KR20000035145A - 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절삭공구로 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 플라스틱을 가열함으로서, 플라스틱의 점도, 최소한 예정된 절단선 구역의 점도를 낮춘다. 절삭공구를 라미네이트의 플라스틱 면에 위치시켜 절삭공구의 압력하중을 조절할 수 있다. 예정된 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 상대 운동시킴으로서, 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링 가공한다. 이것에 의해 기계적 응력이 발생한다. 괜찮을 경우, 스코어링된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 계속해서 증가시킨다. 얇은 유리 또는 유리-세라믹/플라스틱 라미네이트를 절단하는데 사용하는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 절삭공구로 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 얇은 유리 또는 유리-세라믹/플라스틱 라미네이트를 절단하는데 사용하는 것이 바람직하다.
취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트는 복합 재료이고, 라미네이트의 구성성분은 기계적 특성과 열적 특성이 크게 다른 물질로 구성된다.
상기 라미네이트 제조에 통상적으로 사용되는 플라스틱은 일반적으로 기계적으로 비교적 플렉시블하거나 연성을 갖고, 일반적으로 20 내지 80 ppm/k의 높은 열 팽창율과 120 내지 260℃의 연화온도를 갖는다.
이와 반대로, 상기 라미네이트 제조에 사용되는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹과 같은 취성소재는 기계적으로 취성을 갖고, 낮은 열 팽창율과 높은 연화온도를 갖는다. 유리의 열 팽창율은 일반적으로 3.5 내지 11 ppm/k 정도이고 연화온도(TG)는 일반적으로 500 내지 750℃이다.
상술한 2 재료의 물리적 특성이 매우 다르기 때문에 지금까지는 한 번에 절삭공구로 플라스틱과 취성소재를 포함하는 라미네이트를 절단하는 방법 및 장치가 없었다. 최근에 이와 관련된 공지의 방법과 장치는 각각 미가공된 소재를 절단할 뿐이지 복합재료를 절단하지 못한다.
유리와 같이 미가공된 취성소재를 기계적으로 절단하기 위해서는 유리표면을 다이아몬드 커터 또는 작은 절삭숫돌 또는 경질금속으로 이루어진 커팅 블레이드로 절단한다. 그 후 이러한 방법으로 가공된 표면손상부는 유리의 파단 연결부이고, 이것을 따라 크랙이 인장 하중하에서 제어 방법으로 이어진다. 유리를 스코어링 가공하는 동안, 절삭공구에 가해진 수직력은 유리의 두께에 따라 좌우되는 어느 일정 값을 초과하지 말아야 한다. 그러지 않으면, 이것은 일반적으로 유리의 비제어된 파단을 초래한다(뉴욕, 하이델베르그, 베를린, 스프링거-베어라그 소재의 하. 젭슨-마르베델과 에르. 브뤽크너 저서의 1980년작 "유리 제조 결함"의 577쪽, 에프, 케르크호프와 베. 갱스바인 저서의 "유리 절단" 12.7장 참조).
그 외에 종래의 기계적 절단방법은 이전에 알려진 열수단으로 절단선을 따라 응력을 가함으로서 제조하는 것이다. 예를들어 독일 특허출원 제 197 15 537 A1호에는 취성소재로 이루어진 평편형 소재를 절단하는 방법 및 장치가 기술되어 있으며, 여기서는 레이저 비임을 사용하여 절단선을 따라 열화학적 응력을 발생시킨다.
또한, 마스크를 이용한 샌드 블라스팅 방법(sand blasting)(JP 06008145 A)과 연마제를 이용한 워터-제트 커팅 방법(DE 35 33 340 A1)으로 미가공된 취성소재를 절단하는 것이 공지되어 있다.
이와 반대로, 서로 상대운동하는 2개의 날카로운 칼날을 가진 경질의 금속블레이드의 전단 작용(shearing action)을 이용하거나 매우 날카로운 커팅 나이프(cutting knife) 또는 절삭 숫돌을 이용한 전단 작용 커터로 미가공된 플라스틱 필름을 절단한다.
그러나, 위에서 언급한 방법 모두는 유리/플라스틱 라미네이트와 같이 언급한 종류의 라미네이트를 절단하는데 부적절하다. 얇은 종류의 유리를 사용할 때에만 라미네이트를 절단작용으로 절단할 수 있다는 것이 바로 명백해진다. 그러나, 얇은 유리 시트를 전단 작용으로 절단하는 것 또한 절단 방향에 대해 횡방향으로 비제어된 취성 크랙을 발생시킨다. 스캘펄(scalpel)과 같이 날카로운 커팅 나이프 (cutting knife)는 플라스틱 필름을 절단할 수 있지만, 유리를 완전 절단하거나 스코어링할 수 없다. 그리고 이것은 유리표면에서 매우 빨리 무뎌진다.
다이아몬드 또는 작은 경질의 금속 숫돌로 절단할 때. 유리의 비제어된 파단을 피하기 위해 어떤 한계값 이하로 압력하중을 유지하는 것이 필요하다. 그러나 이러한 방식으로 제한된 절삭공구의 최대 압력하중은 복합 라미네이트 필름을 확실하게 절단하기에 불충분하다. 복합 라미네이트 필름의 유연성 때문에, 플라스틱 필름을 절단하기 위해서는 비교적 높은 압력하중(또는 수직력)이 필요하지만, 압력하중은 다시 유리의 비제어 파단을 초래한다.
이러한 것들 때문에, 종래의 기계적 절단 방법으로는 한 번에 상기 라미네이트를 절단하지 못한다. 상기 복합 소재를 절단하는 다른 방법도 일련의 단점을 갖는다.
공지의 레이저 절단의 경우, 레이저와 필요한 광학 주변장치 때문에 장치 설치비용이 상당히 커서 상당히 많은 비용이 들게된다. 기화물질 또는 열분해 물질이 라미네이트 또는 광학 부품에 피착될 수 있다.
워터 제트 커팅 가공은 라미네이트 표면의 오염을 초래하고 물과 혼합된 연마제 때문에 표면 결함을 초래한다. 마찬가지로 샌드 블라스팅에 의한 절단 가공은 라미네이트 표면의 오염을 초래하고 라미네이트의 표면 결함을 초래한다. 이들 방법은 일반적으로 추가 세척 비용을 수반한다.
얇은 유리/플라스틱 라미네이트와 같은 상기 라미네이트를 디스플레이 산업에서 기존의 얇은 유리 기판용 소재로 도입하는 것은 종래의 커팅기술과 가능한 한 양립할 수 있는 이용가능한 커팅 방법이 있을 경우 상당히 촉진되어 추가 비용을 절감하고 괜찮다면 기존의 유리 절단 설비에서 실행할 수 있다.
본 발명의 목적은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹으로 이루어진 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절삭공구로 절단하는 방법 및 장치를 제공하는 것이고, 이와같은 경우 라미네이트는 될 수 있는 대로 한 번에 절단되고 동시에 윤곽에 대한 절삭가공의 고 정밀도 및 신뢰도 뿐만 아니라 빠른 절단이 이루어질 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치가 기존의 절단 방법과 호환 가능하고, 추가 비용이 적고 허용될 경우 기존 절단 설비에 충족되는 방식으로 본 발명의 방법 및 장치를 설계하는 것이 본 발명의 목적이다. 이러한 목적은 아래와 같은 단계로 구성된 본 발명의 방법에 의해 달성된다.
- 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 단계,
- 라미네이트의 플라스틱 면에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 단계,
- 플라스틱을 절단함과 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키는 단계,
- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 단계.
본 발명의 목적은 아래와 같은 본 발명의 장치에 의해 달성된다.
- 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 수단,
- 라미네이트의 플라스틱에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 수단,
- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키는 수단,
- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 수단.
본 발명에 따른 방법은 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트 특히 플라스틱이 한면에 겹쳐진 취성소재로 이루어진 라미네이트를 단일 절삭공구로 한 번에 절단할 수 있게 하는 장점이 있다.
서로를 향해 또는 하나 다음에 다른 하나가 안내되는 2개의 절삭공구를 사용하기 때문에 복잡하고 정밀한 처리를 필요로 하는 조정작업이 본 해결책의 경우에는 필요치 않는 장점이 있다.
절삭공구는 확실하게 플라스틱을 절단하고 동시에 절단지점에서 취성절단에 알맞게 취성소재를 스코어링할 수 있기 위해서 라미네이트의 플라스틱 면으로 안내되어야 한다.
상기 라미네이트를 기계적 절단 가공을 시작할 때 도입부에서 언급한 문제를 해결하기 위해서는 플라스틱을 절단하는 절삭공구의 높은 압력하중을 낮추는 것이 필요하다. 플라스틱 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서, 플라스틱의 점도가 상당히 낮아지고, 절삭공구의 작은 압력하중으로도 플라스틱을 절단하기에 충분하다.
스코어링구역을 굽히는 것과 같이, 스코어링된 취성소재의 절단 강도까지 절단선을 따라 기계적 응력을 증가시킴으로서, 응력에 의해 발생된 크랙이 절단선을 따라 진행한다.
플라스틱이 양면에 겹쳐진 취성소재로 이루어진 라미네이트를 절단하기 위해서는 라미네이트의 양쪽면에 있는 플라스틱을 각각 절단하고, 취성소재를 어느 하쪽면 또는 양쪽면에서 스코어링한다.
플라스틱 절단 가공과 취성소재의 스코어링 가공은 이러한 경우 서로 마주보며 배열된 2개의 절삭공구로 한 번에 또는 최소한 하나의 절삭공구로 2번 연속해서 수행된다. 이것을 위해, 플라스틱은 최소한 예정된 절단선 구역이 가열되고, 이것에 의해 플라스틱 점도가 낮아짐으로서 이 때 절삭공구가 위치하게 되는 라미네이터의 플라스틱 면이 가열된다. 절삭공구가 라미네이트의 어느 한 플라스틱면에 위치되고 라미네이트 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중이 조절된다. 절삭공구와 라미네이트의 상대운동은 플라스틱 쪽에서 플라스틱을 절단하면서 절단선을 따라 수행된다.
라미네이트의 반대편 플라스틱 면에 절삭공구 또는 추가의 다른 절삭공구를 위치시켜 라미네이트 표면에서 압력하중을 조절할 수 있다. 절삭공구와 라미네이트의 상대운동은 절단선을 따라 수행됨으로서 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하여 기계적 응력을 유도한다. 허용될 경우, 절단선을 따라 기계적 응력을 스코어링된 취성소재의 파단강도 이상으로 증가시킨다.
플라스틱을 절단하고 취성소재를 스코어링하는 것이 서로 마주보며 배치된 2개의 절삭공구에 의해 수행되는 플라스틱이 양면에 겹쳐진 취성소재로 이루어진 라미네이트를 절단하는 방법은 아래와 같은 단계를 갖는다.
- 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 단계,
- 라미네이트의 플라스틱 양면에 절삭공구를 각각 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 단계,
- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키고 취성 소재의 한쪽면 또는 양쪽면을 스코어링하는 단계,
- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 단계.
이러한 경우, 2개의 절삭공구가 직접 서로 마주보게 배치되고 절단선을 따라 라미네이트에 대해 동기화된 운동을 수행하는 것이 바람직하다.
2개의 절삭공구가 일렬로 배열된 경우, 라미네이트의 어느 한쪽면 플라스틱만을 절단하는 절삭공구가 다음 절삭공구를 안내하도록 배열되고, 이것이 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링한다.
플라스틱은 방사선 특히 적외선 및/또는 레이저 방사선에 의해 및/또는 고온 가스 분사에 의해 바람직하게 가열된다. 이러한 경우, 가열하고자 하는 라미네이트 전체를 가열할 수 있다.
그러나, 가열된 절삭공구 특히 절삭공구의 가열된 하단부에 의해 플라스틱이 가열될 수 있다. 이러한 경우, 플라스틱 가열은 고온의 절삭공구를 통한 열 에너지 전달 방식으로 최소한 절단선 구역에서 수행될 수 있고 추가로 더 가열될 수 있다. 플라스틱 가열은 플라스틱의 연화온도 보다 높거나 낮은온도에서 수행되고, 바람직하게는 플라스틱의 연화온도 바로 아래의 온도에 수행된다. 절삭공구와 라미네이트를 상대운동시킴으로서, 예정된 절단선을 따라 절삭공구 및/또는 라미네이트를 이동시켜 가열된 플라스틱을 절단한다.
또한, 취성소재의 표면은 동일한 작동으로 절삭공구에 의해 스코어링되고 같은 작동에서 파단연결부가 생성된다. 복합 라미네이트의 플라스틱면은 이미 절단된 상태에서 취성소재의 파단 연결부를 따라 크랙 진행을 유도하는 인장 응력에 의해 라미네이터의 분리가 보장된다. 이러한 경우 플라스틱을 완전히 절단하는 동시에 취성소재를 스코어링하는 동안 얻을 수 있는 절단 속도는 종래의 유리 절단 속도에 필적한다.
절단지점에서 용융된 플라스틱 필름은 절삭공구의 칼날수명을 증가시키고 절단 품질을 향상시키기 위해 종래의 유리 절단에 사용된 물, 글리콜 또는 프로파놀(propanol)과 같은 것으로 적실 필요가 없다. 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하기에 적합한 정교한 절단은 마운팅된 다이아몬드 선단을 가진 절삭공구, 절삭숫돌 또는 커팅 블레이드로 라미네이트를 절단하므로서 얻어진다.
가장 단단한 광물인 다이아몬드가 라미네이트를 절단하기에 이상적이며, 이러한 현저한 특성 때문에 천연 또는 인공 절단날에 상관없이 절삭공구에 마운팅된다.
단단하고 질긴 알루미늄 또는 세라믹 특히 텅스텐-카바이드 및/또는 다이아몬드를 함유하는 소결금속으로 구성된 절삭숫돌 및/또는 커팅 블레이들를 사용하는 것이 바람직한다. 절삭숫돌은 쐐기 형상으로 테이퍼지는 것이 바람직하고 정밀하게 폴리싱가공된 면을 가진 외부 칼날이 제공된다.
진동을 발생시킴으로서, 절삭공구 특히 절삭공구의 하단부는 작은 진폭과 조정가능한 주파수의 축방향 및 횡방향 진동에 견딜 수 있도록 이루어진다. 그 결과 절단 가공이 향상된다. 절단 작용의 개선은 특정 주파수에 좌우되지 않는다. 그러나, 주파수가 높을 수록 단위시간당 진동횟수가 많아져 더 나은 효과를 갖는다는 것을 발견했다. 초음파 사용이 바람직하고, 초음파의 주파수는 비교적 값싼 수단으로 발생시킬 수 있다. 100 kHZ 이상의 주파수는 비교적 많은 비용으로만 소정의 진폭만을 발생시킬 수 있다. 초음파를 생성하기 위해, 예컨대 오실레이터 크리스탈(oscillator crystal), 자기왜곡 조정장치, 강한 교호 자장으로 들어가는 니켈 봉과 같은 조절장치를 사용하는 것이 바람직하다. 초음파 발생기에 의해 생성된 초음파가 16 kHZ 이상의 주파수인 음파를 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명에 있어서, 20 kHZ 내지 100 kHZ의 주파수와 5㎛ 내지 40㎛ 진폭의 음파가 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 절단방향에 대해 횡방향, 길이방향 및/또는 횡방향으로 수행된 절삭공구의 진동은 파단연결부에서 이격된 플라스틱의 더 나은 물질 변위를 초래한다. 이러한 방식으로 절단된 연한 플라스틱의 유동 재개가 방지된다. 절삭공구의 축방향 진동은 플라스틱을 완전 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하는데 필요한 비틀림력과 지지압력을 낮춘다.
본 발명에 따른 방법은 절단 품질을 향상시키고 취성소재의 비제어된 취성 파단의 위험을 감소시킨다. 그 결과 이것들은 본 발명의 방법을 수행하는 것을 돕고 절단 작용에서 얻을 수 있는 생산량을 증가시키거나 처음 위치에서 작동할 수 있게 한다.
본 발명의 방법과 장치는 라미네이트 특히 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 시트로 이루어진 취성소재와 플라스틱 필름과 같은 플라스틱으로 이루어진 얇은 라미네이트를 절단하기에 편리하고 적합하다. 플라스틱 필름은 폴리에틸렌의 긁힘방지용 필름 또는 분무 폴리머 필름일 수 있다.
본 발명의 방법과 장치는 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하기에 적합하고 플라스틱의 점도는 절삭공구에 의해 가열됨으로서 낮아질 수 있다. 적합한 플라스틱은 열가소성 수지(thermoplastics)이고, 이것들은 폴리아마이드, 폴리카보나이트, 폴리에테르 술폰, 올레핀 코폴리머, 폴리에틸렌-나프탈레인, 폴리아크릴레이트, 폴리펜타디엔 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 적합하다. 라미네이트는 이러한 경우 1㎛ 내지 300㎛ 두께의 폴리머와 10㎛ 내지 300㎛두께의 취성소재를 갖는다. 취성소재와 플라스틱은 접착층에 의해 서로 접착되고 접착층은 2㎛ 내지 50㎛ 두께를 갖는다. 달리, 플라스틱은 압출, 주조, 분무 또는 롤러코팅 방법 또는 플라스틱 필름을 겹치는 방법에 의해 취성소재에 도포된다.
본 발명의 방법 및 장치는 또한 유리 특히 평판형 유리, 유리세라믹 또는 세라믹과 같은 상대적으로 두꺼운 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하기에 적합하고 취성소재의 두께는 30㎜까지가 바람직하다. 또한 위에서 언급한 라미네이트에 있어서, 실리콘 게르마늄 또는 카본을 포함하는 취성소재가 절단될 수 있다. 만족스러운 절단선과 만족스러운 스코어링 경로의 생성은 절단도구의 특정한 배치를 필요로 한다. 절단방향으로 절단면과 절단도구 종축 사이의 각도는 55°내지 75°에서 조정될 수 있다. 특히 상기 각도는 65°가 바람직하다.
아래의 예는 도면을 기초로하여 본 발명을 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 도시한 개략도
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
1. 라미네이트 2. 취성소재 3. 접착층
4. 플라스틱 5. 절삭공구 6. 절삭공구의 하단부
7. 가열소자 8. 전압가열장치 9. 서모커플
10. 피에조 또는 자기왜곡 조절장치 11. 함수발생기
12. 커플링 수단 13. 스프링 14. 현가장치
15. 가이드수단 16. 축방향 부품
도면에는 절삭공구(5)로 취성소재(2)와 플라스틱(4)으로 이루어진 라미네이트(1)를 절단하는 장치의 일 예가 도시되어 있다. 라미네이트(1)는 얇은 유리/플라스틱 라미네이트를 의미하고, 10㎛ 내지 300㎛ 두께의 유리시트(2)와 1㎛ 내지 300㎛ 두께의 플라스틱 필름이 2㎛ 내지 50㎛ 두께의 접착층(3)에 의해 서로 접착된다.
가열가능한 절삭공구(5)는 유리/플라스틱 라미네이트(1)의 플라스틱면(4)에 위치되고, 유리/플라스틱 라미네이트(1)의 표면에 가해지는 절삭공구(5)의 압력은 스프링(1)과 같은 적절한 수단에 의해 조절될 수 있다. 압력하중은 경험적으로 쉽게 설정될 수 있고, 미가공 취성소재의 두께를 스코어링하는데 필요한 압력하중에 해당한다. 가열가능한 절삭공구(5)의 하단부(6)는 마운팅된 쐐기 형상의 다이아몬드를 포함하고, 쐐기 형상의 다이아몬드는 미세한 절단선을 가공하게에 적합하다. 전기가열소자(7)에 의해 절삭공구(5)와 절삭공구(5)의 하단부(6)가 플라스틱(4)을 절단하는데 필요한 온도로 가열될 수 있다.
전기가열소자(7)는 전열전압장치(8)에 의해 제어되고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 절삭공구(5)의 하단부(1)에 가능한 한 근접하게 부착되고 전열전압장치(8)에 접속되는 서모커플(9)로 자동으로 온도를 모니터링하고 제어한다. 이러한 방법으로 플라스틱(4)을 절단하는데 필요한 절삭공구(5)의 온도가 설정되고 제어된다. 절단하는 동안 플라스틱(4)을 절단하는데 필요한 절삭공구(5)의 온도 또는 최소한 절삭공구의 하단부(6) 온도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 절삭공구(5)와 하단부(6)의 온도는 마찬가지로 경험적으로 쉽게 설정될 수 있다. 절단하고자 하는 플라스틱(4)의 연화온도 또는 상기 연화온도 보다 다소 높은 온도가 기준점으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 절삭공구(5)의 온도 특히 하단부(6)의 온도는 소정의 열 에너지가 절단하고자 하는 플라스틱(4)으로 전달되도록 절단속도가 높을수록 높아질 수 있다. 플라스틱(4)의 점도는 절삭공구(5)로 플라스틱(4)을 가열함으로서 낮아지고, 유리(2)를 스코어링에 필요한 부하 압력을 초과하지 않아야 한다.
방사선 공급부, 예컨대 적외선 및/또는 레이저 히터와 같은 열 공급부 또는 고온 가스 분사 공급부를 포함할 수 있는 수단에 의해 플라스틱이 자체적으로 추가로 가열될 수 있고 최소한 예정된 절단선 구역이 가열될 수 있다.
플라스틱의 국부가열이 최소한 절단선을 따라 이루어지는 방식으로 가열 수단을 안내하는 것이 더 바람직하다. 가열수단은 절삭공구와 함께 안내되고 그 뒤의 절삭공구를 안내한다. 이러한 경우, 상기 가열수단은 플라스틱을 가열하는 동안 그리고 가열된 절삭공구에 의해 추가로 가열되는 동안 단독으로 사용될 수 있다(그 후 절삭공구에 의한 가열이 요구되지 않는다).
절삭공구(5)는 현가장치(14)을 거쳐 안내수단(15)에 연결되고 안내수단(15)은 유리/플라스틱 라미네이트(1)의 소정의 예정된 절단선을 따라 절삭공구를 이동시키고, 절삭공구의 이동은 수동으로 또는 기계적으로 수행될 수 있다.
예정된 절단선을 따라 가열된 절삭공구(5)를 이동시킴으로서, 접착층(3)과 함께 플라스틱(4)이 절단되고, 동시에 그 하부에 놓인 플라스틱(4)과 접착된 유리(2)가 스코어링된다. 이것에 의해 절단선을 따라 기계적 응력이 발생하고 얇은 라미네이트가 절단된다.
허용될 경우, 추가 수단(되시하지 않음)으로 유리(2)의 절단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 증가시킨다. 이러한 방식으로, 소위 유리 절단으로 일컬어지는 절단선을 따라 발생하는 크랙 전파가 달성된다. 이러한 경우, 굽힘 인장 하중에 의해 그 하부에 위치하는 미세한 초기 크랙 체인과 스코어링선을 따라 절단이 수행된다.
예를들어, 최소한 절삭공구의 하단부는 대략 200℃로 가열되어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 50㎛ 두께의 플라스틱 필름(4)과 접착된 50㎛ 내지 400㎛ 두께의 유리시트를 포함하는 평판형 유리/플라스틱 라미네이트를 절단한다. 이러한 경우, 대략 1N의 의 압력하중이 대략 10m/min의 절단속도에 알맞게 설정된다.
본 발명은 직선 절단을 하는것에 한정되지 않고 곡선 절단도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 절삭공구(5) 특히 그 하단부(6)는 절삭공구(5)의 축방향 및/또는 횡방향(절단방향의 길이방향 및/또는 횡방향)으로 발생하는 초음파 진동을 견딜 수 있고, 작은 진폭 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛의 직폭을 가지며, 피에조 또는 자기왜곡 조정장치(10)와 커플링 수단(12)으로 주파수를 조절할 수 있다. 초음파 진동의 주파수는 함수 발생기(11)에 의해 설정되고, 20 kHZ 내지 100 kHZ 범위의 주파수에서 양호한 절단가공을 달성할 수 있다.
절삭공구는 절단면에 수직하거나 평행한 최소한 하나의 축방향 부품(16)에 의해 절단방향으로 피봇회전 될 수 있도록 세팅되는 것이 바람직하고, 절삭공구(5)의 종축과 절단면 사이의 각도는 절단방향으로 55°내지 75°범위 바람직하게 65°로 조절될 수 있다.
본 발명은 평판형 라미네이트를 절단하는 것에 한정되지 않고 평판 형태가 아닌 라미네이트 예컨대 볼록한 복합재료 즉 플라스틱을 코팅한 자동차 윈드스크린 또는 거울 뿐만 아니라 플라스틱이 코팅된 중공유리로 이루어진 복합재료를 절단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치는 기존의 기계적 유리 절단 방법과 호환가능하고, 많은 비용없이 기존의 방법과 장치에 합체될 수 있다. 본 발명의 방법과 장치는 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 한번에 절삭공구로 절단한다. 취성소재 또는 미가공플라스틱을 절단하는 공지의 방법에 걸맞는 윤곽으로 절단가공이 정밀하고 신뢰성이 있다. 바람직한 실시예는 10㎛ 내지 300㎛ 두께의 유리 또는 유리세라믹과 1㎛ 내지 300㎛ 두께의 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는 것이다.
Claims (35)
- - 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 단계,- 라미네이트의 플라스틱에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 단계,- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키는 단계,- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구로 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는 방법.
- 제 1항에 있어서,플라스틱이 양면에 겹쳐진 취성소재로 이루어진 라미네이트를 절단하기 위해,- 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 단계,- 라미네이트의 플라스틱에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 단계,- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 어느 한 면 또는 양면에 스코어링 가공된 취성 소재에 기계적 응력을 발생시키는 단계,- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,방사선 특히 적외선 및/또는 레이저 방사선 또는 고온 가스분사 방식으로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,가열된 절삭공구 특히 가열된 절삭공구의 하단부로 가열을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어는 한 항에 있어서,라미네이트 전체를 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구에 마운팅된 다이아몬드 선단으로 라미네이트를 절단하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구의 절삭숫돌 및/또는 커팅 블레이드로 라미네이트를 절단하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항에 있어서,경질의 금속 또는 세라믹 특히 텅스텐-카바이드 및/또는 다이아몬드를 함유하는 소결금속으로 이루어진 커팅 블레이들을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항중 어는 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부에 축방향 초음파 진동을 실행시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부에 절단방향에 대해 길이방향 및/또는 횡방향으로 횡 초음파 진동을 실행시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,초음파 진동은 낮은 진폭 특히 5㎛ 내지 40㎛의 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,20 kHz 내지 100 kHz 범위의 초음파 진동 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,플라스틱 필름 또는 분무 폴리머 필름을 플라스틱으로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13항에 있어서,폴리에틸렌 또는 폴리카보나이트로 이루어진 플라스틱 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,플라스틱은 1㎛ 내지 300㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,취성소재로 유리, 특히 평판형 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,취성소재는 30㎜까지 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,취성소재로 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 시트를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,취성소재는 10㎛ 내지 300㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 19 항에 있어서,접착층으로 취성소재와 플라스틱을 서로 접착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 접착층은 2㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,압출, 주조, 분무식 또는 롤러식 코팅방법 또는 플라스틱 필름 피착방법으로 플라스틱을 취성소재에 도포하는 것을 특징으로 하는 방법.
- -플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 수단,- 라미네이트의 플라스틱에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 수단,- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키는 수단,- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구로 취성소재와 플라스틱으로 이루어진 라미네이트를 절단하는 장치.
- 제 23항에 있어서,플라스틱이 양면에 겹쳐진 취성소재로 이루어진 라미네이트를 절단하기 위해,- 플라스틱, 최소한 예정된 절단선 구역을 가열함으로서 플라스틱의 점도를 낮추는 수단,- 라미네이트의 플라스틱에 절삭공구를 위치시켜 라미네이트의 표면에 가해지는 절삭공구의 압력하중을 조절하는 수단,- 플라스틱을 절단하고 동시에 취성소재를 스코어링하도록 절단선을 따라 절삭공구와 라미네이트를 서로 상대운동시킴으로서 기계적 응력을 발생시키는 수단,- 허용될 경우, 스코어링 가공된 취성소재의 파단강도 이상으로 절단선을 따라 기계적 응력을 추가적으로 증가시키는 수단를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,플라스틱 가열용 수단은 방사선 공급원 특히 적외선 및/또는 레이저 히터, 및/또는 고온가스 분사 공급원과 같은 가열 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부는 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구의 하단부는 마운팅된 다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구의 선단은 경질의 금속 또는 세라믹 특히 텅스텐-카바이드 및/또는 다이아몬드를 함유하는 소결금속으로 이루어진 커팅블레이드 및/또는 절삭숫돌을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부는 피에조 또는 자기왜곡 조정장치 및 커플링 수단에 의해 절삭공구의 축방향으로 발생하는 초음파진동을 견디도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부는 피에조 또는 자기왜곡 조정장치 및 커플링수단에 의해 절삭공구의 횡방향에서 절단방향에 대해 횡방향으로 초음파 진동을 견디도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구 특히 절삭공구의 하단부는 피에조 또는 자기왜곡 조정장치 및 커플링 수단에 의해 절삭공구에 대해 횡방향에서 절단방향에 대해 길이방향으로 초음파 진동을 견디도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,초음파 진동의 진폭과 주파수는 개방회로 및 폐회로 방식으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 32 항에 있어서,초음파 진동의 진폭은 5㎛ 내지 40㎛ 범위에 있으며, 초음파 진동의 주파수는 20kHz 내지 100kHz 범위에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구로 플라스틱을 가열하는 수단은 최소한 하나의 가열요소, 하나의 서모커플 및 하나의 전열전압장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,절삭공구는 절단면이 수직하거나 평행한 최소한 하나의 축방향 부품에 의해 절단방향으로 피봇회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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