(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管またはガラス板を切断ポイントにおいて軟化させ、加熱領域において引っ張って壁厚を減少させ、さらに加熱して切断する該ガラス管またはガラス板を加熱−軟化、切断する方法において、
０．２ｍｍ以下の薄い壁のガラス管または０．２ｍｍ以下の厚さのガラス板の場合に、該ガラスを０．４ｍｍ以下の幅で軟化させ、該軟化領域を引っ張って０．０５ｍｍ以下の厚さとし、その後さらに加熱により引っ張り領域を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項２】
該ガラスは０．３ｍｍ以下の幅で軟化される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該軟化領域は０．０３ｍｍ以下の厚さに引っ張られる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該軟化および切断がレーザー光を用いて行われる請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱軟化によるガラス管またはガラス板の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス管やガラス板の加工および処理の間にしばしば生じている操作の１つに、ガラス管やガラス板の切断がある。頻繁に使用される切断方法では、張力領域をガラスに生じさせ、またある場合に初期に刻みを付けることによって生ずる弱い点に基づいて、裂け傷を付けまたはブレークすることからなり、その後、ガラス管またはガラス板に亀裂を生じさせて切断できる。これらの方法は即座に行えるけれども、亀裂が、常に、切断の所定の線に沿って走るとは限らず、さらに主に破断点は鋭い縁を有し、かかる縁が溶融により和らげることができなければ、損傷の危険性を提供する、という不利益を有する。また、薄いガラスの場合には、加熱により十分な破断張力が生じないであろう。機械的な破断の場合には、恐らく前もって刻みを付けることにより、不安定な端が発達し、ガラス管の長さ方向に走る割れ目が生ずるであろう。
【０００３】
また、ガラス管を熱軟化により切断することは公知である。ここで、ガラスは切断ポイントで軟化させ、軟化部分をさらに加熱することにより除去する。これは、重力の効果により自動的かまたは機械的にそれらを引き離すかのいずれか１つの方法で達成できる。この種の方法は、例えば、スウェーデン特許９  ６６  ０４８に記載されている。この方法の不利益は、しばしば玉が切断ポイントに生じ、その直径がガラス管の壁厚よりも大きくなることである。特に、壁厚０．２５ｍｍおよびそれ以下のガラス管の場合には、熱軟化による切断は、その縁に沿う玉の形成なしには、不可能であった。しかし、その玉は、多くの場合に、特に、好ましくないのである。なぜならば、切断ポイントにおける玉は、ガラス管の残りのものと異なる外形および内径を有するガラス管を与えるからである。
【０００４】
同様に、高強度レーザー（ビーム）によるガラスの切断が公知である。この場合には、ガラスはレーザーにより切断ラインに沿って揮発させられる。この方法の不利益は、ガラスの高い熱張力、揮発ガラスと切断ポイント附近の分解生成物の濃縮、および何か好ましくない玉状物が生ずることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、薄いガラス板およびガラス管の加熱軟化切断方法で見出される問題を取扱う。本発明方法は、当初のガラス管の直径よりも大きな外径および小さな内径が生じることなく、さらにガラス板の厚さよりも大きな玉が生じないことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のように特定される。
【０００７】
［１］  ガラス管またはガラス板を切断ポイントにおいて軟化させ、加熱領域において引っ張って壁厚を減少させ、さらに加熱して切断する該ガラス管またはガラス板を加熱−軟化、切断する方法において、
０．２ｍｍ以下の薄い壁のガラス管または０．２ｍｍ以下の厚さのガラス板の場合に、該ガラスを０．４ｍｍ以下の幅で軟化させ、該軟化領域を引っ張って０．０５ｍｍ以下の厚さとし、その後さらに加熱により引っ張り領域を切断することを特徴とする切断方法。
【０００８】
［２］  該ガラスは０．３ｍｍ以下の幅で軟化される上記１に記載の方法。
【０００９】
［３］  該軟化領域は０．０３ｍｍ以下の厚さに引っ張られる上記１または２に記載の方法。
【００１０】
［４］  該軟化および切断がレーザー光を用いて行われる上記１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この方法は、０．１ｍｍ以下の薄い壁を有するガラス管または０．１ｍｍ厚以下のガラス板において、ガラス管またはガラス板を０．４ｍｍ以下の幅で所定の切断線に沿って軟化させ、軟化部分を引っ張って０．０５ｍｍ厚にすぎない壁厚とし、その後、さらに加熱することにより引っ張り領域において切断することに、基づく。
【００１２】
所定の切断線に沿うガラス板の軟化または一般にガラス管軸に直角に走る切断線に沿うガラス管の軟化は、０．４ｍｍ以下の幅で実施すべきである。幅が広ろすぎると、ガラス管の直径よりも大きな外径を有する玉を形成し、またはガラス板よりも厚い玉を形成する危険性が起こり安くなる。ガラス管は０．３ｍｍ以下の幅、特に０．２ｍｍ幅の領域で軟化することが好ましい。
【００１３】
ガラス管又はガラス板が切断線に沿って軟化されるやいなや、２つのガラス管またはガラス板を、壁厚が０．０５ｍｍ以下、好ましくは壁厚を０．０３ｍｍ以下とするように、お互いに引き離す。引張は、機械的に厳密な条件下で、またはスプリングもしくは加重により軸方向の力をガラス管もしくはガラス板に施すことにより、適当な粘度に達するときに、加熱物質の延性に対応してガラス管もしくはガラス板を引っ張るように行う。もちろん、かかる場合に、引張によりなされる量は、機械的に、例えば、アバットメント（abutment) により制限される。スプリングバイアスまたは重量バイアスによる引張は、特に推薦される、なぜならば、十分な粘度に達すると、引張は、いわば、自己調整されてすばやく行われるからである。必要な壁厚を得るために２つの部分が引っ張り離される量（引っ張られる距離）は、壁厚またはガラス管の厚さの約５倍から５０倍となる。もちろん、また、引っ張られる距離は、ガラスが軟化する領域の幅に依存する。加熱領域が狭くなればなるほど、引っ張られる距離は短くできる。
【００１４】
０．０５ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下の所定壁厚に引っ張った後、および引張中でも、加熱は、加熱分割線に沿ってガラスが分離するまで、０．４ｍｍ以下の領域幅で切断ポイントまたは切断場所において続ける。切断縁を良くしさらに熱張力を緩和するため、切断した後まで、特に、切断後およそ０．２から０．５秒まで熱源を切らないことが好都合である。
【００１５】
加熱は、ガラス管に沿って熱の好ましくない放散をできる限り最小にするようにすばやく行うべきであるが、ガラスが切断ポイントにおいて完全に軟化しないような速度で行なうべきではない。また、加熱は、ガラスの一部分が揮発しさらにガラス管またはガラス板上に好ましくない沈降物として沈降するような速度および強度ですべきではない。数回試みると、熟練者は、ガラスおよびガラス管の壁厚またはガラス板の厚さに適する加熱条件を決定できる。一般に、通常の条件下で、加熱軟化切断は、１秒未満でできると言われている。加熱が余りにも緩やかであると、ガラスが軟化する領域幅は、ガラスの熱伝導に基づいてあまりにも広くなるだろう。軟化領域を０．４ｍｍ以下の所定幅に限定すると、ガラスの軟化までの加熱時間は、１秒を越えないであろう。しかしながら、上記の上限は、ガラスの壁厚およびガラスの熱電気伝導に基づいて、若干変化する。
【００１６】
ガラス管（またはガラス板）の軟化および切断は、加熱領域を十分に狭くできる熱源であれば、いかなるものを用いても行なえる。高指向性赤外線源が好ましく、とくにレーザー放射が特に好ましい。加熱領域を所定の狭さとするため、  （切断線を横切る）ビーム幅は約０．２ｍｍ以下、特に約０．１ｍｍ以下であるべきである。レーザーは、吸収放射の十分大きな出力密度、即ち加熱に利用可能な放射、が切断線に沿って生ずるレーザーであれば、いずれでも良い。レーザー放射による切断線の加熱は、好ましくは切断線に沿ってスポット集光または楕円集光されるレーザービームを用いて十分急速にスキャンすることにより、さらに切断線にマッチする形状のレーザービームを用いても行なえる。相対的に厚い壁の場合には、切断線の両方からの放射が好都合である。出力密度は、時間との点で言うと（例えば、パルスレーザー）および空間との点で言うと（例えば、焦点において不規則なエネルギー分布の場合において）平均で約０．３〜１ＫＷ／ｃｍ２である。この出力を越えると、ガラスは揮発し、この出力があまりにも小さいと、加熱はあまりにも長くなり過ぎ、ガラスの温度は熱伝導に基づく必要に狭い領域幅にもはや限定されないであろう。もちろん、出力は、放射線がガラスに吸収される方法で適用されるべきである。レーザー光線源は、高出力の点からＣＯ２レーザーが好ましい。
【００１７】
ガラスの軟化および切断は、直接的に続いて行われる。ガラスが十分に軟化するやいなや、引っ張って薄いポイントで切断する。エネルギー源は、好ましくは切ることなく、または全ての軟化および切断の方法により妨げられることはない。この方法を容易にし、さらに熱張力を減少させるため、ガラス管またはガラス板は、予め加熱した形態で手順に移すことができる。もちろん、予め加熱されるガラスの温度は、すでにガラスが軟化しているほど高くない、即ちその温度は、ガラスの変態温度よりも低くあるべきである。もしかかる予熱ガラスがこの切断法に使用されれば、切断に必要とされる温度にガラスを加熱すると同じ程度のエネルギーをガラスに与えて切断ポイントにおいて軟化すべきである。このエネルギーが、ガラスが室温から加熱すべきであったならばそうであるよりも少ないので、より弱いエネルギー源を用いて同じサイクル速度で、または、予め加熱しないガラスと比較してより弱いエネルギー源で切断のサイクル時間を短くするように、うまくやり遂げることが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
切断は、ガラス片に関する実施例の図面において示される。
【００２０】
実施例１
外径７ｍｍ、壁厚０．１ｍｍのガラス管は、その両端をガラス旋盤で保持し、３６０ｒｐｍで回転させた。ガラス管を、出力２０ワットのＣＯ２レーザーからの楕円集光レーザービームで放射した。楕円レーザービームは、ガラスに当たる点において、セミアクシアル  レングス（semiaxial lengths)が０．１と１ｍｍであった。ガラス管の回転は、切断線において０．３ｍｍの幅であった。０．７秒後、ガラスは十分に軟化し、半分は０．５ｍｍ引き離され、切断ポイントにおいてガラスの壁厚が約０．０５ｍｍとなった。放射をさらに０．２５秒続けると、ガラスは切断線に沿って離れた。切断線に沿って形成した玉は、ガラス管の内直径を損なうことはなく、ガラス管の外直径を大きくすることはなかった。
【００２１】
【発明の効果】
加熱軟化による従来の切断方法と比較して、本発明方法により達成される利益は、極めて薄い壁を有するガラス管およびガラス板が、縁が玉になることなしに切断できることにある。ガラス管またはガラス板が破断される従来の方法と比較して、破断した縁よりも物理的に実質的に強く、破断した縁のように粉々になる傾向がなく、さらに破断した縁と比較して取扱い時に傷付く虞がないという、丸い縁が形成される。レーザービームによる不利益、例えば、熱張力の発生、玉の形成および蒸気の沈降を避けることができる。この方法は、薄い壁のガラス管または薄い厚みのガラス板が切断される場合に好都合であり、これに対してポキンと折る、溶融する、刻みをつけるまたは破断するなどのその他の方法は不利益を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の１実施例であるガラス板の切断方法を示す説明図である。
【図１】
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