JPWO2016125609A1 - 脆性材料の切断方法、脆性材料の切断装置、切断脆性材料の製造方法及び切断脆性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
この方法は、スクライブ線に直交する方向に曲げ応力を加え、機械的な手法で板ガラスを折り割るものである(折り割り)。
このレーザ光照射によれば、従来の機械的な切断手法に固有の欠点、切断時の「キリコ」の発生による切断した板ガラスの汚染や、「マイクロクラック」の発生によるガラス強度の低下が避けられ、機械的な切断方法に比べ、高強度な切断面が得られると言われている。
この際、切断に適したレーザ光の波長を選択することで、スクライブ深さが切断対象物の全板厚方向におよび、折り割り工程不要で脆性材料のフルボディ切断が可能となる。
さらに、近赤外線を脆性材料上に集光照射しつつ、近赤外線ラインヒータを切断予定線に沿って相対的に移動させることにより、脆性材料の亀裂を進行させ、切断予定線よりも短い近赤外線ラインヒータを用いて、長い板状脆性材料を切断可能であることを見出した。
前記切断方法において、前記搬送切断工程は、前記脆性材料における切断の終端領域を切断する際に、前記終端領域表面の温度を下げる冷却工程を含んでいても良い。
前記切断方法において、前記脆性材料は、赤外線を吸収して熱割れする脆性材料であってもよい。
前記切断方法において、前記脆性材料は、ガラス板またはアルミナ基板であってもよい。
前記搬送切断工程の前に、前記脆性材料における前記切断の始端領域を、前記脆性材料の前記ラインに沿って加傷する加傷工程を含んでいてもよい。
前記切断方法において、前記搬送切断工程の前に、前記ラインに沿った方向に前記脆性材料を前記第1の速度よりも低速で、又は前記脆性材料を停止させて前記赤外線をライン状に集光照射する初期亀裂発生工程を含んでいてもよい。
前記切断方法において、前記搬送切断工程の後に、前記ラインに沿った方向に前記脆性材料を前記第1の速度よりも低速で、又は前記脆性材料を停止させて前記赤外線をライン状に集光照射する終端亀裂発生工程を含んでいてもよい。
前記切断装置において、前記脆性材料に対して流体を噴出する流体噴出装置を備えてもよい。
前記切断装置において、前記流体噴出装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記脆性材料における切断の終端領域を切断する際に、前記終端領域に対して流体を噴出させてもよい。
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
本発明は、赤外線ラインヒータを用いて、赤外線をライン状に脆性材料に対して集光照射しつつ、脆性材料に対して、赤外線ラインヒータをラインに沿った方向に相対的に移動することにより、脆性材料をラインに沿って切断する搬送切断工程を含む、脆性材料の切断方法である。
第1実施形態では、脆性材料として、赤外線を吸収して熱割れする脆性材料である板状のガラス2を切断するガラス切断装置1であって、固定されたガラス2に対して、赤外線ラインヒータ2を移動させるガラス切断装置1について説明する。
図1はガラス切断装置1の概略図であり、ガラス2が配置された状態を示す。
図2はガラス切断装置1の赤外線ラインヒータ10を説明する図である。
以下、赤外線ラインヒータ2の搬送方向をX方向、X方向と垂直かつ水平な方向をY方向、ガラス2の厚さ方向をZ方向として説明する。
以下、本明細書において用いる用語について説明する。
本明細書において、「フルボディ切断」とは、物体を2分割することを指す。また、「2分割」は、1本の切断予定線Lに対して2つに分割することを指す。
図1に示すように、ガラス切断装置1は、固定台20と、固定台20に取り付けられた搬送レール21と、搬送レール21に沿って移動可能な門型のフレーム30と、フレーム30に保持された赤外線ラインヒータ10と、赤外線ラインヒータ10のオンオフを行う制御部50と、を備える。
また、本実施形態においてガラス切断装置1は、赤外線ラインヒータ10とともに移動する気体噴出装置40を備える。
固定台20は、矩形の板部材であり、作業者が作業し易い高さに保持されている。
固定台20上面のY方向の両側部のそれぞれには、X方向に延びる搬送レール21が取り付けられている。
また、固定台20上面における、両側部の搬送レール21の間には、X方向に沿って延びる2本の載置台22が配置されている。
フレーム30は、それぞれの搬送レール21に移動可能に取り付けられた第1スライダ31と、第1スライダ31から上方に延びる昇降機構32と、を備える。
昇降機構32は、第1スライダ31に固定されたロッドアセンブリ32aと、そのロッドアセンブリ32aに挿入された連結具32bと、を備える。ロッドアセンブリ32aのロッド32aaは、連結具32bに設けられた第1の穴に挿入され、連結具32bに設けられたねじ32baを緩めることで、連結具32bはロッド32aaに対して上下方向に移動可能となり、ねじ32baを締めることにより連結具32bはロッド32aaに固定される。
懸架ロッド33には、該懸架ロッド33に対してY方向に移動可能な第2スライダ34が挿入されている。
第2スライダ34は角棒形状で、Y方向に延びる第1貫通孔34aが設けられ、上述の懸架ロッド33は、その第1貫通孔34aに挿通されている。さらに、第2スライダ34には、第1貫通孔34aの下部に、第1貫通孔34aに対して直交する方向に延びる、ねじれ位置関係の第2貫通孔34bが設けられている。
第2貫通孔34bには、赤外線ラインヒータ10に固定されたヒータ保持板35を貫通するヒータ保持棒36が挿通されている。
ヒータ保持板35は、2枚設けられ、互いに平行な状態で赤外線ラインヒータ10の上部に固定されている。
赤外線ラインヒータ10は、図2に示すように、筐体11と、筐体11の中に配置された赤外線ランプ12と、赤外線ランプ12の外周に配置された集光部13とを備え、制御部50によりオンオフ動作が行われる。
赤外線ランプ12が発生する赤外線としては、近赤外線、中赤外線、遠赤外線等が挙げられるが、赤外線のピーク波長の領域が780〜2500nmである近赤外線が好ましい。
その理由は、建築用に用いられる板ガラスであるソーダライムシリケートガラスは、近赤外線領域において透過率が約30〜85%であり、他の領域の赤外線と比べて透過性及び吸収性が高いからである。
すなわち、近赤外線を用いた場合、ガラス2の厚み方向において、ガラス表面から裏面に亘る全板厚で赤外線の吸収が可能で、より効果的に短時間でガラス面を加熱し、切断することが可能となる。
このため、ガラス2の全板厚方向に好適な温度分布を板幅の範囲に形成することが可能となり、切り口に欠陥のない良好な切断面を得ることができる。
集光部13としては、例えば反射鏡が用いられる。
反射鏡は、矩形の板部材を湾曲させた凹面鏡である。
楕円の第一の焦点に赤外線ランプ12が配置され、楕円の長軸(二焦点通る線分と一致)は赤外線ランプ12から放射される赤外線の照射軸と一致している。
赤外線ランプ12から発する赤外線光を無駄なく集光するために、反射鏡の長さは、赤外線ランプ12よりも長いものを使用するのが好ましい。また、反射鏡表面を金メッキ処理すると反射率が向上し、より赤外線光を無駄なく集光することができる。
したがって、連結具32bを、ロッドアセンブリ32aのロッド32aaに対して上下動することにより、懸架ロッド33とともに上下動する赤外線ラインヒータ10は、固定台20、すなわちガラス2に対して上下動可能である。
このように赤外線ラインヒータ10を、ガラス2に対して上下動することで、ガラス2の厚さが異なる場合においても、ガラス2の表面に赤外線ランプ12の光を適切な幅で集光可能である。
本実施形態において、赤外線ラインヒータ10のXマイナス側、すなわち進行方向の後方には、気体噴出装置40が取り付けられている。
気体噴出装置40は、圧縮空気をノズルより噴出する装置であり、赤外線ラインヒータ10により加熱される切断予定線Lに対して圧縮空気が噴射されるように取り付けられている。
ただし、気体噴出装置40は、赤外線ラインヒータ10に取り付けられていなくても良く、また、赤外線ラインヒータ10と共通の制御部50により操作可能でなくてもよい。
例えば、気体噴出装置40は、作業者が手持ち等により赤外線ラインヒータ10と別個に操作するものであっても良い。
また、気体噴出装置40は、本実施形態では圧縮空気を噴出するが、これに限らず、圧縮していない空気でも、他の気体であってもよい。また、気体噴出装置40はガラス2表面の温度を下げることが出来ればよく、例えば水やミスト等を用いてもよい。
本切断装置の切断対象の脆性材料は板状のガラス2である。
ガラス2の材料としては、赤外線光を吸収するガラス2であれば特に限定するものではないが、例えばソーダライムガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス等が挙げられる。なお、上記のガラスの他にも、赤外線光を吸収し、熱割れを生じる材料であればガラス同様に切断可能である。例えばアルミナ板等のセラミックス材料の板が挙げられる。
また、ガラス2を加熱可能であれば、2枚以上のガラス2を重ねたガラス積層体を切断してもよい。
図1に切断予定線Lとして示すように、本実施形態において、ガラス切断装置1の赤外線ラインヒータ10は、ガラス2の幅方向(Y方向)の中央部を切断する。
だだし、これに限定されず、ガラスの耳切工程に用いても良い。「耳切り」とは、ガラス2の端部の切断であり、製造過程で品質を上げることを目的として、一般的に行われている切断である。
次に、ガラス切断装置1の動作について説明する。
図3は、切断工程を説明する図であり、(a)〜(d)は切断工程を時系列に説明した図である。
まず、載置台22上に切断するガラス2を配置する。
そして、赤外線ラインヒータ10の照射領域が、ガラス2のXマイナス側端部を含むように、赤外線ラインヒータ10を移動させる。
ガラス2の厚さに応じて、赤外線ラインヒータ10から照射される赤外線の幅が、所望の幅(本実施形態では3mm)になるように、連結具32bをロッド32aaに対して上下することにより、赤外線ラインヒータ10の高さ方向の位置を調整する。
ガラス2の厚さにもよるが、ガラス2の表面に赤外線を照射してから約15〜30秒でガラス2に初期亀裂2aが発生する(図3(b))。
このときの搬送速度V1は、1〜1.5m/分が好ましい。搬送速度が低く、例えば0.2〜0.5m/分程度であると、ガラス2表面より数ミリ程度内部に熱が滞留し、その結果、ガラス2の切断面に筋が生じる場合がある。切断面の筋は、JIS R3202で定める規格上、問題にはならないが、筋の発生を抑制して、より高品質を求める場合、上記の1〜1.5m/分が好ましい。ただし、搬送速度V1は、切断速度以下であることが必要である。
切断速度を向上させたい場合には、単位長さあたりの赤外線ラインヒータ10出力を上げる、赤外線ラインヒータ10長さを長くする等で適宜対応できる。赤外線ラインヒータ10の単位長さあたりの出力を上げるためには、フィラメント径を太くする等で対応することができ、レーザなどに比べて容易に安価で高出力化できる。また、発熱形状も容易に変更することが可能である。
このように、ガラス2は、切断予定線Lに沿ったフルボディ切断が可能となる。このフルボディ切断は、折り割り工程を経ることなく達成することが可能である。
赤外線ラインヒータ10の集光照射によって、ガラス2が局所的に加熱され、ガラス2に温度分布が発生する。
図4は実際に測定したガラス2内の板厚方向のYZ断面の温度分布の写真である。(a)はガラス2の切断直前の温度分布で、(b)は(a)の0.1秒後のガラス2の切断時の温度分布である。
また、図5は、図4(a)の温度分布が生じた時に、ガラス2内で発生する応力場を、有限要素法(FEM)にて3次元解析して得られた結果である。
この引っ張り応力が、ガラス2のエッジの破壊強度を超えると、当該エッジの表層または下層を始点として、初期亀裂2aを生じる。
また、この時ガラス2のエッジ以外の、赤外線ラインヒータ10によって加熱されている領域のうち、エッジと反対側の終端付近には図5に示したように圧縮応力が誘起されている。
そして、赤外線ラインヒータ10を搬送することによって、加熱される領域が移動し、それに伴い引っ張り応力が発生する領域も移動していくので、搬送速度に応じて亀裂が伸展し続ける。
このため、本実施形態では、気体噴出装置40により、終端領域2bの切断予定線Lを含む領域に圧縮空気を吹き付ける。
ここで、圧縮空気を吹き付けて亀裂2aを伸展させた場合、終端領域2bにおいて、亀裂2aはガラスの表裏面表層のみに形成される。すなわち、終端領域2bにおいてはフルボディで切れていない未切断部分2eが存在する。
また、この時、終端領域2bのエッジ部分は赤外線ラインヒータ10によって集光照射されている為、切断予定線L上のエッジからXマイナス方向へ新たな亀裂が発生することもある。上記のように亀裂が発生してもフルボディで切れないことがあり、この場合も、圧縮空気を吹き付けることによって対応可能である。
図9は、圧縮空気噴出による亀裂の伸展を説明する模式図であり、(a)はガラス2の上面図、(b)はガラス2の側面図である。
図9(a)に示すように、吹き付けは、亀裂2aの先端より前方の終端領域2bに行う。終端領域2bは、赤外線照射範囲内で切断予定線Lを含む。
図9(b)に示すように、ガラス2表面の、赤外線が照射されている終端領域2bの表面2b1は、空気が吹き付けられてガラス表面の温度が低下し、その結果、ガラス表面と内部で温度差が生じ、ガラス表面に引っ張り応力が誘起されて亀裂2aが、切断予定線L上のガラス表面を伸展する。
吹き付けられた空気はガラス2を回り込み、それに伴ってガラス2の端部の側面2b2を亀裂2aが伸展する。
さらに空気はガラス2の裏面まで回り込み、それに伴ってガラス2の端部の裏面2b3にも亀裂2aが伸展する。
このように亀裂2aはガラス2の終端領域2bの表層付近のみを伸展するので内部までは至らない。
また、本実施形態においては、外力を加えるまではガラス2は完全には分割されていないので、ガラス2の載置台22からの滑落が防止される。
なお、本実施形態では気体噴出装置40が取り付けられている形態について説明したが、これに限定されず、気体噴出装置40を設けない構造であってもよい。
この場合、圧縮空気の吹付を行わず、ガラス2の終端に近くなったら、ガラス2の終端までフルボディ切断が行われるように終端領域2bの搬送速度V2をV1より小さくする。これによると、切断に必要な時間が若干長くなるが、切断面に切り口欠陥等ない状態は同様である。
また、切断予定線L上であれば上記の終端領域2bの他にも予め加傷をしてもよく、例えば、初期亀裂2aを発生させる時間を短縮するために、ガラス2のXマイナス側(赤外線照射が開始される始端領域2c)に浅く行っても良い。上記のような場合でも、折り割り工程がないため「キリコ」や「マイクロクラック」の発生を大幅に抑制する事ができる。
また、切断予定線L上の始端領域2cにおいて、前述したようにガラス2表面をガラスカッター等で予め加傷した後、赤外線ラインヒータ10を照射し初期亀裂2aを形成する場合、形成した傷から離れた位置を同様に赤外線ラインヒータ10で照射してもよい。このとき、照射領域と傷が形成されたガラスエッジとの距離が30mm以下程度であれば初期亀裂亀裂2aを形成させることが可能である。上記の傷はガラスエッジを含めばよく、ガラス2表面に浅く傷を形成した場合であっても、初期亀裂2aは全板厚に亘る亀裂とすることが可能である。
以上、本実施形態によると、ガラス2、特に厚板ガラス2を折り割り工程を経ることなくフルボディ切断によって分割することができる。
本実施形態のガラス切断装置1は、赤外線ラインヒータ10の出力と集光位置と赤外線ラインヒータ10の搬送速度の調整による簡単な操作で、短時間で正確な切断を行うことができる。
さらに、本実施形態によれば、切断予定線L上おいて、全長に渡るスクライブの形成が不要である。そして、折り割りを行わないため、ガラス2を切断する際に切断ガラス2同士が触れることが無く、ガラス2の切断面に、「マイクロクラック」の発生が無く、エッジ強度の低下を抑制することができる。
切断によってカレットが発生しないため、切断面及びガラス2の表面に「キリコ」の付着を無くすことが可能である。また、「キリコ」が無いためガラス面内キズも低減することができる。
また、本実施形態により、切り口欠陥(「そげ」、「角」、「切り口のかけ」、「はま欠け」、「逃げ」など)のない切断面を得ることが可能である。
赤外線ラインヒータ10は、赤外線ラインヒータ(ハイベック社製 HYL25−28N、ランプ部分の長さ280mm、出力1960W、焦点距離25mm)である。
載置台22は、金属製(SUS304、SS400)の板であり、切断予定線Lを挟んで等間隔に配置した。
そして、赤外線ラインヒータ10をフレーム30に取り付け、手動でX軸に沿って走査させた。
まず、約30秒間、赤外線ラインヒータ10の先端を約280mm進ませた状態で固定して集光照射し、初期亀裂2aを発生させた。
次に、約60秒間かけて赤外線ラインヒータ10を走査し、切断予定線L上に亀裂2aを伸展させた。
次に、終端付近2bでガラス2の表面に圧縮空気を吹き付けて、ガラス2の表面〜裏面まで亀裂2aを発生させた。
次に、赤外線ラインヒータ10をOFFにした後、始端領域2c側のガラスを手で持ち、ガラス2の切断面を離すように水平方向に引き離して分割し、フルボディ切断を行った。
図10は実施例2における切断を説明する図である。実施例2では、最所に切断予定線L上の始端領域2cのエッジ部分(ガラス断面)に、浅くガラスカッターで加傷した。
次に、赤外線ラインヒータ10の先端を約140mm進ませた図示の状態で固定して約12秒間集光照射し、赤外線ラインヒータ10の照射範囲に亀裂2aを伸展させた。
次に、約53秒間かけて赤外線ラインヒータ10を走査し、実施例1と同様に終端領域2bでガラス2の表面に圧縮空気を吹き付けた後、水平方向にガラス2を引き離してフルボディ切断を行った。
図11は、実施例3における切断を説明する図である。実施例1と同様に、約30秒間、赤外線ラインヒータ10の先端を約280mm進ませた状態で固定し集光照射を行って、初期亀裂2aを発生させた。次に、約60秒かけて赤外線ラインヒータ10を走査し、切断予定線L上に亀裂2aを伸展させた。
次に、終端領域2bで搬送を停止させ、赤外線ラインヒータ10による赤外線照射を行い、フルボディ切断を行った。
図11は終端領域2bにおいて搬送を停止させた時の赤外線ラインヒータ10とガラス2との位置関係を示す。図示するように、終端領域2bでは、ガラス2の端部から50mmに、赤外線ラインヒータ10の端部が位置する。なお、初亀裂発生時のラインヒータとガラス板の位置関係は実施例1と同じである。
また、第1実施形態では、1つの赤外線ラインヒータ10を使用したが、これに限らず、赤外線ラインヒータ10は2以上であってもよい。
このような場合、載置台22の大きさによっては分割したガラス2が載置台22の下へ落下してしまう可能性もあるため、予め落下防止用の補助部材を設置してもよい。
当該補助部材はガラス2の落下を防ぐ事が可能であれば載置台22上に設置してもよく、また載置台22とは別に設置するものであってもよい。また、補助部材は切断前からガラス2に接触していても、分割されたガラス2が載置台22を滑った際に接触するように設置するものでもよい。
なお、前述したように終端領域2bに圧縮空気を吹き付ける場合、最後の分割操作を弱い力fを加えることによって行う為、滑落等を抑制することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図13はガラス切断装置101の概略図であり、ガラス102が配置された状態を示す。
本実施形態では、ガラス102の搬送方向をマイナスX方向、X方向と垂直かつ水平な方向をY方向、ガラス102の厚さ方向をZ方向として説明する。
図13に示すように、ガラス切断装置101は、2つの赤外線ラインヒータ110と、ガラス102を搬送する搬送台120と、制御部130と、を備える。
赤外線ラインヒータ110は、第1実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
搬送台120としては、本実施形態では、図示しない回転ローラの間に輪状の幅広のベルト122を架け渡したベルト搬送台を用いる。ベルト122の幅方向の外側には外枠121が配置されている。
なお、ベルト122は、赤外線に曝されることから、耐熱性の部材を用いるのが好ましい。また、ガラス102の切断される部分と接する面にグラスウール等の断熱材を設置することで赤外線による載置台の直接加熱を防止するようにしてもよい。
制御部130は、作業者の操作により、搬送台120の搬送開始及び停止、速度調整、赤外線ラインヒータ110のオンオフ、赤外線ラインヒータ110の上下の位置調整等を行う。
本切断装置の切断対象の脆性材料は板状のガラス102は、第1実施形態のガラス2と同様であるので説明を省略する。
図13に示すように、本実施形態においてガラス切断装置101の赤外線ラインヒータ110は、ガラス102の幅方向(Y方向)の端部に配置し、いわゆる耳切り工程に用いる。
ただし、本実施形態の切断装置は、耳切り工程に限定されるわけではない。耳切り以外の、例えば製品切断のようにガラスを所望のサイズに分割する場合においても利用可能である。
次に、実施形態のガラス102の切断方法について説明する。図14は、切断方法を説明する図であり、(a)〜(d)は切断工程を時系列に説明した図である。第2実施形態におけるガラス102の切断方法は、第1実施形態と略同様であるが、第1実施形態において赤外線ラインヒータ10が移動したが、第2実施形態では赤外線ラインヒータ10ではなく、ガラス102が移動する点が異なる。
まず、搬送台120の上に切断するガラス102を配置する。そして、ガラス102を、その端部の位置が赤外線ラインヒータ110の照射領域の端部と略一致するように移動させる。
第1実施形態と同様に、ガラス102の厚さに応じて、赤外線ラインヒータ110から照射される赤外線の幅が、所望の幅(本実施形態では3mm)になるように赤外線ラインヒータ110の高さ方向の位置を調整する。
ガラス102の厚さにもよるが、ガラス102の表面に近赤外線を照射してから約15〜30秒でガラス102に初期亀裂102aが発生する(図14(b))。
このときの搬送速度V1は、第1実施形態と同様の理由で1〜1.5m/分が好ましい。
しかし、図14(d)に示すように、ガラス102の終端から1〜2cm程度まで亀裂102aが伸展したところで、切断速度は落ちやすく、切断しにくくなる。
このため、ガラス102の終端に近くなったら、ガラス102の終端までフルホディ切断が行われるよう搬送速度VをV1より低速のV2にする。
また、この際ガラス表面、又は、裏面、もしくは、両面を、圧縮エアー等で冷却することで終端クラックの形成が容易になる。
そして、ガラス102の切断が完了したらライン赤外線ラインヒータ110をOFFにする。
そして、ガラス102を搬送することによって、加熱される領域が移動し、それに伴い応力が発生する領域も移動していくので、搬送速度に応じて亀裂が進展し続ける。
使用したライン赤外線ラインヒータ110は、第1実施形態の実施例と同様である。
使用したガラス102の長さ、厚さ、搬送速度及び切断結果について表3に示す。ガラス102の種類は板状のフロートガラスである。
実施例(4)と(5)とは、ガラス102の長さ及び搬送速度は同じであるが、ガラス102の厚さが異なる。切断時間(電源ONから切断完了までの時間)は、板厚25mmの実施例(5)のほうが板厚15mmの実施例(4)よりも長いが、いずれも切断可能であった。
実施例(7)の搬送速度が1〜1.5m/分は切断面に筋は発生しなかったが、実施例(9)の搬送速度が0.2m/分、実施例(10)の搬送速度が0.5m/分の場合、切断面に筋が発生した。
切断面の筋は、上述のようにJIS R3202で定める規格上、問題にはならないが、これらの結果より、搬送速度が1〜1.5m/分のほうが好適であることが分かった。
本実施形態の切断方法により、厚み19mmのガラス102を切断し、試験片(25mm×100mmを作成した。この試験片について、JIS R1601(1995)「ファインセラミックスの曲げ試験方法」に準拠する方法で四点曲げ試験を行った。
使用した装置はテンシロン万能材料試験機(オリエンテック社製、RTC−2410)である。
支持スパン(=支持治具幅)は180mm
試験速度は1mm/min
である。
得られた結果の算術平均を算出し、平均破壊応力値を得た結果を以下に示す。
以上、本実施例による切断ガラス102Aは、熟練作業者が折り割って作製したクリーンカットガラスに比べ、TOP面側で約2倍、BOTTOM面側で約1、15倍強度的にも優れたエッジ強度を有する板ガラスを得ることができた。
しかし、本実施形態によると図15(b)に示すように切断ガラス102Aの断面にマイクロクラックや切り口欠陥等は生じていない。すなわち、鋭利な刃物で裁断したようなきれいな切断面が得られた。また、(b)に示す本実施形態による切断ガラス102Aの切断面の稜線は、鋭利であるにもかかわらず、稜線を指でなぞっても、指を切創することがなかった。これは切断面にマイクロクラックの発生が無く、稜線においてガラス102の微細な凹凸が形成されていないためである。
しかし、本実施形態は折り割り工程が不要であることから耳切り幅を小さくすることが可能であり、従来よりも大きなサイズの製品取りが可能となる。
具体的には、概ね板厚程度(厚さ25mmのガラスの場合25mm幅)の切り代で切断が可能である。
図17及び図18は、切断した板ガラスの切断面の写真である。写真で示すように、本手法によって切断した板ガラスの切断面は、厚板ガラスであっても直線性、直角性が非常に高く、切り口欠陥も無いことから、後工程での手直しも不要である。
なお、本実施形態では図14において説明したように、ガラス102の端部の位置が赤外線ラインヒータ110の照射領域の端部と略一致するようにした状態で、ガラス102の速度をV=0として赤外線ラインヒータ110をONにした。
しかし、これに限定されず、ガラス102の端部の位置が赤外線ラインヒータ110の照射領域の端部よりも手前の状態で赤外線ラインヒータ110をONにし、ガラス102の搬送を開始し、搬送速度をV1で等速搬送しても良いし、V1よりも低速にして、初期亀裂102aが発生したら、速度をV1にするようにしてもよい。
Claims (12)
- 赤外線ラインヒータを用いて、赤外線をライン状に脆性材料に対して集光照射しつつ、前記脆性材料に対して、前記赤外線ラインヒータを前記ラインに沿った方向に相対的に移動することにより、前記脆性材料を前記ラインに沿って切断する搬送切断工程を含む、脆性材料の切断方法。
- 請求項1に記載の切断方法であって、
前記搬送切断工程は、前記脆性材料における切断の終端領域を切断する際に、前記終端領域表面の温度を下げる冷却工程を含むこと、を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 請求項1または2に記載の脆性材料の切断方法であって、
前記脆性材料は、赤外線を吸収して熱割れする脆性材料であること、を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の脆性材料の切断方法であって、
前記脆性材料は、ガラス板またはアルミナ基板であること、を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の脆性材料の切断方法であって、
前記搬送切断工程の前に、
前記脆性材料における前記切断の始端領域を、前記脆性材料の前記ラインに沿って加傷する加傷工程を含むこと、を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の脆性材料の切断方法であって、
前記搬送切断工程の前に、
前記ラインに沿った方向に前記脆性材料を前記第1の速度よりも低速で、又は前記脆性材料を停止させて前記赤外線をライン状に集光照射する初期亀裂発生工程を含むこと、
を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の脆性材料の切断方法であって、
前記搬送切断工程の後に、
前記ラインに沿った方向に前記脆性材料を前記第1の速度よりも低速で、又は前記脆性材料を停止させて前記赤外線をライン状に集光照射する終端亀裂発生工程を含むこと、
を特徴とする脆性材料の切断方法。 - 脆性材料を配置する載置台と、
赤外線をライン状に集光照射する赤外線ラインヒータと、
前記赤外線ラインヒータを前記載置台に対して相対的に移動させる移動機構と、を備える脆性材料の切断装置。 - 請求項8に記載の切断装置であって、
前記脆性材料に対して流体を噴出する流体噴出装置を備える脆性材料の切断装置。 - 請求項9に記載の切断装置であって、
前記流体噴出装置を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記脆性材料における切断の終端領域を切断する際に、前記終端領域に対して流体を噴出させること、を特徴とする脆性材料の切断装置。 - 赤外線ラインヒータを用いて、赤外線をライン状に脆性材料に対して集光照射しつつ、前記脆性材料に対して、前記赤外線ラインヒータを前記ラインに沿った方向に相対的に移動することにより、前記脆性材料を前記ラインに沿って切断する搬送切断工程を含む、切断脆性材料の製造方法。
- 赤外線ラインヒータを用いて、赤外線をライン状に脆性材料に対して集光照射しつつ、前記脆性材料に対して、前記赤外線ラインヒータを前記ラインに沿った方向に相対的に移動することにより、前記脆性材料を前記ラインに沿って切断する搬送切断工程により切断された脆性材料。
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