JPH08217478A - 熱軟化によるガラス管またはガラス板の切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄いガラス板およびガラス管の改良された加
熱軟化による切断方法を提供する。 【解決手段】 薄い壁のガラス管または壁厚０．２ｍｍ
以下のガラス板を熱軟化により切断する方法であり、か
かるガラスは０．４ｍｍ以下の幅で軟化させ、その軟化
領域は引張って０．０５ｍｍ以下の壁厚とし、さらに引
張領域を加熱して切断する。

Description

【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 ６６０４
８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０．０５ｍ
ｍ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０．０３ｍ
ｍ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０．０３ｍ
ｍ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／ｃｍ^２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ＣＯ_２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ＣＯ_２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０．５
ｍｍ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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595175817 Ｔｈｅｏｄｏｒ−Ｓｃｈｍｉｄｔ−Ｓｔｒ ａｓｓｅ 25，Ｄ−95448 Ｂａｙｒｅｕ ｔｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 ウーラ トリンクス ドイツ国、ディー−95666 ミッタータイ ヒ ビーザウエル シュトラセ 23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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０．０５ｍ
   ｍ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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。