いまさら聞けないガラス講座

ガラスの切断技術
三星ダイヤモンド工業（株）

留 井直 子Cutting Technology of Glass Sheet by Scribing and Breaking
Naoko Tomei
Mitsuboshi Diamond Industrial Co．
，LTD．

工程での適用例を紹介する。

１．はじめにガラスを切断する方法１）には，割断や固定砥
粒・遊離砥粒加工，物理的・化学的加工等の方

２．スクライビングホイールによる板ガラスの割断方法

法がある。一般的に用いられているガラスの切板ガラスの割断における模式図を図１に示

断方法には，切りくずを出す『研削切断（除去す。割断の工程は２つの工程からなっており，加工）』と，切りくずを出さない『曲げ割断（切スクライビングホイールにより「切りすじ（縦り折り）』の二種類に大別される。前者はブレー割れ）」とよばれる垂直クラックを形成するスドによる加工に代表され，後者はダイヤモンド）と，外力を加えるこ
クライブ工程（図１（a）

ポイント工具やスクライビングホイールによるとにより「切りすじ」に沿って垂直クラックを加工に代表される。以後，曲げ割断を単に『割ガラスの内部に向かって伸展させ，ガラスを分断』と記述する。

）がある２）。
離するブレーク工程（図１（b）

研削切断に比べ，切りくずを出さない『割刃先断』では，①ドライ加工である，②カーフロスが発生しない等の利点がある。このような利点

スクライブライン
垂直クラックから，特にスクライビングホイールを用いた割断 は，急 速 に 拡 大 し た Flat

PanelDisplay

ガラス
厚さ（FPD）用セルガラスの切断において，広く採用されている。
本稿では，スクライビングホイールによる板ガラスの割断について，その割断方法，スクライビングホイール，スクライブにより形成される垂直クラック等を説明した後，FPD の製造(a) ス ク ラ イ ブ 工 程(a) スクライブ工程(b)(b)
ブレーク工程ブレーク工程図１ 板ガラスの割断の模式図

３．スクライビングホイール
３−１．スクライビングホイールの形状と種類
スクライブを行う工具であるスクライビング〒５６６―００３４ 大阪府摂津市香露園３２―１２
TEL ０７２―６４８―５００８
FAX ０７２―６４８―５２０５E―mail : ntomei@mitsuboshi―dia．
co．
jp

ホイールについて説明する。図２（a）に最も一般的なスクライビングホイール（ノーマルホイール）の外観を示す。スクライビングホイー
３７NEW GLASS Vol．
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１１２ ２０１４(a) ノ ー マ ル ホ イ ー ル(b) ブ レ ー ク レ ス ホ イ ー ル 3 ）図２ 代表的なスクライビングホイールの外観

ルは，算盤珠（そろばんだま）形状をしており，図３に，各素材で製作したスクライビングホ

両側の斜面が交わる稜線部が刃先となり，ガライールの稜線部分を示す。どちらの素材も粒度ス表面と接触する。

６００番のダイヤモンドホイールを用いて，スク３）
は，ノーマルホイールの稜線に，図２（b）ライビングホイールの斜面の研削加工を行って所定のピッチで溝を加工することにより，所定い る。図３（b）の PCD で は，図３（a）の 超の高さの突起を微細に設けたブレークレスホ

硬合金に比べ，研削加工の加工痕がつきにくイールと呼ばれるホイール（例えば，三星ダイ

く，斜面の表面粗さと稜線の粗さ（凹凸）が小Ⓡ

ヤモンド工業㈱製 Penett ）である。ブレークレスホイールについては，５章以降で詳細に述さくなる。
これらのことから，スクライビングホイールべる。

素材の違いにより，価格と耐久性が異なるだけ

３−２．スクライビングホイールの素材でなく，斜面の表面粗さと稜線粗さ（凹凸）もスクライビングホイールの素材は主に，超硬異なるため，スクライブする板ガラスの種類や合金ならびに焼結ダイヤモンド（以後，PCD=製品用途に合わせてホイール素材を選択する必Poly Crystalline Diamond とする）が用いられ要がある。

る。超硬合金と PCD を比較すると，超硬合金

３−３．スクライビングホイールの選定の方は低価格で，PCD の方は耐久性が高い傾

図４に，板ガラスの種類・板厚とホイール外径・角度の関係を示す。スクライブ工程では，向がある。

Ry = 2.21 μm(a) 超 硬 合 金 製

Ry = 1.42 μm(b) PCD 製

図３ スクライビングホイールの稜線部分

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１１２ ２０１４6φ

5φ

ホイール
角度

ホイール
外径4φ

3φ

2.5φ

2φ
100° 105° 110° 115° 120° 125° 130° 135° 140° 145° 150° 155° 160°

ホイール角 度
白板： 0.1mmt
白板： 0.4mmt

ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 0.4mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 0.55mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 0.7mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 1.1mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 2mmt

ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 3mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 5mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 8mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 10mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 15mmt
ｱﾙｶﾘｶﾞﾗｽ： 19mmt

図４ ガラス種類・板厚とホイール外径・角度の関係４）

板ガラスの種類や板厚によって，スクライビン

塑性変形域グホイールの形状，特に外径と角度を選択する

リブマークことが重要である。一般的には，板ガラスの板厚が厚くなるほど，ホイール外径と角度は大き

ν: ニューなものを選定する。

垂直クラック４．スクライビングホイールにより形成される垂直クラック
スクライビングしたガラスの切断面を図５に示す。スクライビングホイールにより形成され垂直クラック先端

る垂直クラックを観察するため，紙面の奥行き方向にスクライブした後，直交する方向にスクライブ・ブレークし，ガラスを分離した。

図５ スクライビングしたガラスの切断面分離したガラスの切断面を観察したところ，
板ガラスの表面から，ガラス内部に向かって垂らにその下には，ν（ニュー）と呼ばれる垂直直クラックが伸展していることがわかる。さらクラックが伸展している。にガラスの表層を詳細に観察すると，スクライ

これらより，スクライビングホイールで形成ビングホイールが接触したことにより形成されされる垂直クラックは，リブマークと ν（ニた塑性変形域がある。塑性変形域の下にはリブュー）と呼ばれる２種類のクラックからなってマークと呼ばれる垂直クラックが形成され，さいることがわかる。
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鋭角なものにすると，水平クラックが発生する

５．ブレークレスホイールによる垂直クラック）。さらに，同じ刃先角度（１１５°）で（図６（b）

図６は，ノーマルホイールとブレークレスホと，水平クラックがガラス表層で剥離する（図イールで形成される垂直クラックを比較したもスクライブ荷重を６N から１４N に増加させる
６（c））
。のである。ノーマルホイールでスクライブした）
図６（d）は，ノーマルホイール（図６（c）），水平クラックを発生させず場合（図６（a）と同じ条件で，ブレークレスホイールを用いてに得られる垂直クラックの深さはガラス厚さのスクライブしたものである。水平クラックやガ５）
６）

１０〜１５％ 程度である。

ラス表面の剥離はなく，垂直クラックがガラスガラスのスクライブ工程では，チッピング（ガラス表面に発生するカケ）や水平クラックの厚さの８０％ 以上に達していることが確認できる。

を発生させないことが要求される。チッピング

つまり，ノーマルホイールでは，刃先角度やや水平クラックが発生すると，後のブレーク工スクライブ荷重を変化させても，水平クラック程で垂直方向に亀裂が伸展しにくくなることやガラス表面の剥離なしに垂直クラックを深くや，スクライブ後に水平クラックが伸展するこ伸展させることはできない。一方，ブレークレとで，ガラス表層が剥離して加工品質が低下すスホイールでは，ホイール稜線に所定のピッチるためである。

で突起を設けることにより，ノーマルホイールノーマルホイールを用いて，垂直クラックをでは実現できないスクライビングが可能となった。

0.7 mm

深くするために，刃先角度を１２５°から１１５°と(a) 125° 6N(b) 115° 6N(c) 115° 14N(d) 115° 14N
ノーマルホイール
ブレークレスホイール

図６ 各ホイールにより形成される垂直クラックの比較（ガラス： 無アルカリ t０．
７mm）

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６．ブレークレスホイールによる FPD
セルガラス切断

クレスホイールを用いた切断方法では，ガラスの厚さの８０％ 以上に達する深い垂直クラックを形成できるため，ブレーク工程の省略が可能

図７は，ノーマルホイールおよびブレークレとなり，それに伴って反転工程も不要となっスホイールを用いた FPD 用セルガラスの切断た。さらには，上下のガラスを同時にスクライ方法である。図７（a）のノーマルホイールをブすることが可能となった。

用いた切断方法では，スクライブ後にガラスをこれを基本コンセプトとした FPD 用セルガ反転させ，ブレークする工程が必須である。そラスの上下同 時 切 断 と い う 新 し い 生 産 技 術のため，ガラスサイズが約１０００mm 以上と大が，２００２年に初めて実用化された。現在では，きくなった際，これらの工程でガラスの破損や大型ガラスを扱う製造ラインにおいて，ブレーセルギャップムラの発生等，問題が発生した。

クレスホイールを搭載したセルガラス切断装置

それに対して，図７（b）に示すようにブレー

1. A面スクライブ

A面
B面

2. 反転

A面
B面

S

3. A面ブレーク

A面
B面

B

4. B面スクライブ

A面
B面

S

5. 反転

A面
B面
A面
B面

6. B面ブレーク
7. 分離

1. AB面同時スクライブ
AB面同時スクライブ

A面
B面

B
A面
B面

(a) ノ ー マ ル ホ イ ー ル

は不可欠のものとなっている。

2. 分離

A面
B面

(b) ブ レ ー ク レ ス ホ イ ー ル

図７ 各ホイールによる FPD 用セルガラスの切断方法

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７．ブレークレスホイールにおけるクラック伸展挙動７）（a））では，スクライビングホイールが通過し０秒後も垂直クラックの深さは変化しなかた１．
った。

ここでは，ブレークレスホイールにおける垂一方，ブレークレスホイールによるスクライ直クラックの伸展挙動を理解することを目的と）では，スクライビングホイール
ブ（図８（b）

して，高速度カメラを用いた動的な観察を行っの通過直後から垂直クラックの伸展が確認さた結果について紹介する。図８に高速度カメラ

０２秒後にはガラス厚さのおよそ６０％ にれ，０．

により観察した結果を示す。図８において，白０秒後には垂直クラックが達した。その後，１．

いライン上の垂直クラック先端位置を矢印で示ガラス厚さのおよそ８０％ まで伸展することがしている。

わかった。

ノーマルホイールによるスクライブ（図８0 sec

0.01 sec

0.02 sec

0 sec

0.01 sec

0.02 sec

0.1 sec

0.1 sec1 sec

1 sec(a) ノ ー マ ル ホ イ ー ル 2φ -125°(b) ブ レ ー ク レ ス ホ イ ー ル 2φ -115°

図８ 高速度カメラによる垂直クラックの伸展過程観察
７mm，スクライブ荷重：１１N，スクライブ速度：１００ mm／s）（ガラス：無アルカリ t０．

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８．おわりに−最近の板ガラス切断への市場要求−
本稿では，スクライビングホイールによる板ガラスの割断について，その割断方法，スクライビングホイール，スクライブにより形成される垂直クラックなどを説明し，また，FPD 製造工程での適用例についても紹介した。詳細については引用文献を参照されたい。
最近では，携帯電話やスマートフォンの普及により，小型 FPD 製品の多くは，ガラス切断後のガラス端面強度（抗折強度）が要求される。
このような市場要求を満たし，かつ高い量産性を兼ね備えたスクライビングホイール「APIO®
８）（三星ダイヤモンド工業㈱製）」が開発され，小型 FPD 製品の切断に広く使用されている。

９．引用文献１）伊 勢 田 徹：ガ ラ ス 工 学 ハ ン ド ブ ッ ク，
朝 倉 書 店，
（１９９９）３９２２）今中治：硬脆材料の割断加工の歴史，
砥粒加工学会誌，
４５，
No７（２００１）３３３３）三星ダイヤモンド工業：特許３０７４１４３４）三星ダイヤモンド工業株式会社総合製品カタログ，（２０１２）１５
５）三宅泰明：FPD ガラス基板の切断技術，
砥粒加工学
会誌，
４５，
No７（２００１）３４２６）小野俊彦：Study on LCD Glass Substrate Cutting
using Scribe and Break Method，長岡科学技術大学
学位論文，
March（２００１）４１７）留井直子，
前川和哉，若山治雄，
冨森紘：ブレークレ
スホイールによるスクライビングに関する研究―第１報：高速度カメラを用いたクラック伸展の観察―，砥
粒加工学会誌，
５３，１１，（２００９）６８４
８）三星ダイヤモンド工業株式会社ホームページ，
http ://www．
mitsuboshidiamond．com/

今後も，FPD 製品をはじめとしたガラス製品の技術革新とともに，市場要求の多様化・高度化に対応するため，スクライビングホイールやスクライブ技術の研究開発が必須であると考えている。

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