中意圖將所有這樣的修改和變更包括在此揭示和本揭示及由以下申請 專利範圍保護的範圍內。
10‧‧‧積層玻璃結構
12‧‧‧撓性玻璃層
14‧‧‧撓性玻璃片
16‧‧‧非玻璃基板層
18‧‧‧非玻璃基板
20‧‧‧黏著層
22‧‧‧黏著材料
24‧‧‧寬表面
26‧‧‧寬表面
34‧‧‧厚度

Claims (10)

  1. 一種現場定形(field shaping)一積層(laminated)玻璃結構的方法，該方法包含以下步驟：提供該積層玻璃結構，該積層玻璃結構包含一撓性(flexible)玻璃片，該撓性玻璃片具有一不超過0.3mm的厚度，該撓性玻璃片藉由一黏著材料層疊於一非玻璃基板；將該積層玻璃結構支撐於一支撐表面上，使得該非玻璃基板位於該撓性玻璃片和該支撐表面之間；以及使用一手持電動工具(handheld power tool)現場切割該積層玻璃結構，藉以形成一定形的積層玻璃結構；其中該定形的積層玻璃結構之一切割邊緣的一玻璃邊緣強度為至少20MPa。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該手持電動工具包含一切割工具，在該現場切割的步驟期間該切割工具施加一壓縮應力至該撓性玻璃片。
  3. 一種現場定形一積層玻璃結構的方法，該方法包含以下步驟：提供該積層玻璃結構，該積層玻璃結構包含一撓性玻璃片，該撓性玻璃片具有一不超過0.3mm的厚度，該撓性玻璃片藉由一黏著材料層疊於一非玻璃基板；將該預形成的積層玻璃結構支撐於一支撐表面上，使得該非玻璃基板位於該撓性玻璃片和該支撐表面之間； 使用一手持電動工具之一切割工具在順銑方向(climb cut orientation)上施加一壓縮力至該撓性玻璃片而現場切割該積層玻璃結構，藉以形成一定形的積層玻璃結構。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該定形的積層玻璃結構之一切割邊緣的一玻璃邊緣強度為至少20MPa。
  5. 如請求項1或3所述之方法，進一步包含在該撓性玻璃片之一表面上沿著一預定切割線施加一遮罩。
  6. 如請求項1或3所述之方法，進一步包含施加一流體至該撓性玻璃片之一表面。
  7. 如請求項1或3所述之方法，進一步包含沿著該切割邊緣使用一砂紙磨光該定形的積層玻璃結構。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該砂紙具有一至少180的ISO/FEPA粒度號(grit designation)。
  9. 如請求項1或3所述之方法，其中該手持電動工具為一刳刨器(router)，該刳刨器包含使玻璃表面處於壓縮的一壓縮刳刨器刨刀(compression router bit)、一斷屑器刨刀(chip breaker bit)、或一下凹刨刀(downward fluted bit)。
  10. 如請求項1或3所述之方法，其中該手持電動工具包括一切割工具，該切割工具具有一磨料顆粒製成的磨料塗層，該磨料顆粒具有一平均直徑，該平均直徑至多為該撓性玻璃片之厚度的¼。
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