(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料とプラスチックからなる積層体を一つの切断工具を用いて切断する方法であって、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して、プラスチックの粘度を低下させる工程、
上記一つの切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に切断工具を積層体のプラスチック面上に配置する工程、及び
切断線に沿って上記切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせる工程、
を含むことを特徴とする上記積層体の切断方法。
【請求項２】
脆性材料の両面にプラスチックがラミネートされた積層体の切断のために、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して、プラスチックの粘度を低下させ、
各切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に各一つの切断工具を積層体のプラスチック各面にそれぞれ配置し、
切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料の片面又は両面に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機械的応力を生じさせた後、筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかけることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
加熱を、輻射、又は赤外線及び／又はレーザー照射、又は熱風噴射により行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
加熱を、加熱した切断工具又は加熱されたその下端部で行なうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
積層体全体を加熱することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
積層体を、先端にダイヤモンドチップを取り付けた切断工具で切断することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
積層体を、切断工具の切断ホイール及び／又は切断刃で切断することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
硬質金属又はセラミック、又はタングステンカーバイド及び／又はダイヤモンド含有焼結金属から作製された切断ホイール又は切断刃を使用することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
切断工具又はその下端部が軸線方向に超音波振動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
切断工具又はその下端部が切断方向に対して長手方向及び／又は横方向に横方向超音波振動することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
超音波振動の振幅が５μｍ〜４０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
超音波振動の周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
プラスチックとして、プラスチックフィルム又は吹付塗ポリマーフィルムが使用されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ポリエチレン又はポリカーボネート製のプラスチックフィルムが使用されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
プラスチックが１μｍ〜３００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
脆性材料として、ガラス、ガラスセラミック又はセラミックが使用されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
脆性材料が３０ｍｍまでの厚さを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
脆性材料として、ガラス、ガラスセラミック又はセラミックのシートが使用されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
脆性材料が１０μｍ〜３００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
脆性材料とプラスチックが接着剤層により互いに接合されていることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
接着剤層が２μｍ〜５０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
プラスチックが脆性材料上に押出法、注型法、スプレー法又はローラーコーティング法により、あるいはプラスチックフィルムをラミネートすることにより適用されていることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
脆性材料とプラスチックからなる積層体を一つの切断工具を用いて切断する装置であって、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱してプラスチックの粘度を低下させる手段、
切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に積層体のプラスチック面上に配置できる上記一つの切断工具、及び
プラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせるために、切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせる手段、
を有することを特徴とする上記積層体の切断装置。
【請求項２５】
脆性材料の両面にプラスチックがラミネートされた積層体を切断するための装置であって、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱してプラスチックの粘度を低下させる手段、
切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能なように、積層体の一方のプラスチック面上に配置できる一つの切断工具と、さらに積層体の反対側のプラスチック面上に配置できる一つの切断工具、及び
プラスチックの切断と同時に脆性材料の片面又は両面に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせるために、切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせる手段、
を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
さらに、筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかける手段を有することを特徴とする請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
プラスチックを加熱する手段が、輻射源、熱源、赤外線及び／又はレーザーヒーター、及び／又は熱風噴射源を含むことを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
切断工具又はその下端部が加熱可能であることを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
切断工具の下端部にダイヤモンドが取り付けられていることを特徴とする請求項２４乃至２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
切断工具の先端が硬質金属又はセラミック製、又はタングステンカーバイド及び／又はダイヤモンド含有焼結金属製の切断ホイール及び／又は切断刃からなることを特徴とする請求項２４乃至２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
切断工具又はその下端部が、圧電もしくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具の軸線方向に超音波振動を生じるように構成されていることを特徴とする請求項２４乃至３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
切断工具又はその下端部が、圧電もしくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具を横断する方向に、切断方向に対して横方向の超音波振動を生じるように構成されていることを特徴とする請求項２４乃至３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
切断工具又はその下端部が、圧電もしくは磁気歪変調器及び連結要素により、切断工具を横断する方向に、切断方向に対して長手方向の超音波振動を生じるように構成されていることを特徴とする請求項２４乃至３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
超音波振動の振幅及び周波数が、開回路式に及び閉回路式に制御可能であることを特徴とする請求項３１乃至３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
超音波振動の振幅が５μｍ〜４０μｍの範囲内にあり、また超音波振動の周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
切断工具によるプラスチックの加熱手段が、少なくとも１つの加熱要素、１つの熱電対及び１つの加熱電圧装置を備えることを特徴とする請求項２４乃至３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
切断工具が、切断面に対して垂直かつ平行な少なくとも１つの軸部材により、少なくとも切断方向に揺動できることを特徴とする請求項２４乃至３６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脆性材料とプラスチックから作製された積層体を、切断工具を用いて切断する方法及び装置に関し、好ましくは、薄いガラス又はガラスセラミック／プラスチック積層体の切断に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
脆性材料とプラスチックからなる積層体は、その個々の部材が機械的及び熱的性質において大きく異なる材料からなる複合加工物である。
上記積層体の製造に慣用的に用いられるプラスチックは、一般に機械的特性の面で、比較的に可撓性又は延性があり、また熱膨張率が典型的には２０〜８０ｐｐｍ／Ｋと高く、軟化点が典型的には１２０〜２６０℃と低い。
これに対して、上記積層体の製造に用いられる脆性材料、例えばガラス、ガラスセラミックス又はセラミックは、機械的に脆く、また一般的に熱膨張率が低く、軟化点が高い。ガラスの熱膨張率は典型的には約３．５〜１１ｐｐｍ／Ｋであり、また軟化点Ｔｇは典型的には５００〜７５０℃である。
【０００３】
前記のように２種の材料の物性が大きく異なるため、脆性材料とプラスチックからなる積層体を切断工具を用いて一回の操作で切断する方法又は装置は今までのところ見当たらない。すでに知られている方法及び装置は、それぞれ未加工の材料を切断することのみに関するものであって、複合材に関するものではない。
【０００４】
未加工の脆性材料、例えばガラス等を機械的に切断するために、例えばダイヤモンドカッター又は硬質金属製の小さいカッターホイールもしくは切断刃でガラス表面に筋を付ける（切り目を付ける）。このようにしてガラス表面に損傷を与えると、これがガラスの破断継目となり、引張荷重をかけることで制御されたようにこの破断継目に沿って亀裂が走る。ガラスに筋を付ける際に、切断工具にかかる垂直な力は、通常、ガラス厚さに応じた一定の値を超えてはいけない。さもないと、一般に制御できないガラスの破断が生じる(ハー．イェブセン−マーヴェデル（H.Jebsen-Marwedel）及びエル．ブリュックナー（R.Bruckner）編「ガラス工業製造欠陥（Glastechnische Fabrikationsfehler）」、シュプリンガー−フェルラーク社（Springer-Verlag）、ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、１９８０年、５７７頁以降、１２．７章、エフ．ケルクホーフ（F.Kerkhof）及びベー．ゲンスヴァイン（B.Ganswein）「ガラスの切断（Das Schneiden des Glases）」参照)。
【０００５】
従来の機械的切断の他に、熱的手段によって切断線に沿って応力を生じさせる方法が以前から知られている。例えばドイツ特許出願公開第１９７１５５３７Ａ１号は、レーザービームを使用して切断線に沿って熱機械応力を生じさせ、脆性材料製の平板状加工物を切断する方法及び装置を開示している。
さらに、マスクを使用するサンドブラスト法（特開平６−８１４５号）又は研磨剤を使用する水ジェット切断法（ドイツ特許出願公開第３５３３３４０Ａ１号）により未加工の脆性材料を切断する方法が知られている。
これに対して、未加工のプラスチックフィルムは、一般に、２枚の刃先の鋭い硬質金属の刃を互いに擦りあわせる剪断作用により、又は非常に鋭い切断ナイフもしくは切断ホイールを用いることにより、いずれも剪断力により切断される。
【０００６】
しかしながら、前記した方法は全て、前記したタイプの積層体、例えばガラス／プラスチック積層体の切断には適していない。剪断作用による積層体の切断は、薄いタイプのガラスを用いている場合にのみ可能であることは自ずから明らかである。しかしながら、ここでもまた、薄いガラスシートを剪断作用により切断すると、切断方向に直行するように制御できない脆性亀裂を生じてしまう。鋭い外科用メスのような切断ナイフによりプラスチックフィルムを切断することはできるが、ガラスを切断したり又はガラスに筋を付けることはできない。むしろ、ガラス面上ですばやく刃先が鈍くなるであろう。
【０００７】
ダイヤモンド又は小さな硬質金属のホイールを用いて切断する場合、上記のことから、制御できないガラスの破断を防止するために、負荷圧を所定の限界値よりも低く保つ必要がある。しかしながら、積層複合材のフィルムを確実に切断するためには、このように制限された切断工具の最大負荷圧は充分ではない。プラスチックフィルムを切断するためには、その可撓性のために、比較的高い負荷圧（又は垂直な力）が必要であるが、そのためにその一部によってまた制御できないガラスの破断が生じるであろう。
【０００８】
これらのことから、従来の機械的切断方法では１回の操作で前記積層体を切断することはできない。前記複合材を切断するための別の方法は一連の不利益を有する。
公知のレーザー切断法においては、レーザー及びそれに必要な光学的周辺装置のために装置の費用がかなり高いので、極めてコストが高くなる。蒸発し、又は熱分解さえした材料は、積層体上又は光学部品の上に堆積するであろう。
水ジェット切断法によると、水及び研磨剤により表面が汚れ、また水及び水に混じった研磨剤により表面欠陥が生じる。サンドブラスト法により切断を行なうと、同様に表面の汚れ及び積層体の表面欠陥が生じる。これらの方法では、通常さらに洗浄を行なうために費用がかかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
もし、従来の切断技術とできるだけ適合できる切断方法が得られれば、前記積層体、例えば薄いガラス／プラスチック積層体等を、既存の用途、例えばディスプレイ産業において薄いガラス基材に代わる代替材として導入することが著しく促進され、また付加的なコストが低く、所望により、既存のガラス切断装置で実施できる。
従って、本発明の目的は、脆性材料、特にガラス、ガラスセラミック又はセラミックとプラスチックからなる積層体を、切断工具を用いて切断する方法及び装置を提供することにあり、さらに、積層体をできるだけ１回の操作で切断できると同時に、精度が高くしかも輪郭が正確な切断並びに速い切断が可能となる方法及び装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、既存の切断方法と適合でき、付加的なコストを低くでき、さらに所望により、既存の切断装置で実施できる切断方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、脆性材料とプラスチックからなる積層体を一つの切断工具を用いて切断する方法であって、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して、プラスチックの粘度を低下させる工程、
上記一つの切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に切断工具を積層体のプラスチック面上に配置する工程、
切断線に沿って上記切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせる工程、あるいはさらに
筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかける工程、
を含むことを特徴とする上記積層体の切断方法が提供される。
【００１１】
さらに本発明によれば、脆性材料とプラスチックからなる積層体を一つの切断工具を用いて切断する装置であって、
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱してプラスチックの粘度を低下させる手段、
切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に積層体のプラスチック面上に配置できる上記一つの切断工具、
プラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせるために、切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせる手段、あるいはさらに
筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかける手段、
を有することを特徴とする上記積層体の切断装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の構成によれば、脆性材料とプラスチックからなる積層体、特に脆性材料の１面がプラスチックでラミネートされた積層体を、単一の切断工具を用いて１回の操作で有利に切断することが可能となる。
互いに向かって又は一方の後に他方が続くように案内される２つの切断工具を使用した場合、複雑かつ熟練を要する調整作業が常に必要となるが、本発明の場合そのような作業は必要ではない点で有利である。
【００１３】
プラスチックを確実に切断すると同時に、切断点における脆性破壊のために脆性材料に筋を付けるようにするためには、切断工具は積層体のプラスチック面上を案内されねばならない。
前記積層体の機械的切断における冒頭に記載した根本的な問題を解決するためには、プラスチックを切断するための切断工具の高い負荷圧を低くする必要がある。少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱することにより、プラスチックの粘度は著しく低下するので、切断工具の小さな負荷圧だけで既にプラスチックの切断には充分である。
脆性材料が薄い場合、この段階で切断線に沿って切断される場合がある。
筋を付けた脆性材料の破断強度まで切断線に沿って機械的応力をさらにかけることが必要な場合、例えば、筋を付けた部分で曲げることによって行なうことができ、応力により生じた亀裂伝播が切断線に沿って生じる。
【００１４】
脆性材料の両面がプラスチックでラミネートされた積層体を切断するためには、積層体の各プラスチック面を切断し、脆性材料のいずれか一方の面又は両面に筋を付ける。
この場合、両側に配置した２つの切断工具を用いる１段法、又は少なくとも１つの切断工具を用いる連続２段法により、プラスチックを切断し、また脆性材料に筋を付ける。この目的のために、少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱してプラスチックの粘度を下げる。加熱は、少なくとも、その時に切断工具を配置する積層体のプラスチック面に行なう。切断工具は積層体の一方のプラスチック面上に配置する。切断工具の積層体表面に対する負荷圧は調整可能である。切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせると、この面のプラスチックは切断される。
【００１５】
次に、積層体の反対側のプラスチック面上に、上記切断工具又は他の付加的な切断工具を配置する。切断工具の積層体表面に対する負荷圧は調整可能である。切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせると、プラスチックが切断され、同時に脆性材料に筋が付けられ、それにより機械的応力を生じさせる。必要に応じて、筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかける。
【００１６】
脆性材料の両面がプラスチックでラミネートされた積層体の切断を、プラスチックの切断及び脆性材料への筋付けが両側に配置された２つの切断工具を用いて行なわれる場合、好ましくは以下の工程により行なわれる。
少なくとも所定の切断線部分のプラスチックを加熱して、プラスチックの粘度を低下させる工程、
各切断工具の積層体表面に対する負荷圧を調整可能に各切断工具を積層体のプラスチック各面にそれぞれ配置する工程、
切断線に沿って切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせてプラスチックの切断と同時に脆性材料の片面又は両面に筋を付け、それにより機械的応力を生じさせる工程、及び必要に応じて、
筋を付けた脆性材料の破断強度を超えるように、切断線に沿って機械的応力をさらにかける工程。
【００１７】
この場合、２つの切断工具を、好ましくは直接対向するように配置し、そして積層体に対して切断線に沿って両者を同期的に動かす。
２つの切断工具を一方が他方を先導するように配置する場合、好ましくは積層体の一方のプラスチック面のみを切断する切断工具が、プラスチックを切断すると同時に脆性材料に筋を付ける切断工具を先導するように配置する。
【００１８】
プラスチックは、好ましくは輻射、特に赤外線及び／又はレーザーの照射及び／又は熱風噴射により加熱される。この場合、積層体全体を加熱することも可能である。
しかしながら、プラスチックの加熱は、加熱された切断工具、特にその加熱された下端部により行なうこともできる。この場合、プラスチックの加熱は、高温の切断工具を介して少なくとも切断線の領域への熱エネルギーの伝達のみによつても、また上記の加熱と共によつても行なうことができる。
プラスチックの加熱は、その軟化点以上になるように行なうこともでき、またその軟化点より低く、好ましくはその軟化点よりもわずかに低くなるように行なうこともできる。
【００１９】
所定の切断線に沿って切断工具を動かすか及び／又は積層体を動かして、切断工具と積層体の間に相対的な動きを生じさせることにより、加熱されたプラスチックを切断する。
さらに、同一の操作で、切断工具により脆性材料の表面に筋を付け、破断継目を作ることができる。複合材のプラスチック面はすでに切断されているので、引張応力により生じた割れが脆性材料の破断継目に沿って走ることで、積層体を確実に切断できる。この場合に達成できるプラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付ける際の切断速度は、従来のガラスの切断速度と同様である。
切断点における溶融したプラスチックフィルムのために、さらに、従来のガラスの切断において切断品質を良くするため及び切断工具のエッジ寿命を長くするためにしばしば使用されている、例えば水、グリコール又はプロパノ−ルのウェットフィルムの使用を省くことができる。
【００２０】
プラスチックを切断すると同時に脆性材料に筋を付けるに適した精巧な切断は、好ましくは、ダイヤモンドチップが取り付けられた切断工具により、切断ホイールにより、又は切断刃により達成される。
最も硬い鉱石であるダイヤモンドは、天然の又は人工的な切断エッジを用いるか否かに係りなく、特に際立ったこの特性から、切断工具に取り付けて積層体を切断するのに特に適している。
極めて硬質でしかも強靭な合金又はセラミックからなり、特にタングステンカーバイド及び／又はダイヤモンド含有焼結金属からなる切断ホイール及び／又は切断刃が好適に使用される。切断ホイールは、好ましくはくさび状にテーパが付けられ、またその外側端縁には良く磨かれた切子面が設けられている。
【００２１】
振動を生じさせると、切断工具、特にその下端部は、小さい振幅及び調整可能な周波数でその軸線方向の、そしてまた恐らくは横方向の振動をする。その結果、切断が改善される。切断作用の改善は特定の周波数には依存しない。しかしながら、周波数が高くなるほど、単位時間当たりの振動数が高くなる結果、良好な効果が得られることが明らかになった。超音波を使用することが好ましく、その高い周波数は比較的安価な手段により発生することができる。約１００ｋＨｚ以上の範囲の周波数は、比較的費用をかけたときにのみ所望の振幅で発生させることができる。超音波を生成するためには、変調器が好適に用いられ、例えば振動子結晶又は磁気歪変調器であり、例えば強交流磁界中にニッケル棒を導入する。超音波励起により生じた超音波は、１６ｋＨｚよりも高い周波数の平均音波を意味するものと理解される。本発明によると、周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ及び振幅が５μｍ〜４０μｍの音波が好適に使用される。この場合、切断方向に対して長手方向及び／又は横方向に、切断工具が横方向振動すれば、破断継目からプラスチックがより良好に引離される。このようにして、切断されたばかりのまだ柔らかいプラスチックが流れて結合することを防止することができる。切断工具がその軸線方向に振動すれば、プラスチックの切断と同時に脆性材料に筋を付けるのに必要な推力と支持力が低くなる。
【００２２】
本発明の構成は、切断品質を向上し、また制御できない脆性材料の脆性破壊の危険性を減少させる。その結果、加工性能がよくなり、また切断作業で達成し得る歩留りが改善され、あるいはまず第一に切断操作が可能となる。
本発明の方法及び装置は、脆性材料とプラスチックからなる積層体、特に薄い積層体を切断するのに適している。脆性材料は、例えばガラス、ガラスセラミック又はセラミックのシートからなり、プラスチックは、特に引掻保護フィルムに利用可能なプラスチックフィルム、好ましくはポリエチレン製又は吹付塗ポリマーフィルムの引掻保護フィルムである。
【００２３】
基本的に、本発明の方法及び装置は、脆性材料と、その粘度を切断工具で加熱することにより下げることができるプラスチックからなる積層体を切断するのに適している。適したプラスチックは、例えば熱可塑性樹脂であり、特に適したものは、例えばポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、オレフィンコポリマー、ポリエチレンナフタレン、ポリアリレート、ポリペンタジエン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。
この場合好ましくは、積層体のプラスチックの厚みは１μｍ〜３００μｍであり、脆性材料の厚みは１０μｍ〜３００μｍである。
【００２４】
脆性材料とプラスチックは、好ましくはお互いに接着剤層により接合されている。接着剤層の厚みは、好ましくは２μｍ〜５０μｍである。
他の方法として、押出法、注型法、スプレー法又はローラーコーティング法により、あるいはプラスチックフィルムをラミネートすることにより、プラスチックを脆性材料上に適用できる。
【００２５】
しかしながら、本発明の方法及び装置は、比較的厚い脆性材料、例えばガラス、特に平板状のガラス、ガラスセラミックもしくはセラミックと、プラスチックからなり、その脆性材料の厚みが好ましくは３０ｍｍまでである積層体を切断するのにもまた適している。
さらに、本発明の方法及び装置によれば、脆性材料が例えばシリコン、ゲルマニウム又は炭素である前記タイプの積層体もまた切断できる。
【００２６】
満足できる切断線を得るために、特に、満足のいく筋を付けるためには、切断工具の特定の配置が必要である。切断方向における切断工具の長手方向軸線と切断面の角度は、好ましくは５５〜７５度の範囲に調整可能である。特に好ましい角度は６５度である。
【００２７】
【実施例】
以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ本発明についてさらに具体的に説明する。
図１は、脆性材料２とプラスチック４からなる積層体１を一回の操作で切断するための好ましい装置を示している。図示の積層体１は、例えば薄いガラス／プラスチックの積層体であって、ガラスシート２は好ましくは１０μｍ〜３００μｍの厚さであり、またプラスチックフィルム４は１μｍ〜３００μｍの厚さであり、好ましくは互いに２μｍ〜５０μｍ厚の接着剤層３により接合されている。
【００２８】
加熱可能な切断工具５はガラス／プラスチック積層体１のプラスチック４の面上に配置でき、ガラス／プラスチック積層体１の表面に対する切断工具５の負荷圧は適当な手段、例えばバネ部材１３等により調整可能である。それぞれの負荷圧は実験により容易に決定することができ、一般に相当する厚みの未加工の脆性材料に筋を付けるのに要する負荷圧に相当する。加熱可能な切断工具５の下端部６には、くさび型のダイヤモンドが取り付けられており、特に精細なカットラインを生み出すのに適している。電気的加熱要素７により、切断工具５、特に好ましくはその下端部６は、各プラスチック４を切断するのに必要な温度にまで加熱できる。
【００２９】
電気的加熱要素７は、好ましくは加熱電圧装置８により制御され、自動温度監視及び制御は、特に好ましい態様においては、切断工具５の下端部６にできるだけ近接して取り付けられ、かつ加熱電圧装置８に接続されている熱電対９により行なわれる。このようにして、特定のプラスチック４を切断するのに必要な切断工具５の温度を設定し、また制御できる。
各プラスチック４を切断するために必要な切断工具５の温度又は少なくともその下端部６の温度は、切断中一定に維持することが好ましい。
【００３０】
切断工具５、特にその下端部６のそれぞれの温度も、同様に実験により容易に決定することができる。それぞれ切断されるプラスチック４の軟化点、又は軟化点よりも幾分高い温度を目安として用いることができる。この場合、それぞれ切断されるプラスチック４への必要な熱エネルギー伝達が行なわれるように、切断速度が速くなる程、切断工具５の温度、特にその下端部６の温度も全て高くできる。プラスチック４の粘度は、ガラス２に同時に筋を付けるのに必要な負荷圧を超えず又は殆ど超えない切断工具５による、プラスチック４の加熱によって下げられるべきである。
しかしながら、好ましくは輻射源、特に熱源、例えば赤外線及び／又はレーザーヒーター、又は熱風噴射源を含む手段（図示せず）により、プラスチックをそれ自体、少なくとも所定の切断線部分をさらに加熱することもできる。
本発明のさらに改良においては、加熱手段はプラスチックの局部加熱が少なくとも切断線に沿って生じるように案内される。加熱手段は、好ましくは切断工具と共に切断工具を先導するように案内される。この場合、上記手段は、両方共単独で、プラスチックの加熱のために（その時は切断工具による加熱は必要ない）及び加熱された切断工具による付加的な加熱のために用いることができる。
【００３１】
切断工具５は、サスペンション１４を介して、ガラス／プラスチック積層体１上の所望の所定の切断線に沿って切断工具５を動かすことができる案内部材１５に接続されているので、手動によっても、また機械によっても動かすことができる。
加熱された切断工具５を所定の切断線に沿って動かすことにより、プラスチック４は接着層３と共に切断され、それと同時に、その下に存在してプラスチック４と接合されているガラス２には筋が付けられ、それによって切断線に沿って機械的応力を生じ、薄い積層体の場合には切断される。
【００３２】
適当な場合、図示されていない付加的な手段により、切断線に沿って、ガラス２の破断強度を超えるまでさらに機械的応力をかける。すると、切断線に沿っての亀裂伝播、いわゆるガラスの破断が起きる。この場合、基本的には曲げ引張荷重をかけることにより、破断は筋を付けた線に沿ってその下に存在する微細な初期亀裂の連鎖を伴って起こる。
例えば、少なくとも切断工具５の下端部６を約２００℃まで加熱して、５０μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のプラスチックフィルムと接合する５０μｍ〜４００μｍ厚のガラスシートからなる平板状ガラス／プラスチック積層体を切断する。この場合、切断速度約１０ｍ／分に対して付加圧を約１Ｎに設定する。
【００３３】
本発明は、直線状の切断のみに限定されるものではなく、曲線状にも切断できる。
本発明の好ましい態様においては、切断工具５、特に好ましくはその下端部６は、切断工具５の軸線方向及び／又は横方向に（切断方向に対して長手方向及び／又は横方向に）超音波振動させることができる。その超音波振動の振幅は小さく、好ましくは５μｍ〜４０μｍであり、また超音波振動の周波数は、圧電変調器又は磁気歪変調器１０と連結要素１２により調整可能である。超音波の振動数は、関数発生器１１により調整でき、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の振動数で良好な切断を行なえる。
切断工具５は、好ましくは、切断面に対して垂直かつ平行な少なくとも１つの軸部材１６により切断方向に揺動（運動）するように設定できる。切断方向における切断工具５の長手方向軸線と切断面との角度は、５５〜７５度の範囲で調整され、好ましくは６５度である。
【００３４】
本発明は平板状積層体の切断にのみ限定されるものではなく、例として凸状複合加工物、例えばプラスチックでコーティングされた自動車用窓又はミラーのみでなく、さらにプラスチックでコーティングされた中空ガラスからなる複合加工物もまた有利に切断できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の方法及び本発明の装置は、既存の機械的ガラス切断方法と適合し、多くの経費をかけることなく既存の方法及び装置に組み込むことができる。本発明の方法及び装置は、脆性材料とプラスチックからなる積層体を、切断工具を用いて高速で一回の操作で切断することを最初に可能にしたものである。切断の精度及び正確性は、脆性材料又は未加工のプラスチックを切断するための公知の方法と一致している。
好ましい適用態様は、薄いガラス又はガラスセラミック／プラスチック積層体を切断することであり、ガラス又はガラスセラミックの厚みは好ましくは１０μｍ〜３００μｍであり、またプラスチックの厚みは１μｍ〜３００μｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１】脆性材料及びプラスチックからなる積層体を切断工具を用いて切断する装置の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  積層体
２  脆性材料
３  接着剤層
４  プラスチック
５  切断工具
６  切断工具の下端部
７  加熱要素
８  加熱電圧装置
９  熱電対
１０  圧電又は磁気歪変調器
１１  関数発生器
１２  連結要素
１３  バネ部材
１４  サスペンション
１５  案内部材
１６  軸部材
【図１】
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