无模具地制造成形玻璃件的方法，成形的玻璃件及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用来无模具地制造具有预设几何结构的成形玻璃件的方法，根据本方 法制造的玻璃件的用途和成形的玻璃件。
【背景技术】
[0002] 根据现有技术为了由扁平玻璃成形玻璃件采用这样的方法，该方法使用模具-即 不是不含模具地-在该模具上玻璃件触及模具的端部。
[0003] 由US2010/0107525A1和US2013/0321903A1已知真空绝缘玻璃，其中在该真空绝 缘玻璃的一个玻璃片的表面中成形有凸起。该凸起用作各个玻璃片之间的分隔垫。该凸起 由于通过局部加热而在玻璃中的密度和体积变化而形成。在此缺陷在于，由于体积变化也 可能在玻璃中形成机械应力。
[0004] 由US5, 567, 484A、US5, 978, 189A、US6, 391，213A(化学地）和US6, 664, 503A也已 知用于玻璃表面结构化的方法。所有这些方法都涉及用于磁性或光学的数据载体的玻璃片 的结构化。为此根据US5, 567, 484A类似于前述的打印字符对于绝缘玻璃通过激光射束形 成凸起。在此由于在激光脉冲功率上的狭窄的操作窗口而产生机械应力的问题。与之不 同，根据US5, 978, 189A的结构化基于玻璃材料的蒸发。根据US6, 391，213A首先借助激光 形成凸起或肋状物。该凸起在接下来的蚀刻中优选受到侵蚀，从而在凸起的位置上获得下 凹。根据US6, 664, 503A这些以相同方式生成的线形下凹用作断裂位置，从而将玻璃片裁剪 成数据载体所希望的规格。
[0005] 根据EP0 690 028A1和US2003/209040A1为了制造微型透镜而使用通过加热 玻璃生成凸起的方法。
[0006] 文献US2010/0000259A1大致描述了通过优选使用中间波长的IR辐射而弯曲玻 璃，该中间波长的IR辐射优选吸收到玻璃中。
[0007] 文献DE10 2010 020 439A1描述了多个用于变形单个玻璃件的方法，特别是通 过使用模具并且通过在玻璃成形体的不同位置上选择不同的温度。
[0008] 文献US2012/0114901A1描述了一种用于制造遮盖玻璃的方法，对此通过适当地 选择温度分布以及适当地选择模具半径来弯曲单个玻璃片。
[0009] 在此一旦产品在整个面上与模具相接触就结束成形过程。
[0010] 在W0 2011/000012A1中描述了一种经激光加热的对材料的弯曲压制。
[0011] 所有这些方法都或者需要具有非常好的表面特性的模具一该模具的制造非常繁 杂且昂贵，或者需要通过打磨和抛光进行后加工。这导致高的耗费和成本。
[0012] 在DE10 2011 050628A1中描述了一种不含模具的弯曲方法，但是在此照射源实 施为辐射燃烧器并且该照射源必须根据待获得的弯曲几何结构而重新机械地定位。
[0013] 在DE10 2007 012146B4中描述了一种激光射束和一种扫描镜，从而将待变形的 玻璃片局部地加热至较高的温度并且通过重力作用而变形。在此温度测量是必不可少的， 因为变形受黏度控制，该黏度与温度直接相关。
[0014] 如果面对DE102007012146B4对于薄的扁平玻璃和小的待变形面的技术目的，可 以发现，为了变形只有重力是不够的，因为表面应力使玻璃保持其形状。
[0015] 由文献W0 2005/042420A1已知一种用于制造玻璃成形件的方法，该玻璃成形件 具有多角形板状的以及光学上至少局部鼓出的基础面并且具有至少一个沿着基础面的一 个棱边弯曲的边，该方法具有以下步骤：
[0016] -提供多角形的平面的、光学上至少局部凸出的玻璃片，
[0017] -通过线形燃烧器在玻璃片的至少一侧上的棱边加热至玻璃的软化点，
[0018] -将在黏度小的棱边上隆起的玻璃周缘沿着作为玻璃成形件的边的弯曲棱边进行 弯曲直至预设角度，
[0019] -冷却玻璃成形件。
[0020] 文献DE38 37 552A1描述了一种用于制造具有光滑表面的玻璃产品的方法，其 中玻璃板这样放置在具有与玻璃产品的内部尺寸相应的尺寸的冲模上，即，该冲模接触玻 璃板的内部周边的棱边区域。玻璃板的待变形的外部周边区域加热到一个温度，该温度大 于玻璃板的中心区域的相应温度，从而中心区域在冲模上通过其自重而变形。以这种方式 变形的玻璃板由冲模进行压制，该冲模的尺寸对应于玻璃产品的外部尺寸。
[0021] 由文献W0 2013/055587A1同样已知一种用于扁平玻璃变形的方法。
【发明内容】
[0022] 本发明的目的在于提供一种用于无模具地制造具有预设几何结构的成形玻璃件 的方法，该方法克服了现有技术的所述缺陷。此外本发明的目的还在于，成本有利且简单地 制造具有高表面特性的经成形的玻璃件并且特别是避免了后加工步骤。
[0023] 该目的根据权利要求1通过一种用于无模具地制造具有预设几何结构的成形玻 璃件的方法而实现，其中该方法至少具有下述步骤：
[0024] -提供起始玻璃，
[0025] -保持起始玻璃，
[0026] -这样加热起始玻璃的部分区域，S卩，在该部分区域中获得109至10 4dPas、特别是 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预设空间黏度分 布不低于1013dPas，其中借助至少一个激光射束进行加热，以及
[0027] -通过外部力作用变形经加热的起始玻璃，直至获得预设的玻璃件几何结构，从 而该部分区域相对于相邻的区域抬高或下沉并且因而获得局部的隆起或下凹。
[0028] 通过根据本发明的方法生成的变形通常具有盘状的结构，S卩，一个侧面上的隆起 与另一个侧面上的下凹相对立。
[0029] 在本发明的意义上概念无模具特别是指，经加热的部分区域不与模具直接接触。
[0030] 本发明的优选设计在从属权利要求中描述。
[0031] 优选使用扁平玻璃作为起始玻璃，该扁平玻璃借助根据本发明的方法变形从而获 得成形的玻璃件。
[0032] 优选使用钾-钠玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃作为起始玻璃。另外也可以 使用这样的玻璃，该玻璃通过陶瓷化能够转变成玻璃陶瓷。除了根据本发明制造的玻璃件 以外，本发明因此也相应地涉及玻璃件形成的玻璃陶瓷件。其中，对此合适的玻璃是锂-铝 娃酸盐玻璃。
[0033] 根据本方法的另一个设计对起始玻璃进行预加热。该预加热优选在一个单独的炉 中进行。
[0034] 优选这样选择加热参数、特别是在部分区域中起始玻璃待获得的黏度，以及变形 参数、特别是变形时间和变形力，即，当起始玻璃获得预设的几何结构时，变形停止。
[0035] 根据本方法的另一个设计，借助至少一个燃烧器或者借助IR辐射加热该部分区 域。
[0036] 也可以借助至少一个激光射束加热该部分区域，其中特别优选以至少2Hz的激光 射束频率扫描该部分区域。
[0037] 整个部分区域可以同时或者以时间顺序进行加热。
[0038] 优选沿着闭合的线进行加热。
[0039] 可以这样进行加热，S卩，调整在起始玻璃的部分区域和剩余区域之间的预设的热 量梯度。
[0040] 优选借助合适的测量方法，特别是借助热图像传感器来测量热量梯度和/或借助 合适的测量方法，特别是借助光学传感器和/或声学传感器测量变形。
[0041] 另外的力特别可以通过施加超压和/或低压而作用在经加热的起始玻璃上。
[0042] 另外的力可以通过在起始玻璃上的压力梯度（压力降）而施加。
[0043] 优选不在黏度<1013dPas的玻璃区域中施加力。
[0044] 获得的玻璃件优选不具有尺寸大于1μm、特别是大于0· 1μm的干扰点（凹坑）。
[0045] 通过力作用的反转在设置新的温度/黏度分布时也可以获得其他的几何结构。特 别是在已经下沉区段内部具有在原始玻璃片平面上突出的区段这种几何结构。
[0046] 根据本发明，按照根据本发明的方法制造的玻璃件可以用于电子设备，特别是用 作壳体或者屏幕的一部分。
【附图说明】
[0047] 图1示出了含有优选的方法步骤的流程图。
[0048] 图2示出了在扁平玻璃中制造下凹，该扁平玻璃在变形过程中外部被保持，以及 示出了由此获得的玻璃件。上方图是俯视图以及下方图是沿着剖面线A-A。
[0049] 图3示出了在扁平玻璃中一个区域的下沉，该扁平玻璃在变形过程中外部被保 持，以及示出了由此获得的玻璃件。上方图是俯视图以及下方图沿着剖面线A-A。
[0050] 图4示出了扁平玻璃的周缘区域的下沉，该扁平玻璃在变形过程中内部被保持， 以及示出了根据本发明的玻璃件。上方图是俯视图以及下方图是沿着一条剖面线。
[0051] 图5示出了在扁平玻璃中成形扁平的帽状物以及示出了根据本发明的玻璃件。上 方图是俯视图以及下方图是沿着剖面线A-A。
[0052] 图6以示意图示出了对变开$，例如尺寸d=起始玻璃的厚度，B=在起始玻璃中加 热的加热区域的宽度，以及下沉的深度T的测量。
[0053] 图7示出了具有成形的点字符号的玻璃件。
[0054] 图8示出了一个局部隆起的轮廓扫描图。
[0055] 图9和图12示出了激光射束在起始玻璃表面上的轨迹实施例。
[0056] 图10示出了具有线形隆起的玻璃件。
[0057] 图11示出了具有线形下凹的玻璃件。
[0058] 图13和图14示出了对于多个相互邻接的变形的轮廓扫描图。
[0059] 图15示出了具有多个线形隆起的玻璃件的照相记录。
[0060] 图16示出了具有球顶形状的下凹的玻璃件。
[0061] 图17示出了穿过具有槽形下凹的玻璃件的变形区域的横截面。
[0062] 图18不出了包括具有槽形下凹的玻璃件的移动电子设备。
【具体实施方式】
[0063] 图1示出了具有用来无模具地制造含预设几何结构的成形玻璃件的优选方法步 骤的示例性流程图。由此首先预设（给定）待成形的玻璃件的几何结构。然后计算合适的 温度_(黏度）_时间-力-过程。即，确定起始玻璃的哪个部分区域需要在何种力作用下 在什么温度加热多长时间，直至调整得到预期的变形。加热应当借助激光射束进行。即，制 定合适的激光扫描，使得能够实现期望的温度_(黏度）_时间-过程。力作用通过