JP4987266B2 - ガラス切断方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、２枚のガラス平板を対面させて貼り合わせた貼合せガラスを切断するガラス切断方法およびその装置に関するものである。

近年、薄型化・大画面化に適した表示装置として、プラズマディスプレイパネル・液晶ディスプレイパネル・無機ＥＬディスプレイパネル・有機ＥＬディスプレイパネル・電界放出ディスプレイパネル・発光ダイオードディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイが注目され、生産量も年々増加の一途を辿っている。これらのディスプレイパネル（以下、パネルとも言う）は、電極・誘電体・リブ・発光体・カラーフィルタなどの表示素子部材を担持させた２枚の平板状ガラス基板を所望の間隙を設けて接合材で貼り合せた構成になっている。
ところで、パネルの製造工程で発生した不良品や、販売した使用済みのパネルは、従来、埋め立てなどによって廃棄処理されていた。しかし、埋め立て地の不足もさることながら、資源の有効活用・再生・再利用・省資源化など地球環境保全に対する世論の高まりもあって、パネルの再生・再利用が社会的な課題になってきている。
このような背景から、パネルの主要構成材料であるガラス基板を再利用する研究開発が活発になってきている。ガラス基板を再利用するには、ガラス基板上の表示素子部材を取り除くために、まず貼り合わされたガラス基板の貼り合わせ部を切断して、２枚のガラス基板に分離する必要がある。

従来、貼合せガラスを切断する方法としては、例えば特許文献１に開示されている方法が良く知られている。この方法は、図７〜図１０に示すように、貼合せガラスの表面にカッターホイールで切断線を形成した後、押圧手段で切断線部に衝撃力や曲げ応力を付与して切断する方法である。
まず、図７に示すように、貼合せガラスの第１ガラス基板１０１にカッターホイール１０３で所望の切断線（スクライブラインとも言う）１０５を罫書きする。つぎに、図８に示すように、貼合せガラスを反転させて、上方に向いた第２ガラス基板１０２の上方から押圧子１０４によって第１ガラス基板１０１の切断線１０５の直上部を押圧する。すると、図中の破線で示すように第１ガラス基板１０１に曲げ応力が作用し、切断線１０５の垂直方向に垂直クラックが生成して第１ガラス基板１０１が分断される。つぎに、図９に示すように、第１ガラス基板１０１の切断線１０５と対向する位置にカッターホイール１０３で切断線１０７を第２ガラス基板１０２に形成する。つぎに、図１０に示すように、貼合せガラス基板を反転させて上方に向いた第１ガラス基板１０１の上方から押圧子１０４によって第２ガラス基板１０２の切断線１０７の直上部を押圧する。すると、第２ガラス基板１０２に曲げ応力が作用し、切断線１０７の垂直方向に垂直クラックが生成して第２ガラス基板１０２が分断される。
特開平６−４８７５５号公報

しかしながら、従来のガラス切断方法は貼合せガラス基板を２回反転させる工程が必要である。したがって、ガラス基板反転装置の構成が複雑になるため、装置コストが高くなり、しかも装置が大型化する問題点があった。また、切断工数も多くなるため製造コストが高くなる問題点があった。さらに、ガラス基板を押圧して分断する際に、他方のガラス基板を介して押圧するため大きな押圧力が必要になる。したがって、大きな押圧力を発生する高価な押圧装置が必要になるため、装置コストが高くなる問題点があった。
以上に説明した通り、従来の貼合せガラス切断方法は、ガラスの面積が大きくなればなるほど切断装置が大型化し、製造コストが高くなる問題点があった。そこで本発明は、大面積の貼合せガラスを簡単な方法および安価な装置で切断できるガラス切断方法およびその装置を提供することを目的とする。

本発明によるガラス切断方法は、２枚のガラス平板を対面させて貼り合わせた貼合せガ
ラスの一部を固定部で固定する固定工程と、貼合せガラスのうち固定部で固定される以外の部分において、表面と裏面とに一対の切断線を引いて垂直クラックを互いに対向させて形成する切断線形成工程と、貼合せガラスを振動させて、前記垂直クラックを伸展させる振動工程とを有することを特徴とする。このような構成にすることによって、従来に比べて工数が大幅に減少するため、製造コストの低減が図れる。また、垂直クラックが深く生成されるため、分断荷重をかけなくても切断することが可能になる。さらに、切断時に発生するガラス粉あるいはガラス小片が細かくなるため、ガラス粉あるいはガラス小片によるガラス表面への損傷を防止することができる。したがって、ディスプレイパネルを解体して得たガラス基板の再利用が図れる。
また、本発明によるガラス切断方法は、振動工程において貼合せガラスを前記切断線よりも前記固定部側で貼合せガラスの厚み方向に振動させることを特徴とする。このような構成にすることによって、短時間で貼合せガラスを分断することができる。
本発明によるガラス切断装置は、２枚のガラス平板を対面させて貼り合わせた貼合せガラスを固定する固定手段と、貼合せガラスの表面と裏面とに一対の切断線を互いに対向させて形成する切断線形成手段と、貼合せガラスを振動させる振動手段とを有することを特徴とする。このような構成にすることによって、大面積の貼合せガラスを小型かつ安価な装置で切断することができる。

また、本発明によるガラス切断装置は、振動手段の振動伝達部が貼合せガラスに当接されていることを特徴とする。このような構成にすることによって、小さな振動エネルギで効率良く大面積の貼合せガラスを切断することができる。

本発明のガラス切断方法およびガラス切断装置によれば、大面積の貼合せガラスを簡単な方法および安価な装置で切断できる効果が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明によるガラス切断装置の一構成例の主要部を示した断面概略図である。図２から図５は、本発明によるガラス切断方法について、図１に示したガラス切断装置を用いた場合を例にして説明した図である。
図１において、１は対面する２枚のガラス平板を貼り合せた貼合せガラス、２は貼合せガラス１の表面と裏面とに切断線を同時に罫書きする切断線形成手段であって互いに対向させて設置した一対のホイールカッター、３は貼合せガラス１を固定する平台などの固定手段、４は貼合せガラス１を振動させる振動手段、５は切断線形成手段２を貼合せガラス１に押圧する押圧手段、９は２枚のガラス平板を接合させるフリットガラス・エポキシ樹脂接着剤などの接合材である。
ガラス材料としては、青板ソーダガラス・白板ガラス・石英ガラス・無アルカリの耐熱性ガラス・高歪点ガラスなど一般に良く知られているガラス材料であればいずれでも用い得る。貼合せガラス１の形態としては、図１に示したように、間隙を設けて対面するガラス平板を接合材９で接合した貼合せガラス（以下、「中空貼合せガラス」と言う）、あるいは全面を接合材で接合した空隙のない貼合せガラスのいずれでも用い得る。中でも、ディスプレイパネルのように数μｍ〜数１００μｍの間隙を設けた中空貼合せガラスは、切断の際に発生するガラス粉あるいはガラス小片が数μｍ以下になるため、ガラス粉あるいはガラス小片によるガラス表面への損傷が防止できる点で好ましい。

カッターホイール２としては、一般に良く知られている超硬合金ホイールやダイヤモンドホイールなど一般に良く知られているものであればいずれでも適用できる。中でも超硬合金ホイールは、切断線を引いたときに均一な垂直クラックをガラスに生成させることができる点で好ましい。
固定手段３は、切断時に貼合せガラス１が動かないように固定するものであって、例えば貼合せガラス１の自重だけで固定できる場合は図１に示した平台でも良いし、もし自重だけで固定できない場合は貼合せガラス１を押さえ板あるいは万力などで挟持して固定する。尚、貼合せガラス１を挟持して固定する場合は、貼合せガラス１の平面を垂直にして固定してもよいことは勿論である。
振動手段４としては、電動式バイブレータ・空気式バイブレータ・圧電式バイブレータなどが適用できる。振動手段４の振幅・振動周波数・振動の強さ・振動時間など貼合せガラス１を振動させる振動条件は、貼合せガラス１の形態および切断線の形態などに応じて異なる。したがって、振動条件が変えられるように振動制御手段が振動手段４に具備されている。つぎに、貼合せガラス１として中空貼合せガラスを用いた場合の切断方法の一例について説明する。

図２に示すように、貼合せガラス１を平台３に設置し、押圧手段５によって荷重をかけながら一対のカッターホイール２を貼合せガラス１に圧接させる。尚、本図は、接合材９側の端部Ｅから距離ｌ隔てた位置に切断線６を紙面に対して鉛直方向に罫書き、接合材９部側の貼合せガラス１を切り落とす例を示している。
つぎに、図３に示すように、荷重を付与したカッターホイール２を貼合せガラス１に圧接して転動させ、所望の切断線６を罫書きする。すると、切断線６の直下部に垂直方向すなわちガラスの厚み方向のクラック（垂直クラックと言う）が生成する。垂直クラックの深さは、カッターホイール２の荷重に比例して増加する。したがって、垂直クラックが深かれば深いほど、貼合せガラス１を分断させる分断応力、すなわち貼合せガラス１を振動させる振動手段４の振動力を低減させることができる。しかし、荷重が大き過ぎると、水平方向にもクラック（水平クラックと言う）が生成する。したがって、垂直クラックが深くかつ水平クラックが発生しない荷重条件に設定することが好ましい。発明者等の実験によると、貼合せガラス１の形態およびカッターホイール２の形態などによって最適条件は異なるが、垂直クラックの深さをガラス平板の厚さの１０〜１５％程度にすると、水平クラックが発生せず、切断口の良好な切断ができた。

つぎに、図４に示すように、カッターホイール２を上昇させ、振動手段４の振動伝達部（図示していない）を切断線６に対して端部Ｅとは反対側の貼合せガラス１表面に当接させて、貼合せガラス１をガラス平面に対して垂直方向（図中の矢印Ａで示した方向）、すなわち貼合せガラス１の厚み方向に振動させる。すると、その振動力が端部Ｅ側に伝達され、端部Ｅ側も同様に垂直方向（図中の矢印Ｂで示した方向）に振動し、その振動応力によって垂直クラック７がガラス平板の裏面まで伸展して貼合せガラス１が分断される。このとき、垂直クラック７がガラス平板の裏面まで伸展する前に振動手段４を停止させ、図５に示すように押圧子８で端部Ｅ側を押圧して分断してもよい。垂直クラック７の深さをガラス平板の厚さの８０％以上にすると、押圧子８に付与する荷重を小さくできる点で好ましい。この方法は、特にガラス平板の厚さが厚い場合、具体的には２ｍｍ以上の場合に有効である。
尚、図１では、振動手段４を貼合せガラス１に当接して、貼合せガラス１を振動手段４で直接振動させたが、図６に示すように振動手段４を平台３に当接して、平台３を介して貼合せガラス１を間接的に振動させても同様の効果が得られる。この方法は、特にガラス平板の厚さが薄い場合、具体的には１ｍｍ以下の場合に有効である。例えば、板厚の厚い貼合せガラスに適した振動手段４を用いて板厚の薄い貼合せガラスに直接当接させると、振動手段４の振動力が強過ぎて水平クラックが入る不都合が生じる。このような場合に、平台３を介して薄い貼合せガラスを間接的に振動させると、振動手段４を交換せずに振動力を弱めて水平クラックの発生を防止することができる。したがって、振動手段４の位置を図１および図６に示した位置に移動可能にすると、振動手段４を変更せずに板厚の異なる各種の貼合せガラスを同一の装置で切断することができる効果が得られる。

（具体的実施例）
下記仕様のプラズマディスプレイのパネルを図１に示したガラス切断装置で切断した。
○パネルの寸法：大きさ４２インチ（縦：５７０ｍｍ、横：９８０ｍｍ）、厚さ５．７５ｍｍ
○パネルの構成：２枚のガラス基板（板厚：２．８ｍｍ）の周囲をフリットガラス（接合幅：６〜７ｍｍ）で貼り合せたもの。フリットガラスはガラス基板の周端部から１０〜１５ｍｍの位置に形成されている。また、ガラス基板間の間隙は約０．１５ｍｍである。
○ガラス基板の材料：高歪点ガラス
このパネルを平台３に載せ、超硬合金ホイールからなるカッターホイール２を用いて、下記条件で切断線６をパネルの両面に形成した。
○カッターホイール角度：１２０〜１６５度
○カッターホイールへの荷重：５〜１０ｋｇ
○切断線６の罫書き位置：ガラス基板の端部Ｅから２０〜３５ｍｍ
その結果、切断線６の直下部に深さ０．３〜０．４ｍｍの垂直クラックが生成された。尚、水平クラックの生成は認められなかった。

つぎに、電動式バイブレータの振動伝達部を、切断線６から端部Ｅとは反対側へ１０〜２０ｍｍ離れた位置にパネルの縦方向へ引いた直線と、パネルの横方向の中心線との交点に当接して、電動式バイブレータの振動数を１０〜１０００Ｈｚにしてパネルを１〜５秒間振動させた。その結果，垂直クラック７が各ガラス基板の裏面まで伸展してパネルが分断された。このとき発生したガラス粉あるいはガラス小片の大きさを顕微鏡で測定したところ数μｍ以下であった。
パネルの残りの３辺を同様の方法で分断して、互いに分離させた２枚のガラス基板を得た。分離したガラス基板を研磨剤で研磨して、基板上の表示素子部材を除去したところ、ガラス切断時に発生したガラス粉あるいはガラス小片による傷のない良好なガラス板を得ることができた。また、このガラス板をパネルに再利用したところ、ガラス板に起因した不良は確認できなかった。

本発明によるガラス切断方法およびその装置は、ディスプレイパネルなどの中空貼合せガラスを切断した際に発生するガラス粉あるいはガラス小片でガラス表面を傷つけることがないため、中空貼合せガラスを再利用する分野に有効である。

本発明によるガラス切断装置の一構成例を示した断面概略図 本発明によるガラス切断方法の一例を示した概略図 本発明によるガラス切断方法の一例を示した概略図 本発明によるガラス切断方法の一例を示した概略図 本発明によるガラス切断方法の一例を示した概略図 本発明によるガラス切断装置の他の構成例を示した断面概略図 従来のガラス切断方法を示した図 従来のガラス切断方法を示した図 従来のガラス切断方法を示した図 従来のガラス切断方法を示した図

符号の説明

１ 貼合せガラス基板
２ カッターホイール
３ 平台
４ 振動手段
５ 押圧手段
６ 切断線
７ 垂直クラック
８ 押圧子
９ 接合料

Claims (5)

1. ２枚のガラス平板を対面させて貼り合わせてなり、かつ前記２枚のガラス平板の間に間隙を有する中空貼合せガラスを切断するガラス切断方法において、
   前記中空貼合せガラスの一方端部を含む一部を固定部で固定する固定工程と、
   前記中空貼合せガラスのうち、前記固定部で固定される以外の前記間隙の部分において、表面と裏面とに一対の切断線を引いて垂直クラックを互いに対向させて形成する切断線形成工程と、
   前記中空貼合せガラスを振動させて、前記垂直クラックを伸展させる振動工程と、
   を有し、
   前記振動工程において、前記中空貼合せガラスを前記切断線よりも前記固定部側で前記中空貼合せガラスの厚み方向に振動させ、前記切断線を挟んで前記一方端部の反対側にあって前記固定部で固定されていない他方端部を振動させることを特徴とするガラス切断方法。
2. 前記切断線形成工程において、生成させる垂直クラックの深さを前記ガラス平板の厚さの１０％以上１５％以下とすることを特徴とする請求項１記載のガラス切断方法。
3. 前記中空貼合せガラスを押圧して分断する押圧工程をさらに有し、
   前記振動工程において、前記垂直クラックを前記ガラス平板の裏面まで伸展する前に振動を停止させた後、
   前記押圧工程において前記貼り合せガラスを分断することを特徴とする請求項１記載のガラス切断方法。
4. 前記振動工程において、前記垂直クラックを前記ガラス平板の厚さの８０％以上まで伸展させた後、振動を停止することを特徴とする請求項３記載のガラス切断方法。
5. 前記中空貼合せガラスがディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載のガラス切断方法。
   

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