無模具地制造成形玻璃件的方法，成形的玻璃件及其用圖
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用來無模具地制造具有預設幾何結構的成形玻璃件的方法，根據本方 法制造的玻璃件的用途和成形的玻璃件。
【背景技術】
[0002] 根據現有技術為了由扁平玻璃成形玻璃件采用這樣的方法，該方法使用模具-即 不是不含模具地-在該模具上玻璃件觸及模具的端部。
[0003] 由US2010/0107525A1和US2013/0321903A1已知真空絕緣玻璃，其中在該真空絕 緣玻璃的一個玻璃片的表面中成形有凸起。該凸起用作各個玻璃片之間的分隔墊。該凸起 由于通過局部加熱而在玻璃中的密度和體積變化而形成。在此缺陷在于，由于體積變化也 可能在玻璃中形成機械應力。
[0004] 由US5, 567, 484A、US5, 978, 189A、US6, 391，213A(化學地）和US6, 664, 503A也已 知用于玻璃表面結構化的方法。所有這些方法都涉及用于磁性或光學的數據載體的玻璃片 的結構化。為此根據US5, 567, 484A類似于前述的打印字符對于絕緣玻璃通過激光射束形 成凸起。在此由于在激光脈沖功率上的狹窄的操作窗口而產生機械應力的問題。與之不 同，根據US5, 978, 189A的結構化基于玻璃材料的蒸發。根據US6, 391，213A首先借助激光 形成凸起或肋狀物。該凸起在接下來的蝕刻中優選受到侵蝕，從而在凸起的位置上獲得下 凹。根據US6, 664, 503A這些以相同方式生成的線形下凹用作斷裂位置，從而將玻璃片裁剪 成數據載體所希望的規格。
[0005] 根據EP0 690 028A1和US2003/209040A1為了制造微型透鏡而使用通過加熱 玻璃生成凸起的方法。
[0006] 文獻US2010/0000259A1大致描述了通過優選使用中間波長的IR輻射而彎曲玻 璃，該中間波長的IR輻射優選吸收到玻璃中。
[0007] 文獻DE10 2010 020 439A1描述了多個用于變形單個玻璃件的方法，特別是通 過使用模具并且通過在玻璃成形體的不同位置上選擇不同的溫度。
[0008] 文獻US2012/0114901A1描述了一種用于制造遮蓋玻璃的方法，對此通過適當地 選擇溫度分布以及適當地選擇模具半徑來彎曲單個玻璃片。
[0009] 在此一旦產品在整個面上與模具相接觸就結束成形過程。
[0010] 在W0 2011/000012A1中描述了一種經激光加熱的對材料的彎曲壓制。
[0011] 所有這些方法都或者需要具有非常好的表面特性的模具一該模具的制造非常繁 雜且昂貴，或者需要通過打磨和拋光進行后加工。這導致高的耗費和成本。
[0012] 在DE10 2011 050628A1中描述了一種不含模具的彎曲方法，但是在此照射源實 施為輻射燃燒器并且該照射源必須根據待獲得的彎曲幾何結構而重新機械地定位。
[0013] 在DE10 2007 012146B4中描述了一種激光射束和一種掃描鏡，從而將待變形的 玻璃片局部地加熱至較高的溫度并且通過重力作用而變形。在此溫度測量是必不可少的， 因為變形受黏度控制，該黏度與溫度直接相關。
[0014] 如果面對DE102007012146B4對于薄的扁平玻璃和小的待變形面的技術目的，可 以發現，為了變形只有重力是不夠的，因為表面應力使玻璃保持其形狀。
[0015] 由文獻W0 2005/042420A1已知一種用于制造玻璃成形件的方法，該玻璃成形件 具有多角形板狀的以及光學上至少局部鼓出的基礎面并且具有至少一個沿著基礎面的一 個棱邊彎曲的邊，該方法具有以下步驟：
[0016] -提供多角形的平面的、光學上至少局部凸出的玻璃片，
[0017] -通過線形燃燒器在玻璃片的至少一側上的棱邊加熱至玻璃的軟化點，
[0018] -將在黏度小的棱邊上隆起的玻璃周緣沿著作為玻璃成形件的邊的彎曲棱邊進行 彎曲直至預設角度，
[0019] -冷卻玻璃成形件。
[0020] 文獻DE38 37 552A1描述了一種用于制造具有光滑表面的玻璃產品的方法，其 中玻璃板這樣放置在具有與玻璃產品的內部尺寸相應的尺寸的沖模上，即，該沖模接觸玻 璃板的內部周邊的棱邊區域。玻璃板的待變形的外部周邊區域加熱到一個溫度，該溫度大 于玻璃板的中心區域的相應溫度，從而中心區域在沖模上通過其自重而變形。以這種方式 變形的玻璃板由沖模進行壓制，該沖模的尺寸對應于玻璃產品的外部尺寸。
[0021] 由文獻W0 2013/055587A1同樣已知一種用于扁平玻璃變形的方法。
【發明內容】
[0022] 本發明的目的在于提供一種用于無模具地制造具有預設幾何結構的成形玻璃件 的方法，該方法克服了現有技術的所述缺陷。此外本發明的目的還在于，成本有利且簡單地 制造具有高表面特性的經成形的玻璃件并且特別是避免了后加工步驟。
[0023] 該目的根據權利要求1通過一種用于無模具地制造具有預設幾何結構的成形玻 璃件的方法而實現，其中該方法至少具有下述步驟：
[0024] -提供起始玻璃，
[0025] -保持起始玻璃，
[0026] -這樣加熱起始玻璃的部分區域，S卩，在該部分區域中獲得109至10 4dPas、特別是 10s至10 4dPas的起始玻璃黏度，并且在保持起始玻璃的位置上起始玻璃的預設空間黏度分 布不低于1013dPas，其中借助至少一個激光射束進行加熱，以及
[0027] -通過外部力作用變形經加熱的起始玻璃，直至獲得預設的玻璃件幾何結構，從 而該部分區域相對于相鄰的區域抬高或下沉并且因而獲得局部的隆起或下凹。
[0028] 通過根據本發明的方法生成的變形通常具有盤狀的結構，S卩，一個側面上的隆起 與另一個側面上的下凹相對立。
[0029] 在本發明的意義上概念無模具特別是指，經加熱的部分區域不與模具直接接觸。
[0030] 本發明的優選設計在從屬權利要求中描述。
[0031] 優選使用扁平玻璃作為起始玻璃，該扁平玻璃借助根據本發明的方法變形從而獲 得成形的玻璃件。
[0032] 優選使用鉀-鈉玻璃、硼硅酸鹽玻璃或鋁硅酸鹽玻璃作為起始玻璃。另外也可以 使用這樣的玻璃，該玻璃通過陶瓷化能夠轉變成玻璃陶瓷。除了根據本發明制造的玻璃件 以外，本發明因此也相應地涉及玻璃件形成的玻璃陶瓷件。其中，對此合適的玻璃是鋰-鋁 娃酸鹽玻璃。
[0033] 根據本方法的另一個設計對起始玻璃進行預加熱。該預加熱優選在一個單獨的爐 中進行。
[0034] 優選這樣選擇加熱參數、特別是在部分區域中起始玻璃待獲得的黏度，以及變形 參數、特別是變形時間和變形力，即，當起始玻璃獲得預設的幾何結構時，變形停止。
[0035] 根據本方法的另一個設計，借助至少一個燃燒器或者借助IR輻射加熱該部分區 域。
[0036] 也可以借助至少一個激光射束加熱該部分區域，其中特別優選以至少2Hz的激光 射束頻率掃描該部分區域。
[0037] 整個部分區域可以同時或者以時間順序進行加熱。
[0038] 優選沿著閉合的線進行加熱。
[0039] 可以這樣進行加熱，S卩，調整在起始玻璃的部分區域和剩余區域之間的預設的熱 量梯度。
[0040] 優選借助合適的測量方法，特別是借助熱圖像傳感器來測量熱量梯度和/或借助 合適的測量方法，特別是借助光學傳感器和/或聲學傳感器測量變形。
[0041] 另外的力特別可以通過施加超壓和/或低壓而作用在經加熱的起始玻璃上。
[0042] 另外的力可以通過在起始玻璃上的壓力梯度（壓力降）而施加。
[0043] 優選不在黏度<1013dPas的玻璃區域中施加力。
[0044] 獲得的玻璃件優選不具有尺寸大于1μm、特別是大于0· 1μm的干擾點（凹坑）。
[0045] 通過力作用的反轉在設置新的溫度/黏度分布時也可以獲得其他的幾何結構。特 別是在已經下沉區段內部具有在原始玻璃片平面上突出的區段這種幾何結構。
[0046] 根據本發明，按照根據本發明的方法制造的玻璃件可以用于電子設備，特別是用 作殼體或者屏幕的一部分。
【附圖說明】
[0047] 圖1示出了含有優選的方法步驟的流程圖。
[0048] 圖2示出了在扁平玻璃中制造下凹，該扁平玻璃在變形過程中外部被保持，以及 示出了由此獲得的玻璃件。上方圖是俯視圖以及下方圖是沿著剖面線A-A。
[0049] 圖3示出了在扁平玻璃中一個區域的下沉，該扁平玻璃在變形過程中外部被保 持，以及示出了由此獲得的玻璃件。上方圖是俯視圖以及下方圖沿著剖面線A-A。
[0050] 圖4示出了扁平玻璃的周緣區域的下沉，該扁平玻璃在變形過程中內部被保持， 以及示出了根據本發明的玻璃件。上方圖是俯視圖以及下方圖是沿著一條剖面線。
[0051] 圖5示出了在扁平玻璃中成形扁平的帽狀物以及示出了根據本發明的玻璃件。上 方圖是俯視圖以及下方圖是沿著剖面線A-A。
[0052] 圖6以示意圖示出了對變開$，例如尺寸d=起始玻璃的厚度，B=在起始玻璃中加 熱的加熱區域的寬度，以及下沉的深度T的測量。
[0053] 圖7示出了具有成形的點字符號的玻璃件。
[0054] 圖8示出了一個局部隆起的輪廓掃描圖。
[0055] 圖9和圖12示出了激光射束在起始玻璃表面上的軌跡實施例。
[0056] 圖10示出了具有線形隆起的玻璃件。
[0057] 圖11示出了具有線形下凹的玻璃件。
[0058] 圖13和圖14示出了對于多個相互鄰接的變形的輪廓掃描圖。
[0059] 圖15示出了具有多個線形隆起的玻璃件的照相記錄。
[0060] 圖16示出了具有球頂形狀的下凹的玻璃件。
[0061] 圖17示出了穿過具有槽形下凹的玻璃件的變形區域的橫截面。
[0062] 圖18不出了包括具有槽形下凹的玻璃件的移動電子設備。
【具體實施方式】
[0063] 圖1示出了具有用來無模具地制造含預設幾何結構的成形玻璃件的優選方法步 驟的示例性流程圖。由此首先預設（給定）待成形的玻璃件的幾何結構。然后計算合適的 溫度_(黏度）_時間-力-過程。即，確定起始玻璃的哪個部分區域需要在何種力作用下 在什么溫度加熱多長時間，直至調整得到預期的變形。加熱應當借助激光射束進行。即，制 定合適的激光掃描，使得能夠實現期望的溫度_(黏度）_時間-過程。力作用通過