JP5189739B2 - 切断液を用いたガラスの別個のガラス片への分割方法及び同方法に用いる改良切断液 - Google Patents

Description

本発明は切断液を用いたガラスの別個のガラス片への分割方法、及びこの目的に用いられる切断液に関する。

ガラスの別個のガラス片への分割が、ガラスのけがき線引き及び傷つけの際にガラス中に生じた亀裂を例えば水を用いて湿潤させることによって容易に行われることは、ガラス吹込み成形分野では長年に亘って公知である。同時に水は、例えばＵＳ６，２５２，１９７に記載されているように、レーザを用いたガラスのけがき線引き中にガラス表面中に破断応力を生ぜしめる冷却媒体としても作用する。例えばレーザ切断中に水へ表面活性剤を添加することによって、冷却液へレーザビームによって形成されたけがき線あるいは亀裂中へのより改善された浸透力を与えることは公知である（ＵＳ２００３／００５２０９８参照）。前記表面活性剤としては、公知のあらゆる種類の湿潤剤、すなわちアニオン系、カチオン系及び非イオン系湿潤剤が適する（ＷＯ２００４／０１８１４４Ａ１）。

レーザを用いて例えばＬＣＤ用等の極めて薄いガラスを切断する場合、けがき線引き後のガラスの分割中における条件を可能な限り一定に保つことが特に重要である。

ダイアモンドあるいは切断回転盤が用いられるけがき線引き法とは対照的に、けがき線に沿って分割されるガラスはレーザ切断中にレーザビームによって極めて急速に加熱される。加熱された部分は、通常、加熱後に該加熱部分へガス・水混合液を噴霧することによって直ちに急冷される。その結果、急冷中に生成される大きな熱応力によってガラス中に亀裂が生ずる。ガラスへ応力を加えることにより、けがき線あるいは亀裂に沿ってガラスは破断あるいは分割される。前記応力は機械的に加えることもできるが、ガラスをレーザでさらに処理してけがき線あるいは亀裂に沿ってさらに熱応力を加えることにより、ガラスをけがき線に沿って破断させることも可能である。

本発明は、加える破断力及び破断力変動を工業的規模において減少させることが可能な切断液を用いたガラス分割方法、及び切断液を提供することを目的とする。

本発明に従ったガラス分割方法は、
ａ）ガラス中に直線状の亀裂を生じさせ、
ｂ）前記直線状亀裂の生成中あるいは生成直後に、正に荷電された窒素原子を伴った陽イオンと水酸基陰イオンを含むイオン含有有機化合物が含まれた水性液を該直線状亀裂へ処理して該直線状亀裂に対して前記水性液を作用あるいは破壊作用を及ぼし、及び
ｃ）ガラスへ応力を加えてけがき線に沿ってガラスを分割あるいは分離する各工程から構成される。

本発明に従って、前記切断液は、正に荷電された窒素原子を伴った陽イオン及び水酸基陰イオンを含むイオン含有有機化合物が含まれた水性液である。

正に荷電された窒素原子を伴った陽イオンと水酸基陰イオンを含むイオン含有有機化合物が含まれた水性切断液が亀裂の生成中あるいは生成直後にガラス中の亀裂に対して作用する本発明方法においては、低く、より均質で、再現可能な破断力によってガラスが別個のガラス片へと分割される。

前記化合物の顕著な効果に関する可能な科学的説明としては、ＯＨ⁻基が亀裂中の切れたシロキサン結合と反応してそして該切れた結合相互間の自発性反応（自己回復）を妨げることが考えられる。

本発明方法及び該方法において用いられる新規な切断液は、亀裂が形成され、あるいは分割線に沿ってガラスを加熱することによってけがき線が生成され、及びその直後に加熱されたガラスが前記水性液（切断液）の作用あるいは破壊作用を受けるレーザ切断法に特に適している。レーザ切断中に生成される亀裂あるいは割れ目の幅は極めて狭いため、本発明方法によらなければ、亀裂の自己回復が極めて顕著に起こるものである。

前記亀裂への前記切断液の適用は、例えば噴霧、切断液／水混合液の吹きつけ、灯心あるいはスポンジの使用、切断液中への亀裂の浸漬等のあらゆる公知の技法を用いて実施可能である。

第４級水酸化アンモニウム化合物は前記切断液の活性成分として特に適する化合物である。

前記特に適する第４級水酸化アンモニウム化合物には、下記式１で表される陽イオンが含まれる。

式中、２〜３個のＲ基はそれぞれ独立して１〜２個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表し、前記Ｒ基の他の１〜２個はそれぞれ独立して８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表す。

特に適する第４級水酸化アンモニウム化合物としては、水酸化ジステアリルジメチルアンモニウム、水酸化ジデシルジメチルアンモニウム、水酸化ジメチルジオクチルアンモニウム、水酸化ジラウリルジメチルアンモニウム等の水酸化ジアルキルジメチルアンモニウム化合物が挙げられる。例えば水酸化トリメチルヘキサデシルアンモニウム及び水酸化トリメチルオクチルアンモニウム等の３個の短鎖アルキル基及び１個の長鎖アルキル基をもつ第４級水酸化アンモニウム化合物は特に好ましい化合物である。

下記式２の陽イオンを含む水酸化アルキルジメチルベンジルアンモニウムも適する化合物である。

式中Ｒは７〜１７個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す。

また、下記一般式３で表される陽イオンを含む第４級アンモニウム化合物も適する化合物である。

式中Ｒは８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す。

さらに、下記一般式４で表される陽イオンを含む第４級水酸化アンモニウム化合物のイミダゾリン誘導体も適する化合物である。

式中Ｒ_１は４〜２０個の炭素原子を含むアルキル基またはアルキレン基を表わし、及びＲ_２は−ＣＨ_２ＯＨまたは−ＣＨ_２ＮＨ−ＣＯＲ_３（Ｒ_３は８〜１８個の炭素原子を含むアルキル基を表す）を表す。

イミダゾリン誘導体の特に適する例は、１−（オクチルアミノエチル）−２−デシル−３−メチルイミダゾロニウムヒドロキサイドである。

これらの化合物が切断液中に含まれる含量は０．００５〜１重量％の範囲内である。この含量が０．００５重量％以下であると切断液は水と同様に作用し、またこの含量が１重量％以上であると全く効果が無くなるかあるいは減じられる。これら化合物が切断液中に含まれる含量は、好ましくは０．０２〜０．１重量％の範囲内である。何故なら、この範囲内の含量が用いられると良好な作用が得られると同時に薬剤消費が減じられるからである。これら化合物を混合して用いることも可能であると理解される。

必要な場合、切断液にはさらに、用いられる化合物のための他の溶媒和化剤を含ませることが可能である。これら溶媒和化剤（溶媒仲介剤）には、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノール等の低分子量アルコールを切断液に対して８０容積％まで含ませることが可能である。増粘剤、腐食防止剤、殺菌剤等の他の添加物を必要に応じて添加することも可能である。

前記切断液を用いることにより、レーザ作用によるガラスのガラス片への分割が容易となるだけでなく、例えばダイアモンドを用いてけがき線引きを行う方法、あるいは切断回転盤を用いて切断する方法等の従来のガラス切断方法もまた容易となる。本発明切断液は、例えばＴＦＴディスプレイスクリーンのような壊れ易いガラスの切断に特に適し、また上記方法において用いられる破断力をより小さくかつより均質にする。

本発明方法及び本発明において見出された切断液の特別な利点は、後の作業工程において分離されたガラス片のさらなる加工を妨げる厄介な陰イオンが殆ど存在しないことである。

以下において、本発明の目的、特徴及び利点について添付図面を参照しながら下記実施例を用いてより詳細に説明する。

本発明に従ったガラスの別個のガラス片への分割方法の実施例について、破断力及びその再現性を従来方法との比較において試験した。本発明による切断液を用いて本発明方法に従ってガラス板を分割し、他方、従来方法による切断液を用いて同様の試験方法により同等なガラス板を分割した。

寸法２５ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス板をレーザ切断機（Ｓｃｈｏｔｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ製、型式ＤＬＣ１２００／ブルー）を用いて作製した。試験中に破断が行われるガラス板のそれぞれの中心に７５ｍｍでけがき線を引いて深さ約１１５μｍの横方向の亀裂を生じさせた。レーザによるけがき線の形成中、ガラス板をレーザ焦点のすぐ後方の位置において切断液６ｍｌ／分及び空気４０ｌ／分の混合液で処理した。これらのガラス板は前記けがき線あるいは亀裂形成後に乾燥させた。ガラス板を亀裂が下方を向くように１０ｍｍ断片の両側上へ載せた。次いでガラスが亀裂に沿って破断されるまでガラスに上方から負荷をかけた。

かかる方法により、試験された切断液それぞれについて約３０個の同様な試験ガラス板の破断を実施した。比較例１では切断液として水を用いた。実施例２〜５において用いられた本発明に従った切断液は、図２〜５に示されているように、種々濃度の水酸化ヘキサデシルメチルアンモニウム水溶液である。比較例６〜８で用いた従来方法による切断液は、図６〜８に示すように、種々濃度のセチルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ）水溶液である。

図１〜８のそれぞれは、上記パラグラフに記載したものに相当する切断液を用いる方法によって亀裂に沿って各試験ガラス板を破断する際に必要とされる応力を示したグラフである。図２〜５には、実施例２〜５の切断液を用いて本発明方法によって試験ガラス板を破断する際に必要とされる破断力が示されている。図１には水を切断液として用いて試験ガラス板を破断する際に必要とされる破断力が示され、また図６〜８にはＣＴＡＢ切断溶液を用いて試験ガラス板を破断する際に必要とされる破断力が示されている。

各図に示されたダイアモンド形の点によって、特定試験サンプル（Ｘ軸上にプローブ番号で示されている）についての個々の測定破断力（Ｙ軸上に読み取られるｋｇ）が示されている。また各図の四角い点によっては、試験サンプルすべてについての破断力の平均値が示されている。各図にはダイアモンド形点を通して描かれた線が示されている。

図に示された試験結果から、本発明に従った切断液を用いる方法は、従来技術方法に従った切断液を用いる方法よりも明らかに優れた特性をもつことが明確に示されている。特にこれらの図から、本発明に従った切断液を用いる場合、従来技術による切断液を用いる方法よりも、亀裂に沿って試験ガラス板を破断する際に必要とされる破断力がかなり小さく、かつ、変動あるいは変化が極めて少なくなることが示されている。従って、本発明による切断液を用いることに再現性のより高い切断力が得られる。

本発明は切断液を用いたガラスの個々のガラス片への分割方法及び該方法に用いられる改良された切断液として具現化されて説明及び記載されているが、本発明の精神から全く逸脱することなく本発明に種々変更及び変形を加えることが可能であることから、本発明を開示された詳細に限定することを意図したものでない。

本発明要旨は、さらなる分析を必要とせず、上記説明によって十分開示されているから、第三者は、最新の知識を適用することにより、先行技術の見地に立って本発明の包括的あるいは特定の観点の必須な特徴を明らかに構成する特徴を漏らすことなく本発明を種々用途へ容易に適合させることが可能である。

従来方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 本発明に従った切断液の一例を用いた本発明方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 本発明に従った切断液の一例を用いた本発明方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 本発明に従った切断液の一例を用いた本発明方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 本発明に従った切断液の一例を用いた本発明方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 従来方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 従来方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。 従来方法に従った試験ガラス板の分割に必要とされる破断力の大きさ及び変化を示したグラフである。

Claims (10)

1. ａ）ガラス中に直線状の亀裂を生じさせ、
   ｂ）前記直線状亀裂の生成中あるいは生成直後に、正に荷電した窒素原子を伴った陽イオンと水酸基陰イオンを含む少なくとも１種のイオン含有有機化合物が含まれる水性液によって前記直線状亀裂に対して作用あるいは破壊的作用が及ぶように前記直線状亀裂を前記水性液を処理し、及び
   ｃ）ガラスの前記直線状亀裂に沿って応力を加えてガラスを分断あるいは分離してガラス片を作製する、各工程から構成されるガラスの別個のガラス片への分割方法。
2. 前記ガラス中の亀裂が、ガラス上の分離線に沿ってガラスを加熱し、そして前記加熱直後に前記水性液を前記亀裂に対して作用させることによって生じることを特徴とする請求項１項記載の方法。
3. 分離線に沿ったガラスの加熱がレーザビームを用いて為されることを特徴とする請求項２項記載の方法。
4. 前記水性液に前記少なくとも１種のイオン含有有機化合物が０．００５〜１重量％含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
5. 前記少なくとも１種のイオン含有有機化合物が、
   次式１で表される陽イオンをそれぞれ含む第４級水酸化アンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒ基の２〜３個はそれぞれ独立して１〜２個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表し、及び前記Ｒ基の他の１〜２個はそれぞれ８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表す、
   次式２で表される陽イオンをそれぞれ含む水酸化アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒは７〜１７個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す、
   次式３で表される陽イオンをそれぞれ含む第４級アンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒは８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す、及び
   次式４で表される陽イオンをそれぞれ含むイミダゾリン誘導体、
   

   

   式中、Ｒ_１は４〜２０個の炭素原子を含むアルキル基またはアルキレン基を表し、及びＲ_２は−ＣＨ_２ＯＨまたは−ＣＨ_２ＮＨ−ＣＯＲ_３（Ｒ_３は８〜１８個の炭素原子を含むアルキル基）を表す、から選択される１または２以上の窒素含有化合物であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
6. 前記水性液に水酸化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムが含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
7. 正に荷電された窒素原子を伴った陽イオン及び水酸基陰イオンを含む少なくとも１種のイオン含有有機化合物が含まれた水性液を含んで成る、切断ガラスの分離あるいは分割方法に用いられる切断液。
8. 前記水性液に、前記少なくとも１種のイオン含有有機化合物が０．００５〜１重量％含まれることを特徴とする請求項７項記載の切断液。
9. 前記少なくとも１種のイオン含有有機化合物が、
   次式１で表される陽イオンをそれぞれ含む第４級水酸化アンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒ基の２〜３個はそれぞれ独立して１〜２個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表し、及び前記Ｒ基の他の１〜２個はそれぞれ独立して８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐の脂肪族基を表す、
   次式２で表される陽イオンをそれぞれ含む水酸化アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒは７〜１７個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す、
   次式３で表される陽イオンをそれぞれ含む第４級アンモニウム化合物、
   

   

   式中、Ｒは８〜１８個の炭素原子を含む直鎖あるいは分岐のアルキル基を表す、及び
   次式４で表される陽イオンをそれぞれ含むイミダゾリン誘導体、
   

   

   式中、Ｒ_１は４〜２０個の炭素原子を含むアルキル基またはアルキレン基を表し、及びＲ_２は−ＣＨ_２ＯＨまたは−ＣＨ_２ＮＨ−ＣＯＲ_３（Ｒ_３は８〜１８個の炭素原子を含むアルキル基を表す）を表す、から選択される１またし２以上の窒素含有化合物であることを特徴とする請求項７項記載の切断液。
10. 前記少なくとも１種のイオン含有有機化合物が、水酸化ジラウリルジメチルアンモニウム、水酸化ジステアリルジメチルアンモニウム、水酸化トリメチルヘキサデシルアンモニウム、及び水酸化トリメチルオクチルアンモニウムから選択される１または２以上の窒素含有化合物であることを特徴とする請求項７項記載の切断液。
    
    

Images