JP2004505881A - 個々のガラス板を製作するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、個々のガラス板を製作する方法と装置に関する。携帯電話又はフラットスクリーンのような電子装置では、最小厚（１００μｍのレンジ）と高品質が要求される。
本発明の目的は十分に経済的な方法で十分な経済的な方法で十分な品質、つまりは最小損品率及び高度のプロセス安定性でガラス板を提供することである。このため、ガラスストリップ（１）は引き抜きの直後、被覆設備（４１）で保護層が設けられることによって、ガラスストリップ（１）に対する機械的安定性を付与し、偏向装置（５）で偏向される前に表面を保護する。偏向の後、ガラス帯は切断設備（６）で個々の板に切断される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に電子デバイス用の個々のガラス板（円板を含む）を作成するのに当たって、ガラスストリップを垂直下方に引っ張り、このガラスストリップを保護層で被覆し、保護層を乾燥及び／又は架橋し、ガラスストリップの方向を変換し、そしてガラスストリップを切断して、作成する方法に関する。更に本発明は、ガラスストリップを垂直下方に引っ張ることにより、特に電子デバイス用の個々の板を作成する装置にも関する。
本発明の方法によって作成された個々のガラス板は、電子デバイス用の基板、例えば、携帯電話のディスプレー、フラットディスプレースクリーン、コンピュータの大容量メモリー、に使用される。更に個々のガラス板は、ガラスキーボード用の基板、あるいは、ガラス−金属積層用又はガラス−プラスチック積層用の基板として使用されることもできる。
【０００２】
【従来技術】
これらの製品の表面の物理的性質に関しては、高度の要求があり、例えば、厚み安定性、厚み分布、表面の起伏度（粗度）又はすじあと（ｓｔｒｅａｋ）について要求される。高度の要求は、表面のクリーン度、表面の無傷さ、及び内部品質についてもなされる。更にその上、基板の耐破壊性や軽量性が保証されねばならない。ガラス基板は、２００〜３０００μｍが採用される。大きな結晶傾向、異常な粘性特性、及び、高いプロセス温度の特別なガラスや、ガラスセラミックも使用されることがある。
【０００３】
前記のような用途の為の材料は、大量生産されるから、これらのガラス板は、対コスト的に有効に生産されねばならず、例えば、高いプロセス安定性、大きい処理量、及び僅かな損品が望ましい。大きい処理量は、大きい引っ張り速度と大きいストリップ幅によって達成され、又、わずかの損品は、幅狭の縁部及びガラス内に予め見つけられた欠陥に沿っての適切な切断によって最小限とされる。個々のガラス板の製作は、最終仕上げの際の、コストのかかるプロセス段階でも適正化され、例えば、研磨や磨きが、省略されたり、少なくされる。
高度のプロセス安定性は、もしガラスストリップが製作中に裂けなかった場合に達成される。ガラスストリップが裂けた時には、生産設備はガラス粒子によって汚染されてしまい、そのため、表面のクリーン度に関する要求は最早満足されない。このようなガラス粒子は又、ガラスストリップの表面を傷つけ、耐破壊性を減少させるから、ガラスストリップの更なる裂けを引き起こす。それ故、ガラスストリップが裂けた時には、生産設備全体がクリーンにされなければならない。この結果、生産は数時間に亘って中断されねばならない。
【０００４】
ＤＥ３６１５２７７Ａ１によれば、フラットガラスは、耐引っ掻き性のスプリンター（耐引裂）被覆がなされる。フロート法又はキャスティング法に基づく製作の直後であって、未だ冷却区域にあるガラスストリップに、その上で溶ける合成樹脂粉が適用される。機械的な安定性を増すために、基部層と、更に耐引っ掻き性のあるカバー層が適用される。このように被覆されたガラスストリップが室温まで冷却された後、ガラスストリップは、個々のガラス板へと分割される。しかしながら、このＤＥ３６１５２７７Ａ１の開示は、電子デバイス用の個々の板には容易に適用できない。何故なら、後者は違う特性を有するから、質的に異なった要求が満足されねばならないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電子デバイス用の個々のガラス板の製作方法及び装置であって、最小の損品と高いプロセス安定性のもとに、十分な品質の個々のガラス板を生産することのできるものを提供することにある。
【０００６】
【解決手段】
この目的は請求項１による方法と、請求項１２による装置によって達成される。
【０００７】
ガラスストリップの引っ張りの直後のかつそれが十分に冷却された後、このガラスストリップは垂直位置で、表面を保護するための保護層で被覆される。この保護層は、粒子による汚染を防ぐと共に、表面のダメージを防ぐためのものである。既に存在した傷は、この被覆によって是正される。それは更にスプリンター保護として用いられ、ガラスストリップの耐破壊性を増大する。
粘性に応じて、被覆材料は、ローラがけ、噴霧、又は他の適切な方法によってもたらされる。被覆材料に応じて、乾燥及び／又は架橋が続いてなされる。これは、赤外線放射装置、温風ドライヤー、又は紫外線照射装置等によって補助されることができる。
【０００８】
保護層は、例えば補助的な熱の付与又は放射によってガラスストリップ上で、乾燥及び／又は架橋される。ある圧縮応力がその際ガラスストリップの表面上に生じる。この圧縮応力は、付加的にガラスストリップの耐破壊性を増大する。収縮は又、適切な被覆材料の適切な選択によっても影響される。合成樹脂材料は、特に最も種々の収縮特性を持っている。一つの有効な手法としては、収縮によって作りだされた圧縮応力は、方向の変換の際に生じる張力を補償すべきである。破壊可能性、特に方向変換の際のそれは、もし収縮が最適化されたら、劇的に減少する。
保護被覆手段によって達成されるガラスストリップの耐破壊性は、プロセス安定性を増加するだけではない。それは被覆されないガラスストリップよりも方向変換を小半径でするようにできる。これによって、プロセス用の設備は、より少ない空間にする設計が可能である。
【０００９】
本発明によれば、ガラスストリップは、被覆、ならびに乾燥及び／又は架橋に続いて、垂直位置から水平位置へと変換される。ガラスストリップのこの方向変換は、切断、特にサイズ切断の間、予め規定された生産公差を維持するのに必要である。
切断は、公知の傷付け後の破断、又は、レーザー切断によってなされる。
＜０．７ｍｍ厚のガラスストリップでは、＜１ｍの方向変換半径で十分であることが知られている。０．７〜２ｍｍの間の厚さのガラスストリップでは、ガラスの破壊を増加させることなく、１〜２．５ｍの方向変換半径を選ぶことが可能である。
【００１０】
好ましくは、合成樹脂材料が被覆材料として採用される。これに関連して、各用途に関連した個々のガラスの設置時に先だって再度取り除くことのできる合成樹脂材料を使用することが特に好ましいことが見出された。
平均分子質量が＞５５０００ｇ／ｍｏｌ及び加水分解度が＞９５％のポリビニールアルコールが特に有効である。この被覆は、温度が５０度以上の水で洗浄することにより除去されることができる。一方では、このポリビニールアルコールの水による除去は、ガラスの破壊性が非常に低いため、非常に簡単ではあるが、他方では、被覆が完全に除去されるから、非常に完全なものである。この除去の直後には、ガラスストリップの冷却の際の表面品質が維持されているから、このように保護された個々のガラス板では、最終組立に先立つ後事的な磨きが省略されることができる。このことは、個々のガラス板をディスプレイ用に使用する時に、特に重要である。
【００１１】
方向変換に先だって被覆されることができるので、このガラスストリップは、方向変換の間、通常のように縁部で保護されることができるばかりではなく、これら縁部間のセンター領域、いわゆる正味領域、においても、これによって表面品質が損なわれることなく支持されることができる。プロセス安定性は、これによって増大されることができ、広い幅、特に＞１ｍのガラスストリップの水平位置においても、安全にプロセスを遂行することができる。
ガラスストリップは被覆されるので、縁部の切断の間、及び／又はそれを切断するか、最終サイズに切断する時にも、表面の品質を損なうことなく、正味領域で支持することが可能である。
【００１２】
好ましい実施態様では、最終寸法への切断は直接的になされる。
好ましい実施態様では、ガラスの品質は、ガラスストリップの下方冷却点下の温度、好ましくは２００°Ｃ以下、への冷却直後にオンライン的になされる。このプロセスにおいては例えば、ガラスストリップの厚さ、横方向の厚さ分布、表面起伏度としてのすじあと、ガラスの内部品質（例えば泡とか混入物）を調べることができる。この情報は、例えばホットモールディングプロセスを制御するのに使用される。
更に本発明によれば、オンライン的な測定結果が、切断に使用されるので、最適な切断がなされる。これらは好ましくは記録され、これらの記録は切断プロセスを制御するのに用いられる。このような切断の最適化によって生産量が著しく増大する。
本発明による方法の有利性は、もし全てのプロセスステップがシーケンス的に為された時に特に効力を発揮する。
【００１３】
本発明による装置は、被覆装置、並びに乾燥及び／又は架橋装置が方向変換装置の上流にあることが特徴である。被覆装置は、例えば被覆を噴霧するためのノズル、又は塗布するためのローラを有することができる。乾燥のためには、乾燥及び／又は架橋装置は、赤外線放射装置又はホットドライヤーを、又、架橋のためには，ＵＶ照射装置を有することができる。プロセスにおいては、種々の装置が組み合わされることができる。
一つの好ましい実施態様においては、この装置はガラスストリップをその縁部で、たとえ広幅のストリップであってもその縁部で、支持する方向変換装置を有している。これらの手段は好ましくはローラーコンベヤーである。これはガラスストリップの方向変換の際のプロセス安定性を増大し、たとえストリップが広幅であっても安全なプロセスを遂行させる。
【００１４】
少なくとも一つのローラーコンベヤーを枢動可能に実施することが特にこのましい。この場合、それは一つの位置では、ストリップの方向を変換させ、もう一つの位置では、方向変換装置を切断装置から離れるものとするようにすべきである。これは例えばプロセスを立ち上げる時に有利である。ガラスストリップの最初の数メーターが引き出された時、この最初のローラーコンベヤーは、方向変換装置を切断装置から離す位置にある。かくして、ガラスストリップの方向は変換されないものの、例えばガラス破断装置に対して垂直な位置に案内され、そして破断される。このローラーコンベヤーは、切断装置を方向変換装置から離すから、破断されたガラスストリップが切断装置を汚染することが防止される。プロセスが立ち上がった後、即ちガラスストリップが必要な品質基準に至った後、少なくとも一つのローラーコンベヤーは、他方位置へと枢動され、そこでガラスストリップの方向は垂直から水平とされ、切断装置へと供給される。
同様に、ガラスストリップを少なくとも一つの切断装置に対して、縁部と正味領域（縁部の中間に位置する領域）で支持するための手段を用意することが有利であることが見出された。これによって、特に分離及び仕上げの際、プロセス安定性を増大することが可能となる。これらの支持手段は、好ましくは、ローラー又は移動ベルトとして実施される。エアーノズルも又考えられ、これはガラスストリップをエアークッション上に浮かすものである。
【００１５】
一つの好ましい実施態様では、引っ張られかつ十分に冷却されたガラスストリップは、最初に一つの測定装置を通る。この測定装置は、ガラスの品質を測定するために使用される。この測定装置は、幾つかの測定ユニットからなり、各々は異なった特性を測定する。例えば、一つの測定ユニットガラスストリップの厚さと横方向の厚さ分布を測定し、他のユニットは、泡や封入物によってガラスの内部品質を決定し、又更に表面起伏度としてのすじあとを測定する。
オンライン測定装置及び切断装置は好ましくは結合されていて、それによって測定情報は切断装置を制御するために使用することができる。このため、オンライン測定装置は、ガラスの欠陥に応じてガラスストリップにマーキングを行う。この場合、切断装置はこれらのマーキングを読みとるための測定ユニットを有している。これらのマーキングによって提供される情報は切断装置を制御するために使用される。
別の実施態様においては、これらオンライン測定装置及び切断装置は互いに評価及び／又は制御装置によって接続される。ここで評価及び／又は制御装置はオンライン測定装置及び／又は切断装置に一体化されることができる。このようにすれば、ガラスストリップの外側のマーキングは完全になくすることができる。しかしながら、これらのマーキングは用意されたままとすることができ、そして切断プロセスを最適化するための付加的な情報が、オンライン測定装置から評価及び／又は制御装置経由で切断装置へ伝えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら、より詳細に説明する。
本発明に基づく一つの装置が断面図である図１に模式的に示されている。サイズ的には、この装置は三つの階を占めており、３階９３には冷却縦穴２１が、２階には引っ張り装置２２、測定装置３、被覆装置４１、及び乾燥装置４２が、１階９１には方向変換装置５、切断装置６、及びコンベアーベルト７が、備えられている。破断されたガラスの貯蔵所８２が地下に位置している。
図示していないガラスの溶融端が３階９３の上方にあり、それが引っ張り設備２に続いている。この引っ張り設備２の内、２階９２に位置する冷却縦穴２１及び引っ張り装置２２のみが図示されている。垂直下方に引っ張られたガラスストリップ１は、縦穴２１内に導かれ、そこでそれは約２００°Ｃに冷却される。ガラスストリップ１がこの冷却縦穴を出ると、最下位の引っ張り装置２２を通る。このガラスの品質は、ガラス引っ張り装置２２の直下の測定装置３によって決定される。このため、ストリップの方向に直角方向の厚さ分布が決定される。泡や封入物が検出されると共に、表面起伏度（又は粗度）としてのすじあとが測定される。ガラスストリップの欠陥部分には、マーキングが用意され、それは切断装置６２内に配置された測定ユニットで読みとられ、切断の制御に用いられる。更に、このように測定されたデータは、直ちに図示されていない評価及び制御装置において評価され、切断装置６２の制御に使われる。ガラスストリップ１の品質がチェックされた後、このガラスストリップ１は、被覆ユニット４１において、その両面にポリビニールを噴霧される。
【００１７】
このためには、分子量１５００００ｇ／ｍｏｌ及び加水分解度が９９％のポリビニールアルコールが使用される。それは４％水溶液で２８±０．５ｍＰａの粘性を有する。これは次のようにしてもたらされる。重量で１部のポリマーパウダーが、１９部の冷たい脱イオン水に入れられる。このサスペンジョンは、湯浴中で攪拌されつつ９０°Ｃまで加熱され完全に溶解される。全てが溶解した後、それは攪拌されつつ室温まで冷却される。両面への被覆は、７０°Ｃまで加熱された溶液を、７０°Ｃに加熱された空気と共に，１．５ｍ／ｍｉｎの引っ張り速度において、噴霧する大容積／低圧法によって行われる。ノズル径は、約０．９ｍｍ、噴霧空気圧は、約５．５ｂａｒである。このポリマー溶液は、ノズルに約０．４ｂａｒで供給され、１．５ｍの、噴霧されるべきガラスストリップ幅では、流量は約１６ｍｌ／ｍｉｎである。被覆の乾燥は、乾燥ユニット４２において、乾燥プロセスを加速するためガス赤外線放射装置によってなされる。＜６０秒の乾燥時間が達成される。例えば、ガス暗色放射装置によって発生された３〜１０μｍの波長の放射が特に望ましいことが見出された。代替案としては、電気的な加熱器の使用の可能である。乾燥の後は、被覆の厚さは約５μｍである。ガラスストリップの厚さ自体は、０．７ｍｍである。
【００１８】
この乾燥プロセスに続いて、ガラスストリップの方向は、方向変換装置５によって垂直位置から、水平位置へと変換される。この工程においては、半径１ｍの方向変換半径が維持される。プロセス安定性を増大するために、多数のローラーからなるローラーコンベアー５１が用意されており、この上にガラスストリップがその全体幅、即ち、縁部間の正味部分においても、乗っている。
方向変換装置５のローラーコンベアー５１は、プロセスの立ち上がりの際は、外側に枢動されている。ガラスストリップ１は、破砕ガラス貯蔵室８２に導かれ、そこでガラス破断機８３で破断される。ローラーコンベアー５１が枢動された後のため、サイズに切断する領域は、引っ張り縦穴から分離されている。これによって立ち上がりの際、サイズへと切断する領域はガラス粒子での汚染が防止される。
【００１９】
品質の制御がガラスストリップの方向変換の後にのみなされる公知の方法及び装置に比較して、本発明による方法及び装置は、立ち上がりプロセスを短縮している。何故なら、既に早期の段階で、生産プロセスを実施するための十分なガラス品質を決定することができ、かつ、ホットモールディングを安定化のために生産プロセスに一致して制御する事が可能であるからである。
ガラスストリップ１を水平方向に導いた後、ローラー５２によって支持されたガラスストリップ１は、公知の小さな切断輪６３を備えた公知の切断装置６１を通る。この公知の切断装置６１は、立ち上がりプロセスの際だけ用いられる。この後、ガラスストリップ１は、レーザー切断装置６２へ供給される。レーザー切断装置６２の最初のレーザーユニット６４は、ガラスストリップ１の両端縁部を切り離し、第２のレーザーユニット６５はそれを最終サイズに切断する。このプロセスにおいて、ガラスストリップ１及び分離されたガラス板は、その正味の領域を移動ベルト７１によって支持される。分離された個々のガラスはこの移動ベルト７によって包装ステーションに運ばれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の模式図である。

Claims (22)

1. 特には電子デバイス用の個々のガラス板を製作する方法であって、
   ガラスストリップを垂直下方に引っ張ること；
   ガラスストリップが下方冷却点より下がった後に、ガラスストリップを保護層で被覆すること；
   保護層を乾燥及び／又は架橋し、ガラスストリップ上に収縮させること；
   ガラスストリップの方向を変換すること；
   ガラスストリップを切断すること；
   の段階による方法。
2. ガラスストリップの厚さは＜０．７ｍｍであり、方向の変換は＜１ｍである請求項１記載の方法。
3. ガラスストリップの厚さは０．７ｍｍ〜２ｍｍであり、方向の変換は１ｍ〜２．５ｍである請求項１記載の方法。
4. ガラスストリップは合成樹脂材料で被覆される請求項１記載の方法。
5. 平均分子質量が≧５５０００ｇ／ｍｏｌで加水分解度が≧９５％のポリビニールアルコールが被覆に用いられる請求項１又は２記載の方法。
6. 方向変換の間、ガラスストリップは両縁部とそれらの中間部とで支持される請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 切断の間、ガラスストリップは両縁部とそれらの中間部で支持される請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 切断は、最終的寸法に切断することである請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. ガラスの質が、ガラスストリップが下方冷却点より下になって、それが被覆される前にオンラインで測定される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 切断は、前記測定を考慮してなされる請求項９記載の方法。
11. 前記測定を考慮してガラスストリップに印が付与され、切断はこの印を元になされる請求項９又は１０記載の方法。
12. 特には電子デバイス用の個々のガラス板を製作するためにガラスストリップ（１）を垂直下方に引っ張ることを含む装置であって、被覆装置（４１）、乾燥及び／又は架橋装置（４２）、方向変換装置（５）、及び切断装置（６）を有し、該被覆装置（４１）及び乾燥及び／又は架橋装置（４２）は、該方向変換装置（５）の上流に配置されている装置。
13. ガラスストリップをその両縁部及びそれらの中間部で支持する手段（７２）が方向変換装置（５）に設けられている請求項１２記載の装置。
14. 該手段（７２）は、少なくとも一つのローラーコンベアー（５１）である請求項１３記載の装置。
15. 該ローラーコンベアー（５１）は、一方の位置ではガラスストリップ（１）の方向を変換し、他方の位置では方向変換装置（５）を切断装置（６）から分離するように枢動可能である請求項１４記載の装置。
16. ガラスストリップ（１）をその両縁部及びそれらの中間部で支持するための手段（７２）は、切断装置（６）内に用意されている請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 該手段は、ローラ（７２）、移送ベルト（７１）、又は空気ノズルである請求項１６記載の装置。
18. オンライン測定装置（３）が被覆装置（４１）の上流に配置されている請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 該オンライン測定装置（３）が制御の目的で切断装置（６）に結合されている請求項１８記載の装置。
20. 切断装置は、測定ユニットを有している請求項１８又は１９記載の装置。
21. 評価及び／又は制御装置が用意されていて、オンライン上の測定装置（３）を切断装置と結合している請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 切断装置（６）は、切断のための少なくとも一つのレーザー（６４，６５）を有する請求項１７〜２１記載の装置。