(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを透過するガラスと該ガラスに固着され該レーザを吸収すると共に該ガラスよりも高い融点を有する固着部材とからなるガラス体に、該ガラス側から該固着部材へ該レーザを照射して該ガラスと該固着部材との固着界面を加熱し該固着界面近傍の該ガラスを溶融させるレーザ照射工程と、
該レーザ照射工程で溶融したガラスの再凝固により該固着部材を脆化させる固着部材脆化工程と、
該固着部材脆化工程で脆化した固着部材と該ガラスとを分離する分離工程と、
を備えることを特徴とするガラス分離方法。
【請求項２】
前記固着部材脆化工程は、前記固着部材が脆化して前記ガラスから剥離する脆化剥離工程である請求項１記載のガラス分離方法。
【請求項３】
前記分離工程は、前記ガラスが前記固着部材を介して接着剤により固定された固定枠から該ガラスを前記固着界面で取り外す取外工程である請求項１または２記載のガラス分離方法。
【請求項４】
前記ガラスは自動車用ガラスであり、前記固着部材は黒色セラミックである請求項１〜３のいずれかに記載のガラス分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスとそれに固着した固着部材とを分離するガラス分離方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、鉄道用車両、飛行機等は、窓枠（固定枠）等に種々のガラスが取付けられている。このようなガラスは、固定枠へ機械的に固定されている場合もあるが、接着剤で接着されている場合も多い。後者の場合、接着剤がガラスと固定枠とを強固に連結しているため、ガラスを固定枠から容易に取外すことはできない。
しかし、車両のリサイクル、解体、修理、修復、さらには、ガラス自体の取替え等のために、接着されたガラスを固定枠から取外す必要も生じ得る。このような場合、ガラス自体を切断して、残存した接着剤やガラスの一部等は別途除去する方法も従来行われてきた。しかし、この方法では、ガラスを取外す際に、ガラスの破片が飛散し、その作業性も悪い。また、こうして取外したガラスは原形をとどめないために、そのままでは再生できず、別途、粉砕処理等を行って他用途に再利用するしかない。従って、このようは方法では、ガラスの有効なリサイクルを図れない。
【０００３】
そこで、特開平１１−２６７６２７号公報や特開平１１−３２０１３８号公報等には、ガラスを非破壊状態で取外す方法およびその装置が開示されている。これらの方法は、ガラス側から接着剤により形成された接着層へレーザを照射し、ガラスと接着層との間の接着界面を熱的に破壊（分解による凝集破壊）して、ガラスから接着層を剥離させ、ガラスの取外しを行うものである。特に、自動車用ガラスの場合、ガラス側に固着された黒色セラミックの部分でレーザが吸収されて発熱が効率的になされることを利用している。これにより、ガラスを破壊することなく、そのまま取外して回収することを可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示された方法の場合、あくまでも、樹脂系接着層を劣化させ、その接着界面を熱的に破壊して、その接着層をガラスから剥離、分離させるものである。このようは方法を用いてガラスを固定枠から取り外した場合、ガラスには依然として、レーザの吸収体となった黒色セラミック等が固着、残存したままとなる。
このような黒色セラミック等はガラスに強固に固着しており、従来は、薬品等を使用しない限り、それを容易に剥離除去することはできなかった。このため、上記方法を用いてガラスを回収しても、結局、その黒色セラミック等をガラスから剥離除去するために、別途、多くの工数を要する結果となっていた。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものである。つまり、ガラスに固着した黒色セラミック等の固着部材をガラスから容易に分離でき、ガラスの取外作業性やガラスのリサイクル性等を一層向上させることができるガラス分離方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、ガラスと固着部材との固着界面にレーザを照射して、その近傍のガラスを溶融、再凝固させると、固着部材がガラスから容易に分離できることを発見し、本発明を完成させるに至ったものである。
（ガラス取外し方法）
すなわち、本発明のガラス分離方法は、レーザを透過するガラスと該ガラスに固着され該レーザを吸収すると共に該ガラスよりも高い融点を有する固着部材とからなるガラス体に、該ガラス側から該固着部材へ該レーザを照射して該ガラスと該固着部材との固着界面を加熱し該固着界面近傍の該ガラスを溶融させるレーザ照射工程と、該レーザ照射工程で溶融したガラスの再凝固により該固着部材を脆化させる固着部材脆化工程と、該固着部材脆化工程で脆化した固着部材と該ガラスとを分離する分離工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明によると、ガラスに固着した固着部材は、固着部材脆化工程により脆化する。その結果、従来、除去することが難しかった固着部材も、容易に分離してガラスから除去することが可能となった。このため、例えば、ガラスから固着部材を除去する作業やガラスを固定枠から取外す作業等を一層容易に行えるようになった。そして、ガラスのリサイクル性を従来以上に向上させることが可能となった。
【０００７】
ここで、本発明により固着部材を容易に分離できる理由を、現状、解る範囲で次に説明する。
レーザ照射工程で、レーザが固着部材へ照射されると、その固着部材はレーザを吸収して発熱しガラスと固着部材との固着界面の温度を上昇させる。このとき、レーザの出力、ビーム径（照射径）等を適切に設定してエネルギ密度等を調整すれば、その固着界面近傍にあるガラスのみを容易に溶融させることができる。このとき、固着部材はガラスよりも融点が高いため、固着部材がガラスに先行して溶融することはない。
このレーザ照射を止めると、溶融したガラスは、熱伝導や熱伝達によって冷却され、再び凝固する。この再凝固時に、ガラスの固着界面側には収縮応力が作用する。そして、その収縮応力に応じて、固着部材の固着界面側には、主に引張応力が作用する。勿論、実際には、様々な方向に種々の応力が作用している予想されるが、いずれにしても、ガラスの溶融、再凝固によって、固着部材またはその固着界面が破壊されるに足る応力が作用すると考えられる。
その結果、固着部材が少なくとも固着界面で脆化し、固着部材脆化工程後の分離工程で、ガラスと固着部材とが容易に分離されるようになったと思われる。
【０００８】
このように、本発明の固着部材脆化工程では、固着部材が固着界面で脆化すれば足り、必ずしも、固着部材がガラスから剥離する必要はない。例えば、固着部材脆化工程で、固着部材の固着界面近傍がひび割れれば十分である。何故なら、それが剥離に至らなくとも、ひび割れる程度で、固着部材をガラスからそぎ落すこと等が容易にできるからである。
勿論、固着部材の特性に応じて、レーザの種類や照射の程度等を調整すれば、固着部材脆化工程で固着部材をガラスから剥離させることも容易である。そして、その固着部材脆化工程が、固着部材を脆化させてガラスから剥離させる脆化剥離工程であると好適であることはいうまでもない。
【０００９】
（ガラス分離装置）
本発明のガラス分離方法は、次のようなガラス分離装置を用いて実施できる。
すなわち、レーザを発生させるレーザ発生源と、該レーザを透過するガラスと該ガラスに固着され該レーザを吸収すると共に該ガラスよりも高い融点を有する固着部材とからなるガラス体に、該ガラス側から該固着部材へ該レーザを照射して該ガラスと該固着部材との固着界面を加熱し該固着界面近傍の該ガラスを溶融させるレーザ照射手段と、該レーザ照射手段によるレーザ照射により溶融したガラスを再凝固させる際に脆化した該固着部材と該ガラスとを分離する分離手段と、を備えることを特徴とするガラス分離装置である。
【００１０】
なお、本発明でいう、ガラスおよび固着部材のレーザに対する透過性や吸収性は、相対的であって、本発明を実施できる程度に透過性や吸収性を有すれば足りる。例えば、ガラスであっても、１００％レーザを透過することは現実にはほとんどあり得ないし、逆に、固着部材であっても１００％レーザを吸収することも難しい。重要なことは、レーザ照射により固着界面が加熱され、その部分でガラスが固着部材よりも早く溶融することである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳細に説明する。なお、以下で説明することは、いずれも、本発明のガラス分離方法およびガラス分離装置について適宜当てはまることである。
（１）レーザ
レーザとして種々のものを使用可能であるが、例えば、各種ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ（ＬＤ）等を用いることができる。また、ガラスや固着部材の材質、レーザ照射幅（または固着幅）、作業性等を考慮して、レーザの種類、波長、出力等を適当に選択すれば良い。
例えば、使用するレーザの波長は、ガラスや固着部材の組成により異なるが、自動車用ガラスに固着した黒色セラミック（固着部材）を分離する場合なら、例えば、ＹＡＧレーザで１０００〜１１００ｎｍ、半導体レーザで８００〜９００ｎｍ程度とすると良い。
【００１２】
また、その場合、レーザの出力は、そのビーム径（照射径）によっても異なるが、ビーム径が数ｍｍ程度なら、出力は２００〜４００Ｗ程度で良い。レーザのビーム径、出力とも関連するが、レーザの焦点は必ずしも固着界面に合わせる必要はない。従って、例えば、固着界面よりも固着部材側の深い位置に合わても良い。また、その焦点を調整することにより、照射幅の制御をも行い得る。
また、少なくとも固着界面近傍のガラスが溶融する程度の時間は、レーザを固着界面に照射し続けることが必要であるが、照射開始時を除けば、レーザを適当な移動速度で連続に移動させたとしても、その軌跡に沿ってガラスを溶融させることができる。例えば、前述の自動車用ガラスにレーザ（ＬＤ）を照射する場合なら、その移動速度を１〜５ｍ／ｍｉｎ程度としても、十分に固着界面近傍のガラスを溶融させることができる。
レーザの照射角度は、ガラスの直上から固着部材へ向けて照射することが好ましいが、それに限らず、斜め方向からレーザを照射させても良い。斜め方向からレーザを照射すると、ガラスの直上にレーザを遮る障害物が存在している場合でも、屈折率等さえ考慮すれば、レーザを固着界面へ適切に照射できる。
【００１３】
ところで、このようなレーザは、その種類に応じたレーザ発生器（レーザ発生源）から得ることができる。この得られたレーザを、例えば、光ファイバーを経由させてレンズで集光して、固着界面へ照射するができる。その照射するレーザの出力等は、レーザ発生器等に備付けられたレーザの調整部で調整できる。この場合、本発明でいうレーザ照射手段は、その光ファイバーおよびレンズからなる照射部と、出力等を調整できる調整部で構成されることとなる。
【００１４】
ガラスは、固着部材のある周囲を接着剤等によって固定枠へ固定されていることが多い。そこで、レーザ照射手段は、その固着部材のある周囲に沿ってレーザの照射位置を自動的に移動させ得る移動手段を備えることが好ましい。この移動手段は、例えば、ロボットのアームに前述の照射部を把持させて、その照射部を予め入力されたプログラムに従って移動させるようにすることで実現できる。移動のさせ方は、直線状でもジグザグ状でも良い。固着界面の幅やレーザの照射幅等の関係で決定すればよい。
仮に、固着界面が広い場合でも、レーザのビーム数を増やせば、レーザの照射部を直線状に移動させて作業性を向上させることもできる。また、ガラス体やそれが取付けられているワークの形態に応じた専用機械を使用する程、作業性はさらに向上し、作業時間の短縮等を図れる。
【００１５】
（２）ガラス
本発明では、種々のガラスを対象とし得るが、例えば、その代表例として、自動車用ガラスを挙げることができる。この自動車用ガラスにも多くの種類が存在し、例えば、フロントウインド等に使用される合ガラス、クォータウインド等に使用される強化ガラス、サンルーフ等に使用される熱線吸収ガラス、リアウインドなどに使用される導電性ガラスなどがある。
このように、多数の種類や形状が存在するガラス程、単純に一括した処分が困難であることから、本発明を利用してリサイクル性を高める価値が大きい。特に、自動車用ガラスのように高価なものが多い場合は、なおさらである。
勿論、本発明でいうガラスは、自動車用ガラスに限らす、鉄道車両や飛行機などに使用されるガラス等でも良い。さらに、移動体の窓ガラス等に限らず、建築物等の固定式窓ガラス等であっても良い。
【００１６】
（３）固着部材
固着部材は、ガラスに固着したものであって、レーザを吸収し固着界面で発熱するものである。そして、固着部材の融点はガラスの融点よりも高いため、ガラスが溶融しても固着部材は溶融しない。その結果、ガラスが溶融後に再凝固すると、固着部材に応力が作用して固着部材が脆化する。
このような固着部材として、例えば、自動車用ガラスにプリントされた層状の黒色セラミックを挙げることができる。黒色セラミックは、ガラスを窓枠（固定枠）へ接着させている接着剤を覆い隠し、自動車用ガラスの見栄えを向上させていると共に、紫外線等を遮蔽して、その接着剤の劣化を防止している。
黒色セラミックの成分は、主に、ガラスフリットと、酸化ビスマス、酸化亜鉛等のセラミックスなどからなり、そこに顔料やインクを添加して黒色に着色されている。なお、黒色セラミックは、その名の通り、黒系統が一般的であるが、本発明が実施できる限りにおいて、その色彩は本来問題ではない。つまり、その固着部材が固着界面でレーザを吸収、発熱してガラスを溶融させ得る限り、その厳密な色は問わない。
【００１７】
（４）その他
▲１▼本発明の対象とするガラス体は、固定枠から取外された状態にあるものでも、固定枠に固定された状態にあるものでもよい。
固定枠から既に取外された状態にあるガラス体から、ガラスと固着部材とを分離する場合なら、脆化した固着部材をスクレッパー等で掻き落しても良い（分離工程、分離手段）。勿論、固着部材がガラスから剥離していれば、きれいに一層容易にそれらを分離できる。
また、そのガラス体が固定枠に接着固定された状態にある場合なら、レーザ照射によって固着界面にある固着部材を脆化した後に、その固着界面部分から、ガラスを接着剤または固定枠から取り外すことができる（取外工程）。
【００１８】
なお、このような取外しは、手作業で個別的に行うこともできるし、機械により自動的に取外しを行うこともできる。例えば、レーザ照射工程後に、汎用ロボットのアーム先端に取付けた吸盤（分離手段）をガラスに吸着させて、ガラスの取外し（分離工程）、搬送を行うこともできる。勿論、汎用ロボットに限らず、専用機械でも同様の取外しが可能である。なお、吸盤は、空気の吸引管（または吐出管）の開口を内部に備え、吸盤内部の気圧制御により、ガラスの吸着と離着とを切替えできるようにしておくとよい。
【００１９】
▲２▼一例として、窓枠（ウインドピラー）に接着剤で接着固定された自動車用ガラスと、接着剤とそのガラスとの間に介在しガラスに展着された黒色セラミックとを分離する場合を考える。
このような接着剤として、ウレタン等の樹脂系接着剤（プライマー等の反応剤をも含む）が用いられることが多い。このウレタン系接着剤は、尿素結合等により、ガラス体を窓枠へ強固に接着しているが、所定温度以上に加熱されると、接着界面付近で凝集破壊を起して、窓枠または黒色セラミックと接着剤との間の接着力がなくなる。そして、一旦、その界面破壊が生じると、温度が低下してその接着力は回復しない。
【００２０】
ここで、本発明のように、その接着剤上にある黒色セラミックへレーザ照射すると、その接着剤自体も加熱されて、接着剤は上記のように接着力を喪失する。その結果、上記黒色セラミックとガラスとの分離のみならず、接着剤と窓枠との分離をも、容易に行えることとなる。特に、前述したように窓枠からガラスを取外そうとした場合に、それらを同時に行うことも可能となる。
【００２１】
▲３▼本発明でいうガラスと固着部材との分離は、自動車を解体して各部品をリサイクルする場合のみならず、自動車を修理する場合等にも有効である。また、自動車解体工場のような大型専用設備の下で行う場合に限らず、自動車修理工場のような小規模で行う場合等、いずれの状況下でも本発明は有効である。
【００２２】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
（ガラス分離方法）
先ず、本発明に係るガラス分離方法について、図１および図２を参照しつつ説明する。
図１は、ガラス体へ、ガラス側からレーザ照射している様子（レーザ照射工程）を模式的に示したものである。このガラス体は、具体的には、黒色セラミックをガラスの周囲にプリントした自動車のフロントウィンド用ガラスである。より詳しくは、ポリビニール・ブチラール等の中間膜（厚さ０．５ｍｍ）を２枚のガラス（厚さ１．９ｍｍと２．１ｍｍ）で挟んで圧着した合わせガラス（全厚：４．５ｍｍ）である。
【００２３】
黒色セラミックは、ガラスフリット、酸化ビスマス、酸化亜鉛、顔料およびインクを混合してなる幅３０〜６０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍの周知のものである。
なお、この黒色セラミックの融点は、そのガラスの融点（６５０〜７００℃）よりも十分に高く、１３００℃である。
照射したレーザは、半導体（ダイオード）レーザであり、波長は、８０８ｎｍ（〜９４０ｎｍ）のものである。また、その焦点は、ガラスと黒色セラミックと境界である固着界面上で、レーザビーム径が４ｍｍとなるように調整した。さらに、レーザの移動速度を２ｍ／ｍｉｎとして、５０ｍｍの直線区間でレーザを照射した。また、レーザの出力を１５０〜３００Ｗの範囲で、５０Ｗごとに変更して各試験を行った。
【００２４】
こうして行った試験結果を図２に示す。図２から解るように、本実施例の場合、レーザ出力が２００Ｗ以上で、黒色セラミックが脆化することが明らかとなった（固着部材脆化工程）。
なお、図２中、Ｘ印はガラスが溶融しなかったこと、または、黒色セラミックが脆化しなかったことを示す。△印は、黒色セラミックが脆化して、ひび割れを起したが、剥離までには至らなかったことを示す。もっとも、この場合でも、脆化した黒色セラミックは、爪で引掻く程度の力で容易にガラスから剥がれた（分離工程）。○印は、ガラスが溶融したこと、または、黒色セラミックがガラスの固着界面から剥離したことを示す。いうまでもないが、レーザ出力が２５０Ｗ以上のものは、ほぼ自然にまたは軽い力を加える程度で、容易に、きれいに、黒色セラミックがガラスから剥がれることが確認できた（分離工程）。
【００２５】
（ガラス分離装置）
次に、本発明に係るガラス分離装置の一実施例であるガラス取外装置２００を図３に示す。
このガラス取外装置２００は、自動車用ウインドガラス２３０をボディ２５１のウインドフレーム２５０（固定枠）から取外すための専用装置である。ガラス取外装置２００は、台車２６１に載置された鋼板製のボディ２５１が挿通可能な鉄骨製の架台２６０を有する。また、台座２１２上にベースが固定された多軸関節型のロボット２１０（移動手段）が架台２６０の側方に配設されている。このロボット２１０のアーム先端部２１１には、レーザＬを照射するレーザ照射部２２０（レーザ照射手段）が取付けられている。また、そのレーザ照射部２２０を覆うように可撓性の排気ダクト２２３が設けられている。排気ダクト２２３は、架台２６０のレール上を滑走するスライダー２２４とロボット２１０のアームとに固定されている。この排気ダクト２２３により、レーザ照射による加熱によって発生するガスや煙が外部に導かれ処理される。
【００２６】
また、レーザ照射部２２０には、半導体レーザ発生器２２５（レーザ発生源）から延在する可撓性の光ファイバー２２２が接続されており、スライダー２２４で保持されている。
このガラス取外装置２００によれば、レーザ照射工程を自動的に効率よく行うことができる。また、複数車種毎のガラスデータをロボット２１０の制御装置に記憶させておくと、レーザ照射部２２０の軌跡を自動的に車種に応じて変更することも可能となる。
【００２７】
次に、そのレーザ照射工程後のガラスの取外工程は、例えば、図４に示すような取外手段を用いて行うことができる。これは、ロボット２１０（ガラス取外手段）のアーム先端部２１１に吸盤２１３を取付けて、自動車用ウインドガラス２３０の取外し、搬送を行えるようにしたものである。吸盤２１３は、負圧発生装置（図示せず）に接続された吸入管の開口をその内部に備える。そして、その内部の気圧制御により、自動車用ウインドガラス２３０の吸着と離着とを切替えられるようになっている。
【００２８】
その他、ガラスの取外手段として、図５に示すような装置を用いても良い。これは、架台２６０を横断するレール２６５上を移動可能なスライダー２６６に、４つの吸盤２６７を取付けたものである。この場合も、自動車用ウインドガラス２３０の吸着と離着は、吸盤２６７内部の気圧制御で行うと良い。
最後に、自動車用ウインドガラス２３０とウインドフレーム２５０との固定関係等について図６を用いて説明する。
図６に示した自動車用ウインドガラス２３０は、ガラス２３１の下層に黒色セラミック２３２がプリントされたものである。そして、自動車用ウインドガラス２３０は、その鋼板製のウインドフレーム２５０（固定枠）上に、接着剤からなる接着層２４０を介して接着固定されている。
【００２９】
ここで、接着層２４０は、自動車用ウインドガラス２３０側のプライマー２４１と、ウインドフレーム２５０側のプライマー２４２と、それらの間に介在するウレタン接着剤２４３（ウレタン系接着剤）とからなる。プライマー２４１、２４２の成分は、ウレタン接着剤２４３の成分に応じて適切なものが選択される。例えば、ウレタン接着剤２４３がウレタンプレポリマーとイソラマネートとカーボンとからなるとき、プライマー２４１はシランカップリング剤とＭＥＫと酢酸エチルとカーボンとからなり、プライマー２４２はイソシアネート化合物と酢酸エチルとカーボンとからなる。なお、黒色セラミック２３２の成分は、前述した通りである。
この自動車用ウインドガラス２３０に、ガラス２３１側から黒色セラミック２３２へレーザＬを照射すると、ガラス２３１と黒色セラミック２３２との固着界面Ｋが発熱し、ガラス２３１の最下層表面が溶融する。そして、レーザＬの照射がなされなくなると、その固着界面Ｋが冷却されて、ガラス２３１の溶融部分が再凝固する。このガラス２３１の溶融、再凝固が固着界面近傍の極狭い領域で生じるだけでも、黒色セラミック２３２は十分に脆化して、容易に分離され得る。
【００３０】
このような状況の下、前述のような取外工程を行うと、自動車用ウインドガラス２３０は、その固着界面Ｋでウインドフレーム２５０から取り外されることになる。
ここで、レーザＬを照射することで、固着界面Ｋや接着界面Ａが破壊されるとしても、接着界面Ｂは破壊されるとは限らない。接着層２４０の熱伝達率が一般的に低く、接着界面Ｂが熱的に破壊されるまでには至らないからである。従って、レーザの照射条件（照射エネルギー、照射時間等）を適切に設定すれば、接着層２４０をウインドフレーム２５０に残存させつつ、ガラス２３１のみを取り外すこともできる。逆に、レーザを強く照射すれば、黒色セラミック２３２と接着層２４０との分離は勿論、接着層２４０とウインドフレーム２５０との分離をも同時に行うことも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のガラス分離方法およびその装置によれば、固着部材をガラスから容易に、効率良く、分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るガラス分離方法の説明図である。
【図２】出力を種々変更してレーザを照射したときの試験結果である。
【図３】本実施例に係るガラス取外装置を示す全体構成図である。
【図４】そのガラス取外装置で用いたガラスの取外手段の一例を示す図である。
【図５】そのガラス取外装置で用いたガラスの取外手段の別例を示す図である。
【図６】そのガラス取外装置を用いて取外す自動車用ウインドガラスと、それを固定していたウインドフレームとの固定関係を示す断面図である。
【符号の説明】
２３０           自動車用ウインドガラス
２３１           ガラス
２３２           黒色セラミック
２４０           接着層
２５０           ウインドフレーム（固定枠）
Ｌ               レーザ
Ｋ               固着界面
【図１】
0004032767.tif 000002
【図２】
0004032767.tif 000003
【図３】
0004032767.tif 000004
【図４】
0004032767.tif 000005
【図５】
0004032767.tif 000006
【図６】
0004032767.tif 000007