JP2000143265A - 脆性材料とプラスチックからなる積層体を切断する方法及び装置 - Google Patents

脆性材料とプラスチックからなる積層体を切断する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脆性材料とプラスチックからなる積層体を切
削工具を用いて切断する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 脆性材料／プラスチック積層体１の少な
くとも所定の切断線部分のプラスチック４を加熱して、
プラスチックの粘度を低下させる。切断工具の積層体表
面に対する負荷圧を調整可能に切断工具５を積層体のプ
ラスチック面上に配置する。所定の切断線に沿って切削
工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせることによ
り、プラスチックは切断され、それと同時に脆性材料に
は筋が付けられ、それにより機械的応力を生じる。脆性
材料が薄い場合、この段階で切断線に沿って切断され
る。必要な場合、引き続き筋を付けた脆性材料の破断強
度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらに
かける。これによって脆性材料が厚い場合にも切断線に
沿って切断される。好適な適用態様は、薄いガラス又は
ガラスセラミック／プラスチック積層体の切断である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脆性材料とプラス
チックから作製された積層体を、切断工具を用いて切断
する方法及び装置に関し、好ましくは、薄いガラス又は
ガラスセラミック／プラスチック積層体の切断に適用さ
れる。
【０００２】
【従来の技術】脆性材料とプラスチックからなる積層体
は、その個々の部材が機械的及び熱的性質において大き
く異なる材料からなる複合加工物である。上記積層体の
製造に慣用的に用いられるプラスチックは、一般に機械
的特性の面で、比較的に可撓性又は延性があり、また熱
膨張率が典型的には２０〜８０ｐｐｍ／Ｋと高く、軟化
点が典型的には１２０〜２６０℃と低い。これに対し
て、上記積層体の製造に用いられる脆性材料、例えばガ
ラス、ガラスセラミックス又はセラミックは、機械的に
脆く、また一般的に熱膨張率が低く、軟化点が高い。ガ
ラスの熱膨張率は典型的には約３．５〜１１ｐｐｍ／Ｋ
であり、また軟化点Ｔｇは典型的には５００〜７５０℃
である。
【０００３】前記のように２種の材料の物性が大きく異
なるため、脆性材料とプラスチックからなる積層体を切
断工具を用いて一回の操作で切断する方法又は装置は今
までのところ見当たらない。すでに知られている方法及
び装置は、それぞれ未加工の材料を切断することのみに
関するものであって、複合材に関するものではない。
【０００４】未加工の脆性材料、例えばガラス等を機械
的に切断するために、例えばダイヤモンドカッター又は
硬質金属製の小さいカッターホイールもしくは切断刃で
ガラス表面に筋を付ける（切り目を付ける）。このよう
にしてガラス表面に損傷を与えると、これがガラスの破
断継目となり、引張荷重をかけることで制御されたよう
にこの破断継目に沿って亀裂が走る。ガラスに筋を付け
る際に、切断工具にかかる垂直な力は、通常、ガラス厚
さに応じた一定の値を超えてはいけない。さもないと、
一般に制御できないガラスの破断が生じる(ハー．イェ
ブセン−マーヴェデル（H.Jebsen-Marwedel）及びエ
ル．ブリュックナー（R.Bruckner）編「ガラス工業製造
欠陥（Glastechnische Fabrikationsfehler）」、シュ
プリンガー−フェルラーク社（Springer-Verlag）、ベ
ルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、１９８０年、
５７７頁以降、１２．７章、エフ．ケルクホーフ（F.Ke
rkhof）及びベー．ゲンスヴァイン（B.Ganswein）「ガ
ラスの切断（Das Schneiden des Glases）」参照)。
【０００５】従来の機械的切断の他に、熱的手段によっ
て切断線に沿って応力を生じさせる方法が以前から知ら
れている。例えばドイツ特許出願公開第１９７１５５３
７Ａ１号は、レーザービームを使用して切断線に沿って
熱機械応力を生じさせ、脆性材料製の平板状加工物を切
断する方法及び装置を開示している。さらに、マスクを
使用するサンドブラスト法（特開平６−８１４５号）又
は研磨剤を使用する水ジェット切断法（ドイツ特許出願
公開第３５３３３４０Ａ１号）により未加工の脆性材料
を切断する方法が知られている。これに対して、未加工
のプラスチックフィルムは、一般に、２枚の刃先の鋭い
硬質金属の刃を互いに擦りあわせる剪断作用により、又
は非常に鋭い切断ナイフもしくは切断ホイールを用いる
ことにより、いずれも剪断力により切断される。
【０００６】しかしながら、前記した方法は全て、前記
したタイプの積層体、例えばガラス／プラスチック積層
体の切断には適していない。剪断作用による積層体の切
断は、薄いタイプのガラスを用いている場合にのみ可能
であることは自ずから明らかである。しかしながら、こ
こでもまた、薄いガラスシートを剪断作用により切断す
ると、切断方向に直行するように制御できない脆性亀裂
を生じてしまう。鋭い外科用メスのような切断ナイフに
よりプラスチックフィルムを切断することはできるが、
ガラスを切断したり又はガラスに筋を付けることはでき
ない。むしろ、ガラス面上ですばやく刃先が鈍くなるで
あろう。
【０００７】ダイヤモンド又は小さな硬質金属のホイー
ルを用いて切断する場合、上記のことから、制御できな
いガラスの破断を防止するために、負荷圧を所定の限界
値よりも低く保つ必要がある。しかしながら、積層複合
材のフィルムを確実に切断するためには、このように制
限された切断工具の最大負荷圧は充分ではない。プラス
チックフィルムを切断するためには、その可撓性のため
に、比較的高い負荷圧（又は垂直な力）が必要である
が、そのためにその一部によってまた制御できないガラ
スの破断が生じるであろう。
【０００８】これらのことから、従来の機械的切断方法
では１回の操作で前記積層体を切断することはできな
い。前記複合材を切断するための別の方法は一連の不利
益を有する。公知のレーザー切断法においては、レーザ
ー及びそれに必要な光学的周辺装置のために装置の費用
がかなり高いので、極めてコストが高くなる。蒸発し、
又は熱分解さえした材料は、積層体上又は光学部品の上
に堆積するであろう。水ジェット切断法によると、水及
び研磨剤により表面が汚れ、また水及び水に混じった研
磨剤により表面欠陥が生じる。サンドブラスト法により
切断を行なうと、同様に表面の汚れ及び積層体の表面欠
陥が生じる。これらの方法では、通常さらに洗浄を行な
うために費用がかかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】もし、従来の切断技術
とできるだけ適合できる切断方法が得られれば、前記積
層体、例えば薄いガラス／プラスチック積層体等を、既
存の用途、例えばディスプレイ産業において薄いガラス
基材に代わる代替材として導入することが著しく促進さ
れ、また付加的なコストが低く、所望により、既存のガ
ラス切断装置で実施できる。従って、本発明の目的は、
脆性材料、特にガラス、ガラスセラミック又はセラミッ
クとプラスチックからなる積層体を、切断工具を用いて
切断する方法及び装置を提供することにあり、さらに、
積層体をできるだけ１回の操作で切断できると同時に、
精度が高くしかも輪郭が正確な切断並びに速い切断が可
能となる方法及び装置を提供することにある。さらに本
発明の目的は、既存の切断方法と適合でき、付加的なコ
ストを低くでき、さらに所望により、既存の切断装置で
実施できる切断方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、脆性材料とプラスチックからなる
積層体を切断工具を用いて切断する方法であって、少な
くとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して、プ
ラスチックの粘度を低下させる工程、切断工具の積層体
表面に対する負荷圧を調整可能に切断工具を積層体のプ
ラスチック面上に配置する工程、切断線に沿って切断工
具と積層体の間に相対的な動きを生じさせてプラスチッ
クの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械
的応力を生じさせる工程、及び必要に応じて、筋を付け
た脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って
機械的応力をさらにかける工程、を含むことを特徴とす
る上記積層体の切断方法が提供される。
【００１１】さらに本発明によれば、脆性材料とプラス
チックからなる積層体を切断工具を用いて切断する装置
であって、少なくとも所定の切断線部分のプラスチック
を加熱してプラスチックの粘度を低下させる手段、切断
工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に積層体の
プラスチック面上に配置できる切断工具、プラスチック
の切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械的
応力を生じさせるために、切断線に沿って切断工具と積
層体の間に相対的な動きを生じさせる手段、及び必要に
応じて、筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるよう
に、切断線に沿って機械的応力をさらにかける手段、を
有することを特徴とする上記積層体の切断装置が提供さ
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の構成によれば、脆性材料
とプラスチックからなる積層体、特に脆性材料の１面が
プラスチックでラミネートされた積層体を、単一の切断
工具を用いて１回の操作で有利に切断することが可能と
なる。互いに向かって又は一方の後に他方が続くように
案内される２つの切断工具を使用した場合、複雑かつ熟
練を要する調整作業が常に必要となるが、本発明の場合
そのような作業は必要ではない点で有利である。
【００１３】プラスチックを確実に切断すると同時に、
切断点における脆性破壊のために脆性材料に筋を付ける
ようにするためには、切断工具は積層体のプラスチック
面上を案内されねばならない。前記積層体の機械的切断
における冒頭に記載した根本的な問題を解決するために
は、プラスチックを切断するための切断工具の高い負荷
圧を低くする必要がある。少なくとも所定の切断線部分
のプラスチックを加熱することにより、プラスチックの
粘度は著しく低下するので、切断工具の小さな負荷圧だ
けで既にプラスチックの切断には充分である。脆性材料
が薄い場合、この段階で切断線に沿って切断される場合
がある。筋を付けた脆性材料の破断強度まで切断線に沿
って機械的応力をさらにかけることが必要な場合、例え
ば、筋を付けた部分で曲げることによって行なうことが
でき、応力により生じた亀裂伝播が切断線に沿って生じ
る。
【００１４】脆性材料の両面がプラスチックでラミネー
トされた積層体を切断するためには、積層体の各プラス
チック面を切断し、脆性材料のいずれか一方の面又は両
面に筋を付ける。この場合、両側に配置した２つの切断
工具を用いる１段法、又は少なくとも１つの切断工具を
用いる連続２段法により、プラスチックを切断し、また
脆性材料に筋を付ける。この目的のために、少なくとも
所定の切断線部分のプラスチックを加熱してプラスチッ
クの粘度を下げる。加熱は、少なくとも、その時に切断
工具を配置する積層体のプラスチック面に行なう。切断
工具は積層体の一方のプラスチック面上に配置する。切
断工具の積層体表面に対する負荷圧は調整可能である。
切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを
生じさせると、この面のプラスチックは切断される。
【００１５】次に、積層体の反対側のプラスチック面上
に、上記切断工具又は他の付加的な切断工具を配置す
る。切断工具の積層体表面に対する負荷圧は調整可能で
ある。切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な
動きを生じさせると、プラスチックが切断され、同時に
脆性材料に筋が付けられ、それにより機械的応力を生じ
させる。必要に応じて、筋を付けた脆性材料の破断強度
を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにか
ける。
【００１６】脆性材料の両面がプラスチックでラミネー
トされた積層体の切断を、プラスチックの切断及び脆性
材料への筋付けが両側に配置された２つの切断工具を用
いて行なわれる場合、好ましくは以下の工程により行な
われる。少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを
加熱して、プラスチックの粘度を低下させる工程、各切
断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に各切断
工具を積層体のプラスチック各面にそれぞれ配置する工
程、切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動
きを生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料の
片面又は両面に筋を付け、それにより機械的応力を生じ
させる工程、及び必要に応じて、筋を付けた脆性材料の
破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力を
さらにかける工程。
【００１７】この場合、２つの切断工具を、好ましくは
直接対向するように配置し、そして積層体に対して切断
線に沿って両者を同期的に動かす。２つの切断工具を一
方が他方を先導するように配置する場合、好ましくは積
層体の一方のプラスチック面のみを切断する切断工具
が、プラスチックを切断すると同時に脆性材料に筋を付
ける切断工具を先導するように配置する。
【００１８】プラスチックは、好ましくは輻射、特に赤
外線及び／又はレーザーの照射及び／又は熱風噴射によ
り加熱される。この場合、積層体全体を加熱することも
可能である。しかしながら、プラスチックの加熱は、加
熱された切断工具、特にその加熱された下端部により行
なうこともできる。この場合、プラスチックの加熱は、
高温の切断工具を介して少なくとも切断線の領域への熱
エネルギーの伝達のみによつても、また上記の加熱と共
によつても行なうことができる。プラスチックの加熱
は、その軟化点以上になるように行なうこともでき、ま
たその軟化点より低く、好ましくはその軟化点よりもわ
ずかに低くなるように行なうこともできる。
【００１９】所定の切断線に沿って切断工具を動かすか
及び／又は積層体を動かして、切断工具と積層体の間に
相対的な動きを生じさせることにより、加熱されたプラ
スチックを切断する。さらに、同一の操作で、切断工具
により脆性材料の表面に筋を付け、破断継目を作ること
ができる。複合材のプラスチック面はすでに切断されて
いるので、引張応力により生じた割れが脆性材料の破断
継目に沿って走ることで、積層体を確実に切断できる。
この場合に達成できるプラスチックの切断と同時に脆性
材料に筋を付ける際の切断速度は、従来のガラスの切断
速度と同様である。切断点における溶融したプラスチッ
クフィルムのために、さらに、従来のガラスの切断にお
いて切断品質を良くするため及び切断工具のエッジ寿命
を長くするためにしばしば使用されている、例えば水、
グリコール又はプロパノ−ルのウェットフィルムの使用
を省くことができる。
【００２０】プラスチックを切断すると同時に脆性材料
に筋を付けるに適した精巧な切断は、好ましくは、ダイ
ヤモンドチップが取り付けられた切断工具により、切断
ホイールにより、又は切断刃により達成される。最も硬
い鉱石であるダイヤモンドは、天然の又は人工的な切断
エッジを用いるか否かに係りなく、特に際立ったこの特
性から、切断工具に取り付けて積層体を切断するのに特
に適している。極めて硬質でしかも強靭な合金又はセラ
ミックからなり、特にタングステンカーバイド及び／又
はダイヤモンド含有焼結金属からなる切断ホイール及び
／又は切断刃が好適に使用される。切断ホイールは、好
ましくはくさび状にテーパが付けられ、またその外側端
縁には良く磨かれた切子面が設けられている。
【００２１】振動を生じさせると、切断工具、特にその
下端部は、小さい振幅及び調整可能な周波数でその軸線
方向の、そしてまた恐らくは横方向の振動をする。その
結果、切断が改善される。切断作用の改善は特定の周波
数には依存しない。しかしながら、周波数が高くなるほ
ど、単位時間当たりの振動数が高くなる結果、良好な効
果が得られることが明らかになった。超音波を使用する
ことが好ましく、その高い周波数は比較的安価な手段に
より発生することができる。約１００ｋＨｚ以上の範囲
の周波数は、比較的費用をかけたときにのみ所望の振幅
で発生させることができる。超音波を生成するために
は、変調器が好適に用いられ、例えば振動子結晶又は磁
気歪変調器であり、例えば強交流磁界中にニッケル棒を
導入する。超音波励起により生じた超音波は、１６ｋＨ
ｚよりも高い周波数の平均音波を意味するものと理解さ
れる。本発明によると、周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋ
Ｈｚ及び振幅が５μｍ〜４０μｍの音波が好適に使用さ
れる。この場合、切断方向に対して長手方向及び／又は
横方向に、切断工具が横方向振動すれば、破断継目から
プラスチックがより良好に引離される。このようにし
て、切断されたばかりのまだ柔らかいプラスチックが流
れて結合することを防止することができる。切断工具が
その軸線方向に振動すれば、プラスチックの切断と同時
に脆性材料に筋を付けるのに必要な推力と支持力が低く
なる。
【００２２】本発明の構成は、切断品質を向上し、また
制御できない脆性材料の脆性破壊の危険性を減少させ
る。その結果、加工性能がよくなり、また切断作業で達
成し得る歩留りが改善され、あるいはまず第一に切断操
作が可能となる。本発明の方法及び装置は、脆性材料と
プラスチックからなる積層体、特に薄い積層体を切断す
るのに適している。脆性材料は、例えばガラス、ガラス
セラミック又はセラミックのシートからなり、プラスチ
ックは、特に引掻保護フィルムに利用可能なプラスチッ
クフィルム、好ましくはポリエチレン製又は吹付塗ポリ
マーフィルムの引掻保護フィルムである。
【００２３】基本的に、本発明の方法及び装置は、脆性
材料と、その粘度を切断工具で加熱することにより下げ
ることができるプラスチックからなる積層体を切断する
のに適している。適したプラスチックは、例えば熱可塑
性樹脂であり、特に適したものは、例えばポリアミド、
ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、オレフィン
コポリマー、ポリエチレンナフタレン、ポリアリレー
ト、ポリペンタジエン又はポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）である。この場合好ましくは、積層体のプラ
スチックの厚みは１μｍ〜３００μｍであり、脆性材料
の厚みは１０μｍ〜３００μｍである。
【００２４】脆性材料とプラスチックは、好ましくはお
互いに接着剤層により接合されている。接着剤層の厚み
は、好ましくは２μｍ〜５０μｍである。他の方法とし
て、押出法、注型法、スプレー法又はローラーコーティ
ング法により、あるいはプラスチックフィルムをラミネ
ートすることにより、プラスチックを脆性材料上に適用
できる。
【００２５】しかしながら、本発明の方法及び装置は、
比較的厚い脆性材料、例えばガラス、特に平板状のガラ
ス、ガラスセラミックもしくはセラミックと、プラスチ
ックからなり、その脆性材料の厚みが好ましくは３０ｍ
ｍまでである積層体を切断するのにもまた適している。
さらに、本発明の方法及び装置によれば、脆性材料が例
えばシリコン、ゲルマニウム又は炭素である前記タイプ
の積層体もまた切断できる。
【００２６】満足できる切断線を得るために、特に、満
足のいく筋を付けるためには、切断工具の特定の配置が
必要である。切断方向における切断工具の長手方向軸線
と切断面の角度は、好ましくは５５〜７５度の範囲に調
整可能である。特に好ましい角度は６５度である。
【００２７】
【実施例】以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ本
発明についてさらに具体的に説明する。図１は、脆性材
料２とプラスチック４からなる積層体１を一回の操作で
切断するための好ましい装置を示している。図示の積層
体１は、例えば薄いガラス／プラスチックの積層体であ
って、ガラスシート２は好ましくは１０μｍ〜３００μ
ｍの厚さであり、またプラスチックフィルム４は１μｍ
〜３００μｍの厚さであり、好ましくは互いに２μｍ〜
５０μｍ厚の接着剤層３により接合されている。
【００２８】加熱可能な切断工具５はガラス／プラスチ
ック積層体１のプラスチック４の面上に配置でき、ガラ
ス／プラスチック積層体１の表面に対する切断工具５の
負荷圧は適当な手段、例えばバネ部材１３等により調整
可能である。それぞれの負荷圧は実験により容易に決定
することができ、一般に相当する厚みの未加工の脆性材
料に筋を付けるのに要する負荷圧に相当する。加熱可能
な切断工具５の下端部６には、くさび型のダイヤモンド
が取り付けられており、特に精細なカットラインを生み
出すのに適している。電気的加熱要素７により、切断工
具５、特に好ましくはその下端部６は、各プラスチック
４を切断するのに必要な温度にまで加熱できる。
【００２９】電気的加熱要素７は、好ましくは加熱電圧
装置８により制御され、自動温度監視及び制御は、特に
好ましい態様においては、切断工具５の下端部６にでき
るだけ近接して取り付けられ、かつ加熱電圧装置８に接
続されている熱電対９により行なわれる。このようにし
て、特定のプラスチック４を切断するのに必要な切断工
具５の温度を設定し、また制御できる。各プラスチック
４を切断するために必要な切断工具５の温度又は少なく
ともその下端部６の温度は、切断中一定に維持すること
が好ましい。
【００３０】切断工具５、特にその下端部６のそれぞれ
の温度も、同様に実験により容易に決定することができ
る。それぞれ切断されるプラスチック４の軟化点、又は
軟化点よりも幾分高い温度を目安として用いることがで
きる。この場合、それぞれ切断されるプラスチック４へ
の必要な熱エネルギー伝達が行なわれるように、切断速
度が速くなる程、切断工具５の温度、特にその下端部６
の温度も全て高くできる。プラスチック４の粘度は、ガ
ラス２に同時に筋を付けるのに必要な負荷圧を超えず又
は殆ど超えない切断工具５による、プラスチック４の加
熱によって下げられるべきである。しかしながら、好ま
しくは輻射源、特に熱源、例えば赤外線及び／又はレー
ザーヒーター、又は熱風噴射源を含む手段（図示せず）
により、プラスチックをそれ自体、少なくとも所定の切
断線部分をさらに加熱することもできる。本発明のさら
に改良においては、加熱手段はプラスチックの局部加熱
が少なくとも切断線に沿って生じるように案内される。
加熱手段は、好ましくは切断工具と共に切断工具を先導
するように案内される。この場合、上記手段は、両方共
単独で、プラスチックの加熱のために（その時は切断工
具による加熱は必要ない）及び加熱された切断工具によ
る付加的な加熱のために用いることができる。
【００３１】切断工具５は、サスペンション１４を介し
て、ガラス／プラスチック積層体１上の所望の所定の切
断線に沿って切断工具５を動かすことができる案内部材
１５に接続されているので、手動によっても、また機械
によっても動かすことができる。加熱された切断工具５
を所定の切断線に沿って動かすことにより、プラスチッ
ク４は接着層３と共に切断され、それと同時に、その下
に存在してプラスチック４と接合されているガラス２に
は筋が付けられ、それによって切断線に沿って機械的応
力を生じ、薄い積層体の場合には切断される。
【００３２】適当な場合、図示されていない付加的な手
段により、切断線に沿って、ガラス２の破断強度を超え
るまでさらに機械的応力をかける。すると、切断線に沿
っての亀裂伝播、いわゆるガラスの破断が起きる。この
場合、基本的には曲げ引張荷重をかけることにより、破
断は筋を付けた線に沿ってその下に存在する微細な初期
亀裂の連鎖を伴って起こる。例えば、少なくとも切断工
具５の下端部６を約２００℃まで加熱して、５０μｍ厚
のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のプラスチッ
クフィルムと接合する５０μｍ〜４００μｍ厚のガラス
シートからなる平板状ガラス／プラスチック積層体を切
断する。この場合、切断速度約１０ｍ／分に対して付加
圧を約１Ｎに設定する。
【００３３】本発明は、直線状の切断のみに限定される
ものではなく、曲線状にも切断できる。本発明の好まし
い態様においては、切断工具５、特に好ましくはその下
端部６は、切断工具５の軸線方向及び／又は横方向に
（切断方向に対して長手方向及び／又は横方向に）超音
波振動させることができる。その超音波振動の振幅は小
さく、好ましくは５μｍ〜４０μｍであり、また超音波
振動の周波数は、圧電変調器又は磁気歪変調器１０と連
結要素１２により調整可能である。超音波の振動数は、
関数発生器１１により調整でき、２０ｋＨｚ〜１００ｋ
Ｈｚの範囲の振動数で良好な切断を行なえる。切断工具
５は、好ましくは、切断面に対して垂直かつ平行な少な
くとも１つの軸部材１６により切断方向に揺動（運動）
するように設定できる。切断方向における切断工具５の
長手方向軸線と切断面との角度は、５５〜７５度の範囲
で調整され、好ましくは６５度である。
【００３４】本発明は平板状積層体の切断にのみ限定さ
れるものではなく、例として凸状複合加工物、例えばプ
ラスチックでコーティングされた自動車用窓又はミラー
のみでなく、さらにプラスチックでコーティングされた
中空ガラスからなる複合加工物もまた有利に切断でき
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明の方法及び本発明の装置は、既存
の機械的ガラス切断方法と適合し、多くの経費をかける
ことなく既存の方法及び装置に組み込むことができる。
本発明の方法及び装置は、脆性材料とプラスチックから
なる積層体を、切断工具を用いて高速で一回の操作で切
断することを最初に可能にしたものである。切断の精度
及び正確性は、脆性材料又は未加工のプラスチックを切
断するための公知の方法と一致している。好ましい適用
態様は、薄いガラス又はガラスセラミック／プラスチッ
ク積層体を切断することであり、ガラス又はガラスセラ
ミックの厚みは好ましくは１０μｍ〜３００μｍであ
り、またプラスチックの厚みは１μｍ〜３００μｍであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】脆性材料及びプラスチックからなる積層体を切
断工具を用いて切断する装置の一実施例を示す概略構成
図である。
【符号の説明】
１ 積層体 ２ 脆性材料 ３ 接着剤層 ４ プラスチック ５ 切断工具 ６ 切断工具の下端部 ７ 加熱要素 ８ 加熱電圧装置 ９ 熱電対 １０ 圧電又は磁気歪変調器 １１ 関数発生器 １２ 連結要素 １３ バネ部材 １４ サスペンション １５ 案内部材 １６ 軸部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローランド ビュルクレ ドイツ連邦共和国、55126 マインツ、ロ スメルタシュトラーセ 92 (72)発明者 トルステン オットー ドイツ連邦共和国、55262 ハイデスハイ ム、アウクソンナー シュトラーセ ９ (72)発明者 オリバー シェレル ドイツ連邦共和国、55619 ヘンヴァイラ ー、ハウプトシュトラーセ 22アー

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 脆性材料とプラスチックからなる積層体
    を切断工具を用いて切断する方法であって、 少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱し
    て、プラスチックの粘度を低下させる工程、 切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に切断
    工具を積層体のプラスチック面上に配置する工程、 切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを
    生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を
    付け、それにより機械的応力を生じさせる工程、及び必
    要に応じて、 筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線
    に沿って機械的応力をさらにかける工程、を含むことを
    特徴とする上記積層体の切断方法。
  2. 【請求項２】 脆性材料の両面にプラスチックがラミネ
    ートされた積層体の切断のために、 少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱し
    て、プラスチックの粘度を低下させ、 各切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に各
    切断工具を積層体のプラスチック各面にそれぞれ配置
    し、 切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを
    生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料の片面
    又は両面に筋を付け、それにより機械的応力を生じさ
    せ、必要に応じて、 筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線
    に沿って機械的応力をさらにかけることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 加熱を、輻射、特に赤外線及び／又はレ
    ーザー照射又は熱風噴射により行なうことを特徴とする
    請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 加熱を、加熱した切断工具、特に加熱さ
    れたその下端部で行なうことを特徴とする請求項１乃至
    ３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 積層体全体を加熱することを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 積層体を、先端にダイヤモンドチップを
    取り付けた切断工具で切断することを特徴とする請求項
    １乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 積層体を、切断工具の切断ホイール及び
    ／又は切断刃で切断することを特徴とする請求項１乃至
    ６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 硬質金属又はセラミック、特にタングス
    テンカーバイド及び／又はダイヤモンド含有焼結金属か
    ら作製された切断ホイール又は切断刃を使用することを
    特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 切断工具、特にその下端部が軸線方向に
    超音波振動することを特徴とする請求項１乃至８のいず
    れか一項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 切断工具、特にその下端部が切断方向
    に対して長手方向及び／又は横方向に横方向超音波振動
    することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 超音波振動の振幅が小さく、特に５μ
    ｍ〜４０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項９
    又は１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 超音波振動の周波数が２０ｋＨｚ〜１
    ００ｋＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項９乃
    至１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 プラスチックとして、プラスチックフ
    ィルム又は吹付塗ポリマーフィルムが使用されているこ
    とを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 ポリエチレン又はポリカーボネート製
    のプラスチックフィルムが使用されていることを特徴と
    する請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 プラスチックが１μｍ〜３００μｍの
    厚さを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいず
    れか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 脆性材料として、ガラス、特に平板ガ
    ラス、ガラスセラミック又はセラミックが使用されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に
    記載の方法。
  17. 【請求項１７】 脆性材料が３０ｍｍまでの厚さを有す
    ることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 脆性材料として、ガラス、ガラスセラ
    ミック又はセラミックのシートが使用されていることを
    特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方
    法。
  19. 【請求項１９】 脆性材料が１０μｍ〜３００μｍの厚
    さを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 脆性材料とプラスチックが接着剤層に
    より互いに接合されていることを特徴とする請求項１乃
    至１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 接着剤層が２μｍ〜５０μｍの厚さを
    有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 プラスチックが脆性材料上に押出法、
    注型法、スプレー法又はローラーコーティング法によ
    り、あるいはプラスチックフィルムをラミネートするこ
    とにより適用されていることを特徴とする請求項１乃至
    ２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 脆性材料とプラスチックからなる積層
    体を切断工具を用いて切断する装置であって、 少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して
    プラスチックの粘度を低下させる手段、 切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に積層
    体のプラスチック面上に配置できる切断工具、 プラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それ
    により機械的応力を生じさせるために、切断線に沿って
    切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせる手
    段、及び必要に応じて、 筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線
    に沿って機械的応力をさらにかける手段、を有すること
    を特徴とする上記積層体の切断装置。
  24. 【請求項２４】 脆性材料の両面にプラスチックがラミ
    ネートされた積層体を切断するための装置であって、 少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して
    プラスチックの粘度を低下させる手段、 切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能なよう
    に、積層体の一方のプラスチック面上に配置できる切断
    工具と、さらに積層体の反対側のプラスチック面上に配
    置できる切断工具、 プラスチックの切断と同時に脆性材料の片面又は両面に
    筋を付け、それにより機械的応力を生じさせるために、
    切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを
    生じさせる手段、及び必要に応じて、 筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線
    に沿って機械的応力をさらにかける手段、を有すること
    を特徴とする請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 プラスチックを加熱する手段が、輻射
    源、熱源、特に赤外線及び／又はレーザーヒーター、及
    び／又は熱風噴射源を含むことを特徴とする請求項２３
    又は２４に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 切断工具、特にその下端部が加熱可能
    であることを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか
    一項に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 切断工具の下端部にダイヤモンドが取
    り付けられていることを特徴とする請求項２３乃至２６
    のいずれか一項に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 切断工具の先端が硬質金属又はセラミ
    ック製、特にタングステンカーバイド及び／又はダイヤ
    モンド含有焼結金属製の切断ホイール及び／又は切断刃
    からなることを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれ
    か一項に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 切断工具、特にその下端部が、圧電も
    しくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具の軸
    線方向に超音波振動を生じるように構成されていること
    を特徴とする請求項２３乃至２８のいずれか一項に記載
    の装置。
  30. 【請求項３０】 切断工具、特にその下端部が、圧電も
    しくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具を横
    断する方向に、切断方向に対して横方向の超音波振動を
    生じるように構成されていることを特徴とする請求項２
    ３乃至２９のいずれか一項に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 切断工具、特にその下端部が、圧電も
    しくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具を横
    断する方向に、切断方向に対して長手方向の超音波振動
    を生じるように構成されていることを特徴とする請求項
    ２３乃至３０のいずれか一項に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 超音波振動の振幅及び周波数が、開回
    路式に及び閉回路式に制御可能であることを特徴とする
    請求項２９乃至３１のいずれか一項に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 超音波振動の振幅が５μｍ〜４０μｍ
    の範囲内にあり、また超音波振動の周波数が２０ｋＨｚ
    〜１００ｋＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項
    ３２に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 切断工具によるプラスチックの加熱手
    段が、少なくとも１つの加熱要素、１つの熱電対及び１
    つの加熱電圧装置を備えることを特徴とする請求項２３
    乃至３３のいずれか一項に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 切断工具が、切断面に対して垂直かつ
    平行な少なくとも１つの軸部材により、少なくとも切断
    方向に揺動できることを特徴とする請求項２３乃至３４
    のいずれか一項に記載の装置。
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