JP2015501266A - 静電的に固定されたガラスロール、その作製方法および装置 - Google Patents

Abstract

交互層を成して配置された、ガラスリボン（２０）とインターリーフ材（４０）とのロール（１０）であって、このときインターリーフ材の層が、隣接するガラスリボンの層に静電気力で固定されたものであり、この静電気力は、このインターリーフ材とガラスリボンとの間で滑りを生じさせるのに、静電的に共に固定されていないときにインターリーフ材とガラスリボンとの間で滑りを生じさせるために必要となるせん断力の、１０倍以上のせん断力を必要とするような値のものである。ロールを巻回および解く方法の他、ガラスリボンとインターリーフ材とをロールに巻回する装置がさらに開示される。

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１１年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／５５３，３６０号の優先権の利益を主張するものである。

本発明は、ガラスのロールと、さらにガラスを巻く方法および装置に関する。より具体的には、本発明はインターリーフ材と共に巻回されたガラスリボンのロールと、さらにこれらを共に巻く装置および方法に関する。

ガラスは連続したリボンとして形成されるが、冷却されて固化するとすぐに、典型的にはシートに分割される。近年の−例えば、電子ペーパーの前面基板、太陽電池モジュールの保護カバーシート、タッチセンサ、固体照明、および電子機器での−製品動向により、ますます薄いガラスを要求する声が高まっている。しかしながら、ガラスの厚さが減少し続けるにつれ、シートはより柔軟になる。これがハンドリングの観点から、特に０．３ｍｍ以下のガラスに対して課題をもたらしている。従って、ハンドリングを助ける手法として、薄型ガラスをロールに巻回することが試みられてきた。しかしながらガラスにはいくつかの特有の特徴があり、このため巻回プロセスの実施を成功させる上で課題が生じている。

まずガラスのエッジの「ビード」は、その形成されたままの状態で、ビード間の一定厚さのエリアよりもかなり厚くなっている。第２に、ガラスは表面の欠陥に極めて敏感である。こういった欠陥は、亀裂を生じさせ、また破損に繋がる、応力点を生じさせる。すなわち、スプール巻きの材料のロールでは、その表面と表面とを直接接触させることは典型的であるが、これはガラスでは望ましくない。これらの最初の２つの特性による課題は、巻回時にガラスリボンの層間に種々のインターリーフ材を使用することによって既に対処されている。

第３に、本開示の主題の発明者らが気付き、また−薄型の、すなわち厚さ０．３ｍｍ以下のガラスリボンを巻回するときの影響の観点で−取り組まれていないままであったのは、成形プロセスが、ガラスリボンの幅に亘る厚さの違い、および／または反り（例えば２つのエッジビード間での冷却差により生じる、一方向への連続した湾曲）を、生じさせる可能性があるということである。リボンの横断方向で厚さが異なる、および／または反りを有する、ガラスリボンを巻回すると、巻回されるロールに真っ直ぐではなく傾斜した側壁をもたらす横方向の力が、巻回されるロールに生成される。いくつかの事例では、側壁の角度によって、ガラスリボンを巻回しているスプールのフランジにガラスリボンが接触してしまう可能性があり、それによりガラスリボンを損傷する危険がある。さらに、ロールを解いてガラスリボンを連続的な製造プロセスで使用する際に、ロールの側壁が傾斜していると処理が困難になる。従って、ロールが真っ直ぐな側壁を有するようにガラスリボンをインターリーフ材と共に巻回する、方法および装置が必要である。

第４に、これも本開示の主題の発明者らが気付いたものであるが、このときロールのハンドリング、配送、および保管の際に、側壁を真っ直ぐな形で維持することが必要である。

真っ直ぐな側壁を有した、巻回されたガラスリボンのロールを形成するために、本発明者らは、リボンの横断方向での厚さの違いおよび／または反りによる影響は、とりわけ、インターリーフ材とガラスリボンとをロールに共に巻回するときにインターリーフ材をガラスリボンに静電的に固定することによって、弱め得ることを見出した。例えば、インターリーフ材とガラスリボンとを互いに隣接させるときに、インターリーフ材に正電荷かつガラスリボンに負電荷を（あるいは反対に）加えてもよい。このインターリーフ材／ガラスリボンの組合せはその後ロールに巻回され、このときガラスリボンの連続したラップは、インターリーフ材の層で互いに分離される。正に帯電したインターリーフ材の連続層と負に帯電したガラスの連続層との間の静電的な引力のため、この巻回ロールの続く運搬およびハンドリング時の安定性は大幅に向上する。これは、ガラスリボンにおける反りの影響を最小限に抑えようとして、低い層間圧力（例えば、典型的なウェブ巻回プロセスパラメータの１０〜５０ポンド／平方インチ（約６９〜３４５ｋＰａ）に比べて、７ポンド／平方インチ（４８ｋＰａ）未満）をもたらす極低張力（例えば、典型的なウェブ巻回プロセスパラメータの１〜２ポンド／リニアインチ（約１７５〜３５０Ｎ／ｍ）に比べて、０．２５ポンド／リニアインチ（４４Ｎ／ｍ）未満））で、ロールを巻回するときに特に当てはまる。すなわち、巻回時の低いウェブ張力と、ロール内の層間の低圧力は、層の互いに対する滑りに繋がる因子である。しかし静電的な固定を使用すると、これを使用しなかった場合に真っ直ぐでない側壁のロールを生じさせることになる滑りの量の低減または抑制にこれが貢献する。さらに、交互に正および負に帯電された層によって正味中性のガラスのスプールがもたらされ、すなわちいかなる感電事故も生じさせない。

さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは書かれた説明や添付の図面で例示したように本発明を実施することにより認識されるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明の例示であり、請求される本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものであることを理解されたい。

添付の図面は、本発明の原理のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその説明とともに、本発明の原理および動作について例を用いて説明するのに役立つ。本明細書および図面において開示される本発明の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用し得ることを理解されたい。非限定的な例として、本発明の種々の特徴を以下の態様において明記するように互いに組み合わせてもよい。

第１の態様によれば、ガラスのロールであって、
交互層を成して配置されるように共に巻かれた、ガラスリボンおよびインターリーフ材、を含み、
インターリーフ材の層が、隣接するガラスリボンの層に静電気力で固定されたものであり、この静電気力が、このインターリーフ材とガラスリボンとの間で滑りを生じさせるのに必要なせん断力が、静電的に共に固定されていないときにこのインターリーフ材とガラスリボンとの間で滑りを生じさせるために必要なせん断力の１０倍以上であるような値のものであることを特徴とするガラスのロールが提供される。

第２の態様によれば、態様１によるガラスのロールであって、静電気力は、インターリーフ材がガラスリボンに１７６平方インチ（１１３５ｃｍ²）の接触面積に亘ってこの静電気力により固定されているときに、このインターリーフ材とガラスリボンとの間で滑りを生じさせるのに必要なせん断力が１００オンス（２８３５ｇ）超となるような、値のものであることを特徴とするガラスのロールが提供される。

第３の態様によれば、態様１または態様２によるガラスのロールであって、ガラスリボンの厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とするガラスのロールが提供される。

第４の態様によれば、ガラスを巻く方法であって、
ガラスリボンを、このガラスリボンに第１電荷を付与するように、第１帯電ヘッドに対して搬送するステップ、
インターリーフ材を、このインターリーフ材に第２電荷を付与するように、第２帯電ヘッドに対して搬送するステップ、
ガラスリボンとインターリーフ材とを互いに接触させて固定するために第１電荷および第２電荷が互いに引き付けあうよう、ガラスリボンとインターリーフ材とを並置するステップ、および、
固定されたガラスリボンおよびインターリーフ材を共に、ガラスリボンとインターリーフ材との交互層を含むロールへと巻くステップ、
を含むことを特徴とする方法が提供される。

第５の態様によれば、態様４の方法であって、第１帯電ヘッドおよび第２帯電ヘッドは間隙を挟んで互いに隣接して配置されたものであり、インターリーフ材とガラスリボンとの搬送経路がこの間隙を通って延在し、さらにこの間隙内にはローラが配置されていないことを特徴とする方法が提供される。

第６の態様によれば、態様４または態様５の方法であって、第１帯電ヘッドはガラスリボンに接触しないことを特徴とする方法が提供される。

第７の態様によれば、態様４から６いずれか１つの方法であって、第１電極が、第２電極から１から４インチ（２．５から１０ｃｍ）の距離だけ間隔を空けて配置されていることを特徴とする方法が提供される。

第８の態様によれば、態様７の方法であって、ロールの直径が増加したときにインターリーフ材およびガラスリボンが第１電極または第２電極に接触しないよう、インターリーフ材およびガラスリボンが共に静電的に固定された後にこのインターリーフ材およびガラスリボンを誘導するステップをさらに含む方法が提供される。

第９の態様によれば、態様８の方法であって、誘導するステップが、インターリーフ材にローラで接触するステップを含むことを特徴とする。

第１０の態様によれば、態様４の方法が提供され、第１電荷は負であり、かつ第２電荷は正であることを特徴とする方法が提供される。

第１１の態様によれば、態様４または態様１０の方法であって、ロールが正味中性電荷を有するように、第１電荷および第２電荷は平衡にあることを特徴とする方法が提供される。

第１２の態様によれば、態様４から１１いずれか１つの方法であって、第１電荷と第２電荷との間の差が、２４から３６ｋＶであることを特徴とする方法が提供される。

第１３の態様によれば、静電的に共に固定されたガラスリボンとインターリーフ材との層を含むガラスロールを解く方法であって、
ガラスリボンとインターリーフ材との第１の層を、ロールから分離させるステップ、
インターリーフ材をガラスリボンから剥離するステップ、および、
ガラスリボンの静電荷を中和するステップ、
を含むことを特徴とする方法が提供される。

第１４の態様によれば、態様１３の方法であって、インターリーフ材の静電荷を中和するステップをさらに含む方法が提供される。

第１５の態様によれば、静電場印加装置であって、
フレーム、
フレームに連結され、かつ第１範囲内で電荷を加えることが可能な、第１帯電ヘッド、
フレームに連結され、かつ第２範囲内で電荷を加えることが可能な、第２帯電ヘッドであって、第２帯電ヘッドが第１帯電ヘッドに間隙を挟んで隣接して配置されたものであり、インターリーフ材とガラスリボンとのための搬送経路がこの間隙を通って延在し、さらにこの間隙内にはローラが配置されていない、第２帯電ヘッド、および、
フレームに連結され、かつ搬送経路に隣接し、さらに間隙の下流かつ第１範囲と第２範囲との外部に位置付けられている、ローラ、
を含むことを特徴とする装置が提供される。

第１６の態様によれば、態様１５の装置であって、搬送経路が、間隙の中心付近に配置されていることを特徴とする装置が提供される。

第１７の態様によれば、態様１５または態様１６の装置であって、間隙が、１から４インチ（２．５から１０ｃｍ）の範囲であることを特徴とする装置が提供される。

インターリーフ材に静電的に固定され、かつインターリーフ材と共に巻回されている、薄型ガラスリボンを示した概略図 ガラスリボンとインターリーフ材とのロールの一実施形態の、図１の線２−２に沿った断面図 図１の装置の一部を示した概略拡大図 ガラスリボンとインターリーフ材とのロールの別の実施形態の、図１の線２−２に沿った断面図 せん断力テストの構成を示した概略図 インターリーフ材から分離されている薄型ガラスリボンの概略図 ガラスリボンの反りの概略図

以下の詳細な説明においては、説明のためであって限定するものではないが、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本発明の種々の原理の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得たことがある通常の当業者には、ここで開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で本発明を実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の種々の原理の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は同様の要素を示す。

本書では、範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。範囲がこのように表現されるとき、別の実施形態が、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表されるとき、その特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連で、また他方の端点とは無関係に、重要であることをさらに理解されたい。

本書で使用される、例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部などの方向を示す用語は、単に描かれた図に関連したものであって、絶対的な向きを意味することを意図したものではない。

本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含む。すなわち、例えば、ある「構成要素」に言及したときには、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこの構成要素を有する態様を含む。

ガラスリボンをインターリーフ材と共に静電的に固定し、これらを共にロールに巻回する装置の一実施の形態を、ここで図１〜３に関連して説明する。

図１は、電荷を加えることによってガラスリボン２０をインターリーフ材４０と共に静電的に固定し、かつこれらを共にロール１０に巻回する、装置の概略図である。この装置は、インターリーフ材４０を誘導するローラ５０と、電荷発生器６０とを含んでいる。

ガラスリボン２０は上流プロセス２２から供給され、例えば成形プロセスから、あるいはリボン２０の使用または操作に関連した任意の種類の搬送プロセスから、直接供給される。成形プロセスは、例えば、ダウンドロー、スロットドロー、フュージョンドロー、アップドロー、またはフロートの各プロセスとし得る。搬送プロセスは、例えばガラスリボンを、使用中（例えば、機能層および／またはデバイスを、ガラスリボン表面あるいは以前設けられた機能層またはデバイスに適用するもの）に搬送するプロセスでもよいし、あるいはリボン自体の処理中（例えば、リボン表面にコーティングを塗布するもの、ビードを有するリボンを解き、ビードを除去し、さらに次いでビードを含まないガラスリボンを再び巻回するもの、および／または、リボンを切断し、後に共にロールに巻回される１以上の幅が減少した部分とするもの）に搬送するプロセスでもよい。リボン２０が搬送され得るプロセスのさらなる例としては、例えば、限定するものではないが、グラインディング、ポリッシング、洗浄、ガラスへの追加の層および／または部品（例えば、ポリマー保護層、その電気的／電子的部品または部分）の堆積、ガラスでの薄膜デバイス（例えば、トランジスタ、エレクトロルミネッセント層など）の形成、切断（幅の調整を含む）、接合、（インターリーフ材を含んだ、または含んでいない）別のロールからの巻取り、湿式エッチングプロセスまたはプラズマエッチングプロセス、または他の膜または構造への積層など、ガラスの成形に続く任意のステップが挙げられる。上流プロセスは、ガラスリボン２０の製造の一部でもよいし、あるいは（ロール・トゥ・ロール処理法を含むものなど）リボンの処理の一部でもよい。

図１の線２−２に沿ったロール１０の断面図である図２に示されているように、ガラスリボン２０は幅２４および厚さ２６を含む。厚さ２６は１０μｍから３００μｍまででもよく、例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、８０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１８０、２００、２１０、２２０、２３０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、または３００μｍでもよい。さらにリボン２０はビード２７を含み得、ビード２７は、例えばダウンドローフュージョンプロセスを使用してリボン２０を成形したときにリボン成形プロセスにより生じる、リボンのエッジの厚くなった部分である。

図１に戻って参照すると、インターリーフ材４０は、中心縦軸４３を有するロール４２の状態で供給される。インターリーフ材４０がロール１０へと牽引されると、ロール４２は矢印４５の方向に回転する。インターリーフ材は幅４４および厚さ４６を有し、例えば、発泡ポリエチレン（オープンセルまたはクローズドセル）、段ボール紙材料、またはエンボス表面またはテクスチャ表面を有する軟質ポリビニル材料のシートから形成してもよい。インターリーフ材４０は厚さに柔軟に対応するものであり、すなわちある程度まで圧縮させることができる。

図１〜２に示されているように、ロール１０は中心縦軸１１を有する芯１４を含み得、芯１４は縦軸１１に関して矢印１３の方向に回転する。図２に見られるようにロール１０は、交互層を成して巻回された、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０とを含んでいる。ロール１０では、ガラスリボン２０が３つの層を成して配置されているように図示されており、一方インターリーフ材４０は４つの層を成して配置されているように図示されているが、任意の適切な数の各層がロール１０内に存在していてもよい。ロール１０の直径１２は、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０との連続層がロール１０に巻回されるにつれて大きくなる。

図２においてガラスリボン２０は、厚さ３２のビード２７を含むものとして示されている。厚さ４６は、インターリーフ材４０がロールの層間で圧力を受けたときに、隣接するビード２７間の間隙３０をインターリーフ材４０が維持するように選択され、このためガラスリボン２０をロール１０に巻回するときに、ビード２７が互いに接触することによって損傷されることのないようにすることができる。図示では幅４４は幅２４よりも小さいが、必ずしもこうである必要はない。

リボン成形プロセスは、ガラスリボンの幅に亘って厚さの変動を生じさせ得る他、リボンの動きの中で「反り」を生じさせることがある。図７は、ある量の反り５（説明のためにこの図では大幅に誇張されている）を呈しているガラスリボン２０を示している。図から分かるように、反り５は１方向への（すなわち図７では左への）連続的なリボンの湾曲である。この湾曲は、例えばリボンのエッジビードの冷却の速さが異なることで生じ得る。ガラスリボンの反り、厚さ変動、および残留応力によって、リボンは直線的に搬送されず、横方向にシフトしてしまうことがある。そしてガラスリボンをロールに巻回しようと試みると、真っ直ぐな側壁とは概して各エッジ２９（図４参照）が例えば実質的に１平面内に位置しているものを含むであろうが、この横方向のシフトによって、ロールの側面は「皿状」、「テレスコープ状」、あるいは他の真っ直ぐではないものとなる。

巻回中の反りおよび／または厚さの変動の影響を克服するため、ウェブ張力が低くかつロールの層間の圧力が低い状態で巻回するときに、ガラスリボンをインターリーフ材に静電的に固定して、ガラスリボン／インターリーフ材の連続したラップを互いに静電的に固定する。

静電荷は、電荷発生器６０によってガラスリボン２０およびインターリーフ材４０に印加され得、電荷発生器６０は第１帯電ヘッド６２と第２帯電ヘッド６４とに接続部６１を介して連結されている。第１帯電ヘッド６２はガラスリボン２０に隣接して配置されており、これに負電荷を印加することができる。第２帯電ヘッド６４はインターリーフ材４０に隣接して配置されており、これに正電荷を印加することができる。例えば電荷発生器６０は、ＭＫＳイオンシステムズ（MKS Ion Systems）のモデル７３０６両極帯電発生装置（dual polarity charging generator）でもよく、これに対し帯電ヘッド６２、６４は、同じ会社（米国ペンシルベニア州ハットフィールド（Hatfield）にオフィスを有するＳｉｍｃｏに最近買収された）からの非接触式帯電ヘッド、モデル７４３０でもよい。当然のことながら、代わりにガラスリボン２０に正電荷を加え、一方インターリーフ材４０に負電荷を加えてもよい。電荷発生器６０は、例えば帯電ヘッド６２、６４の一方に直流で１３．５から１６ｋＶの電荷を加え、かつ例えば帯電ヘッド６２、６４の他方に直流−１３．５から−１６ｋＶの電荷を加えるように設定することができ、これにより例えば直流２７から３２ｋＶの電荷差が帯電ヘッド６２、６４間に存在し得る。帯電ヘッド６２、６４は、夫々ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０に電荷を加えるものであり、ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０に存在している電荷を分極させるだけのものではない。ガラスリボン２０をインターリーフ材４０に固定するために加えられるべき電荷の量は、ガラスリボン２０の厚さの他、例えばインターリーフ材４０の厚さやこれを作製している材料の種類などの、インターリーフ材４０の特性に依存する。帯電ヘッド６２、６４は、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０とが重複している全幅に亘って延在しているが（この実施形態において重複量は全幅４４である）、必ずしもこうである必要はない。代わりに、帯電ヘッド６２、６４は幅２４、４４の一部のみに亘って延在しているものでもよいし、あるいはリボン２０とインターリーフ材４０との長さに沿った別々の連続的なストリップの中で電荷を加えるように、幅２４、４４の様々な部分に亘って延在しているものでもよい。さらに、帯電ヘッド６２、６４はガラスリボン２０とインターリーフ材４０との長さに沿って連続的な帯電領域を提供しているが、これも必ずしもこうである必要はない。例えば、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０との長さに沿って離散的に帯電エリアを与えることで、その断続的部分が共に固定されるよう、帯電ヘッドに断続的に電圧を印加してもよい。

リボン２０とインターリーフ材４０とに加えられた電荷によって、ロール１０に入る前にリボンおよびインターリーフ材は１つにまとまり、さらにこの電荷によって、リボン２０／インターリーフ材４０の連続したラップはロール１０内で互いに保持される。すなわち、ガラスリボン２０／インターリーフ材４０の組合せは、巻回されたときにその下に存在する、別のガラスリボン２０／インターリーフ材４０の組合せに対して滑動しない。ただし、ガラスリボン２０／インターリーフ材４０の隣接するラップの電荷が互いに釣り合っているため、ロール１０自体は正味中性である。ガラスリボン２０／インターリーフ材４０の連続したラップは静電荷によって互いに保持されるため、運搬および保管中にロール１０自体は非常に安定している。例えば上述の技術で、８００フィート（２４０ｍ）を超える長さのガラスリボンをインターリーフ材と共に巻回して真っ直ぐな側壁を有するロールにした後、これを水平配向で（すなわち、ロール１０の縦軸１１が概して水平に配置された）５００マイル（３００ｋｍ）を超える距離に亘ってトラックでうまく（すなわち、真っ直ぐな側壁を失わずに）運搬した。さらに例えばビードの除去など続くロール・トゥ・ロールプロセスへと、このガラスリボンを解いた。ガラスリボン２０とインターリーフ材４０との間の他、ガラスリボン２０／インターリーフ材４０の連続したラップ間が静電的に固定されているため、ロール１０は上記のように、巻回中のウェブ（ガラスリボン２０および／またはインターリーフ材４０）の張力が低い状態で、またガラスリボン２０とインターリーフ材４０との間の圧力が低い状態で、巻回することができる。さらに、（真っ直ぐな側壁を有するガラスロールを作るために使用されるのが）このように低いウェブ張力と低いロール内層間圧力であっても、ロール内の層は互いに対して滑動しない。従って、ロールの側壁は真っ直ぐなままである。さらにインターリーフ材４０は、（ガラスリボン２０と同様に）優れた誘電体になるように選択され、それによりガラスリボン２０をインターリーフ材４０に固定する静電気力を、長期間、すなわちおよそ数年間、維持することができる。例えば、本書で説明した静電的固定および巻回条件を使用して厚さ１００μｍのガラスリボンを照射架橋エチレン酢酸ビニル（厚さ１／３２ンチ（０．８ｍｍ）のＥＶＡ共重合体フォーム、マサチューセッツ州スペンサー（Spencer）のＦＬＥＸｃｏｎからＦＬＥＸｃｏｎ Ｐ．Ｅ．Ｆ．３２、白、ＰＳなし（FLEXcon P.E.F. 32 white no PS）として入手可能）のインターリーフ材と共に巻き取った、コーニング社のガラスコード０２１１のロールを、無条件の環境に水平配向で置いたところ、１年半を超えても電荷が消散した兆候はなく、ロールはその真っ直ぐな側壁を維持していた。同様の結果が他の種類および厚さのガラスでも予想される。

図３に示されているように、帯電ヘッド６２、６４は、フレーム８２およびガイドローラ７０を含む、静電場印加装置８０の一部でもよい。

帯電ヘッド６２、６４は、距離６７および中心６９を有する間隙６６で互いに分離されるように、フレーム８２に据え付けられる。距離６７は、例えば１から４インチ（２．５から１０．５ｃｍ）の範囲でもよい。距離６７は、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０とが互いに近接した状態で通過するように選択され、これによりガラスリボン２０およびインターリーフ材４０は、各帯電ヘッド６２、６４で帯電された直後に互いに固定される。従って、粒子がガラスリボン２０またはインターリーフ４０のいずれかに引き付けられる機会はほとんどなく、そのためガラス２０を清浄な状態に保つことができる。ガラスリボン２０の表面上の粒子は、リボンのさらなる処理での難題に繋がり得、ガラスリボン２０に適用される構造に損傷を与える可能性があり、あるいは、ガラスリボン２０の破損に繋がり得るリボン２０自体の表面への損傷をもたらすことがある。搬送経路６８は間隙６６の中心６９を通り、さらにガイドローラ７０の外径の接線に沿って延在する。

ガイドローラ７０は、フレーム８２に据え付けられ、かつ帯電ヘッド６２、６４から距離７８だけ下流に位置付けられている。距離７８は、ローラ７０が帯電ヘッドに近接するように、しかし帯電ヘッドで与えられる電荷場の範囲内に入らないように選択される。ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０は、中心６９の両側で間隙６６に入り、さらにガイドローラ７０に到達する時点までに互いに固定されて、搬送経路６８に沿って移動する。ガイドローラ７０は、ロール１０の縦軸１１から横方向に距離７４だけ離れた位置にその中心７２が配置されるように、そして芯１４の外径から距離７６だけ離れた位置にその外径が位置付けられるように、さらに位置付けられる。距離７６は、搬送経路６８から芯１４の外径までの距離でもある。ガラスリボン２０およびインターリーフ４０が芯１４の周りに最初に巻かれた時点から、その後芯１４の周りのガラスリボン２０およびインターリーフ材４０の各連続したラップでロール１０の直径１２は方向１７に大きくなるが、距離７６（距離６７に対し）とローラ７０の直径とを（距離７４と共に）適切に選択することによって、ガラスリボン２０およびインターリーフ４０を帯電ヘッド６２、６４に接触させずに間隙６６に通して連続的に搬送することができる。距離７６が距離６７よりも大幅に大きい場合、ガラスリボン２０は芯１４の周りの最初のラップで帯電ヘッド６２に接触する。距離７４が小さくなるにつれて、大きくなっていくロール１０の直径１２を受け入れる余裕が少なくなり、これによりロール１０内に配置することができるガラスリボン２０の量が制限される。距離７４が十分に大きい場合、直径１２は搬送経路６８を越えて上方に大きくなることが可能であり、さらにガラスリボン２０／インターリーフ材４０は、ローラ７０に接触しているインターリーフ材４０によって搬送経路６８に対して適切に維持される（そして帯電ヘッド６４に接触しない）。直径１２が大きくなるにつれて、ガラスリボン２０／インターリーフ材４０はますますローラ７０の周りで屈曲する。従って、ローラ７０の直径は、ガラスリボン２０の破損を防ぐよう（ガラスリボン２０の厚さ２６およびヤング率に関連して）十分に大きく選択しなければならない。

図４は、ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０夫々の別の実施形態による、ロール１０の別の実施形態を示したものである。この図に示されているガラスリボン２０（すなわち、ビードなしで形成されたため、あるいはビードが事前に除去されたため、ビードを有していない）を、図２のインターリーフ材４０（１つのストリップ）と共に使用してもよく、またこの図のインターリーフ材４０（すなわち、互いに距離４１だけ間隔を空けた、別々のインターリーフ材のストリップ４８および４９）を、図２のガラスリボン２０（すなわち、ビード２７を有している）と共に使用してもよいことを理解されたい。図２の構成との主な違いは、ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０の物理的構成にある。従って、残りの性質および同様の参照番号で示した同様の特性は同じままでよいという理解の下、説明を簡単にするために主にその相違部分の説明をする。

図４に示されているように、インターリーフ材４０は距離４１だけ離れた第１ストリップ４８および第２ストリップ４９として形成されている。２つのみのストリップ４８、４９が図示されているが、任意の適切な数のストリップを使用してもよい。インターリーフ材４０は厚さ４６を有している。ガラスリボン２０はエッジ２９を含み、このエッジ２９は形成されたままのエッジでもよいし、または切断されたエッジでもよい。この実施形態では、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０のストリップ４８、４９との間の、幅２４を横切る重複しているエリア内のみに電荷を加えるように、帯電ヘッド６２、６４は適切に構成されることになる。

ロールのハンドリング、配送、および保管中に真っ直ぐな状態で維持される側壁を有する、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０とのロール１０を形成する方法をさらに説明する。適切な静電荷、すなわち略等しくかつ反対の電荷を、巻回されるガラスリボン２０およびインターリーフ材４０に加えることによって、ガラスリボンとインターリーフ材４０の層間の他、ロール１０のガラスリボン／インターリーフ材の連続したラップ間に、適切な引力を発現させることができ、これによりロール１０で真っ直ぐな側壁が得られかつ維持される。

ガラスリボン２０は、上流プロセス２２から方向２３に沿って、第１帯電ヘッド６２を通過し、さらに方向１３に回転しているロール１０に向かって供給される。ガラスリボン２０に負電荷を加えるために、電荷発生器６０が、例えば−１３．５から−１６ｋＶの電圧を帯電ヘッド６２に加える。ガラスリボン２０がロール１０に向かって供給されるのと略同時に、インターリーフ材４０が、方向４５に回転しているロール４２から解かれて方向４７に沿って供給される。インターリーフ材４０はガイドローラ５０によって、ロール１０と第２帯電ヘッド６４とに対して位置決めされる。インターリーフ材４０に正電荷を加えるために、電荷発生器６０が、例えば１３．５から１６ｋＶの電圧を第２帯電ヘッド６４に加える。ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０は並置され、それによりガラスリボン２０とインターリーフ材４０とを共に静電的に固定するよう、正電荷および負電荷が互いに引き付けあう。固定されたガラスリボン２０およびインターリーフ材４０は共にロール１０へと巻かれ、このときガラスリボン２０／インターリーフ材４０の連続したラップも同じく互いに固定されて、連続したラップがロール１０の運搬および保管中に互いに滑動するのを防ぐ。０．２５ポンド／リニアインチ（ｐｌｉ）（４４Ｎ／ｍ）以下の張力を、例えばロール４２の勢いを減じるなど任意の適切な手法によって、インターリーフ材４０に加えてもよい。０．２５ｐｌｉ（４４Ｎ／ｍ）以下の張力は、隣接するガラスリボン２０およびインターリーフ材４０の層間で、７ポンド／平方インチ（４８ｋＰａ）以下の圧力を生じさせる。ロール１０の直径１２が方向１７に大きくなるとき、ローラ７０によって、ガラスリボン２０／インターリーフ材４０は第２帯電ヘッド６４に接触することはない。

ロール１０の運搬および保管中にガラスリボン２０とインターリーフ材４０との連続層を共に保持するために、静電気力は十分に強くなければならない。静電気力の定量化の１つの基準は、インターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して動かすのに必要なせん断力の増加による。すなわち、静電的に共に固定されているときにインターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して動かすためのせん断力を、静電的に共に固定されていないときにインターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して動かすためのせん断力と比較する。図５を参照すると、本発明者らは、１７６平方インチ（１１３５ｃｍ²）の面積１００を有するインターリーフ材４０をガラスリボン２０上に置いたテストを行った。インターリーフ材４０を矢印１０２の方向に引っ張った。牽引力ゲージをインターリーフ材４０のある点に接続し、インターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して滑動させ始めるのに必要な力を測定するために使用した。静電的に固定されていない場合には、インターリーフ材４０をガラスリボン２０上で滑動させ始めるために１０オンス（２８３ｇ）の力が必要であった。同じインターリーフ材４０（サイズおよび材料の種類）を同じガラスリボン２０に−本発明者らが、ロール１０の運搬および保管中にインターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して適切に保持すると見出した−上述した手法で静電的に固定すると、インターリーフ材４０をガラスリボン２０に対して滑動させ始めるために１６０オンス（４５３６ｇ）の力が必要であった。各事例で同じインターリーフ材４０と同じガラスリボン２０とを使用したため、例えば２つの材料間の摩擦係数の差に起因するせん断力の任意の差は除外される。従って、インターリーフ材およびガラスリボンが共に静電的に固定されていたときには、インターリーフ材をガラスリボンに対して動かし始めるために、固定されていないインターリーフ材およびガラスリボンよりも１０倍を超える大きいせん断力が必要であった。図５のガラスリボン２０／インターリーフ材４０の構成は図２のものに似ているが、このテストは、静電的に固定された面積に基づくため図４に示した構成に同じく適用可能であり、ここでこの固定された面積は、インターリーフ材４０とガラスリボン２０との間の接触面積と同一の広がりを持つものである。

次に図６を参照し、ロール１０を解く方法を説明する。ロール１０を矢印１５の方向に回転させて、インターリーフ材４０に固定されたガラスリボン２０の層をローラ５０に向けて搬送する。インターリーフ材４０を矢印１９の方向に移動するようにローラ５０の周りに回転させ、一方ガラスリボン２０は、矢印２５の方向に引き続き沿わせる。すなわち、ガラスリボン２０とインターリーフ材４０との間に剥離力（せん断力とは対照的に）を加えることによって、ローラ５０の位置の付近でガラスリボン２０をインターリーフ材４０から分離させる。ただしこれらの部材によれば、インターリーフ材４０をガラスリボン２０から剥離した後でも、インターリーフ材およびガラスリボンの夫々の電荷は、巻回プロセス中と同じ状態で置かれたままとなる。すなわちこの時点に、第１中和ヘッド９０および第２中和ヘッド９２が配置される。中和ヘッド９０、９２は、例えばＭＫＳイオンシステムズのモデル８００１ＫＤＴ中和バーでもよく、これをモデル８１００電力供給部（図示なし）に接続してもよい。第１中和ヘッド９０はガラスリボン２０の電荷を中和し、一方第２中和ヘッド９２はインターリーフ材４０の電荷を中和する。ガラスリボン２０の電荷を剥離点で中和することによって、ガラスリボンが望ましくない粒子を引き付ける機会が低減される。

上述した本発明の実施形態、特に任意の「好ましい」実施形態は、単に実施可能な例であって、本発明の種々の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本発明の精神および種々の原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対して多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示および本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図されている。

例えば、図示の芯はその端部にフランジを備えていないが、フランジが存在していてもよい。さらに、このフランジは恒久的に芯に取り付けられたものでもよいし、あるいは取外し可能なものでもよい。

さらに、４層のインターリーフ材と３層のガラスリボンがロールに巻回されているように図示されているが、いずれも任意の適切な数の層が存在していてもよい。

さらに、帯電ヘッド６２、６４は非接触式の帯電ヘッドとして図示されているが、他の種類の帯電ヘッドを使用してもよい。例えば、ガラスリボン２０およびインターリーフ材４０と接触する、帯電ローラまたは帯電ブラシ（例えば、炭素繊維ブラシ）を使用することも可能であろう。同様に、中和ヘッド９０、９２は非接触式のものとして図示されているが、例えばインターリーフ材またはガラスリボンに接触するものなど、他の種類の中和ヘッドを使用してもよい。

１０ ロール
１４ 芯
２０ ガラスリボン
２２ 上流プロセス
２７ ビード
４０ インターリーフ材
４２ ロール
５０、７０ ローラ
６０ 電荷発生器
６２、６４ 帯電ヘッド
６６ 間隙
６８ 搬送経路
８０ 静電場印加装置
８２ フレーム
９０、９２ 中和ヘッド

Claims (10)

1. ガラスのロールであって、
   交互層を成して配置されるように共に巻かれた、ガラスリボンおよびインターリーフ材、を含み、
   前記インターリーフ材の層が、隣接する前記ガラスリボンの層に静電気力で固定されたものであり、該静電気力が、前記インターリーフ材と前記ガラスリボンとの間で滑りを生じさせるのに必要なせん断力が、静電的に共に固定されていないときに前記インターリーフ材と前記ガラスリボンとの間で滑りを生じさせるために必要なせん断力の１０倍以上であるような値のものであることを特徴とするガラスのロール。
2. 前記静電気力が、前記インターリーフ材が前記ガラスリボンに１７６平方インチ（１１３５ｃｍ²）の接触面積に亘って該静電気力により固定されているときに、該インターリーフ材と該ガラスリボンとの間で滑りを生じさせるのに必要なせん断力が１００オンス（２８３５ｇ）超となるような、値のものであることを特徴とする請求項１記載のガラスのロール。
3. ガラスを巻く方法であって、
   ガラスリボンを、該ガラスリボンに第１電荷を付与するように、第１帯電ヘッドに対して搬送するステップ、
   インターリーフ材を、該インターリーフ材に第２電荷を付与するように、第２帯電ヘッドに対して搬送するステップ、
   前記ガラスリボンと前記インターリーフ材とを互いに接触させて固定するために前記第１電荷および前記第２電荷が互いに引き付けあうよう、前記ガラスリボンと前記インターリーフ材とを並置するステップ、および、
   前記固定されたガラスリボンおよびインターリーフ材を共に、ガラスリボンとインターリーフ材との交互層を含むロールへと巻くステップ、
   を含むことを特徴とする方法。
4. 前記第１帯電ヘッドおよび前記第２帯電ヘッドが間隙を挟んで互いに隣接して配置されたものであり、前記インターリーフ材と前記ガラスリボンとの搬送経路が前記間隙を通って延在し、さらに前記間隙内にはローラが配置されていないことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 第１電極が、第２電極から１から４インチ（２．５から１０ｃｍ）の距離だけ間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
6. 前記ロールの直径が増加したときに前記インターリーフ材および前記ガラスリボンが前記第１電極または前記第２電極に接触しないよう、前記インターリーフ材および前記ガラスリボンが共に静電的に固定された後に該インターリーフ材および該ガラスリボンを誘導するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記ロールが正味中性電荷を有するように、前記第１電荷および前記第２電荷が平衡にあることを特徴とする請求項３記載の方法。
8. 前記第１電荷と前記第２電荷との間の差が、２４から３６ｋＶであることを特徴とする請求項３から７いずれか１項記載の方法。
9. 静電場印加装置であって、
   フレーム、
   前記フレームに連結され、かつ第１範囲内で電荷を加えることが可能な、第１帯電ヘッド、
   前記フレームに連結され、かつ第２範囲内で電荷を加えることが可能な、第２帯電ヘッドであって、該第２帯電ヘッドが前記第１帯電ヘッドに間隙を挟んで隣接して配置されたものであり、インターリーフ材とガラスリボンとのための搬送経路が前記間隙を通って延在し、さらに前記間隙内にローラが配置されていない、第２帯電ヘッド、および、
   前記フレームに連結され、かつ前記搬送経路に隣接し、さらに前記間隙の下流かつ前記第１範囲と前記第２範囲との外部に位置付けられている、ローラ、
   を含むことを特徴とする装置。
10. 前記搬送経路が、前記間隙の中心付近に配置されていることを特徴とする請求項９記載の装置。

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