JP2015502898A - 縁部が特殊に形成された薄手ガラスを切断する方法 - Google Patents

Abstract

薄手ガラスシート、とりわけガラスフィルムを所定の切断線に沿って切断する方法であって、切断線は、薄手ガラスシートのガラス転移点Ｔｇより最大で２５０Ｋ低い温度を示し、薄手ガラスシートを切断するように作用するレーザービームによる切断線に沿ったエネルギー導入を含む方法。

Description

本発明は、薄手ガラス、とりわけガラスフィルムのレーザーに基づく切断方法であって、切断後のガラスフィルムが、きわめて平滑で微小クラックのない表面を有する特殊に形成された切断縁部を示す方法に関する。

例えば家電分野では、例えば半導体モジュール用、有機ＬＥＤ光源用、薄型もしくは湾曲モニター用の保護ガラスとして、あるいは再生可能エネルギーまたはエネルギー技術分野では太陽電池用などと、薄手ガラスの利用はさまざまな用途に拡がっている。タッチパネル、コンデンサ、薄膜電池、フレキシブルプリント基板、フレキシブルＯＬＥＤ、フレキシブル太陽電池モジュール、または電子ペーパーなどもその例である。薄手ガラスは、化学薬品耐性、温度変化および熱耐性、気密性、優れた電気絶縁性、適合した膨張率、フレキシビリティ、優れた光学的品質および光透過性、またはさらに薄手ガラス両面の火造り面によって粗さがきわめて少ない高表面品質など、その優れた特性によって多くの用途でますます注目されている。薄手ガラスとは、この場合、厚さが約１．２ｍｍ未満のガラスフィルムをいう。薄手ガラスはガラスフィルムとして、とりわけ２５０μｍ未満の厚さ範囲では、その屈曲性のために、製造後に巻き取られ、ガラスロールとして保管され、または仕上げ加工もしくは再加工のために輸送されることが増加している。ロール・ツー・ロールプロセスにおいて、ガラスフィルムは、例えば表面の被覆または仕上げ加工などの中間処理後でも、再度巻き取られ、別の使用に供され得る。このガラスの巻きつけは、平面的に拡げた材料の保管および輸送に比して、再加工でコスト的に有利でコンパクトな保管、輸送および取扱いができるという利点を含む。

再加工では、ガラスロールから、または平面的に保管した材料からも、要件に応じた小さなガラスフィルム片が切断される。一部の用途では、このガラスフィルム部も、湾曲状またはロール状のガラスとして再度使用される。

すべての優れた特性にもかかわらず、引張応力に対する抵抗力が弱いため、脆性材料としてのガラスはどちらかというと破壊強さは低い。ガラスを曲げると、曲げられたガラスの外側表面に引張応力が発生する。このようなガラスロールを破壊しないように保管し、破壊しないように輸送し、または小さなガラスフィルム片をクラックも破壊も生じないように使用するには、ロール状に巻かれたまたは曲げられたガラスフィルムにクラックまたは破壊が発生しないように、縁部の品質および完全性が第一に重要である。例えば微小クラックなどの微小なクラックのように、縁部が損傷しているだけで、ガラスフィルムではより大きなクラックまたは破壊の原因および発生点となったりしかねない。巻き取ったまたは湾曲させたガラスフィルムにクラックまたは破壊が発生するのを防止するには、巻きつけたまたは湾曲させたガラスフィルムの上側の引張応力による、かき傷、条痕または他の表面欠陥が表面に生じないことがさらに重要である。第三に、巻き取ったまたは湾曲させたガラスフィルムにクラックまたは破壊が発生するのを防止するには、製造条件によって生じるガラスの内部応力もできる限り抑えるか、または存在しないようにすることが望ましい。とりわけガラスフィルム縁部の特性は、ガラスフィルムのクラック発生または破壊に至るクラック伝播に関して特に重要である。

従来技術によれば、薄手ガラスまたはガラスフィルムは、特殊な研磨ダイヤモンド、または特殊鋼もしくは炭化タングステンからの小型ホイールによって機械的に傷つけられたり、破壊されたりする。この場合、表面にかき傷を付けると、ガラスに意図的な応力が生じる。そのように生じたかき傷に沿って、圧縮、引張または曲げによりガラスは制御されつつ破壊される。

これにより、粗さが強く、微小クラックが多く、また亀裂のある縁部、または縁部周辺の貝殻状断口が生じる。

このような縁部は、通常、縁部強度を高めるために、その後縁取り、面取り、または研削および研磨する。機械的な縁部加工は、とりわけ２５０μｍ未満の厚さの範囲のガラスフィルムでは、ガラスの更なるクラックおよび破壊リスクを冒さずにはもはや実現することができない。

より良い縁部品質を得るために、従来技術によりレーザー・スクライビング法の開発を進め、熱によって発生させた機械的応力によってガラス基板を破断する。従来技術では、両法の併用も公知となっており、普及している。レーザー・スクライビング法では、通常はＣＯ_２レーザービームの集束レーザービームによって、正確に規定した線に沿ってガラスを加熱し、その直後の圧縮空気または気液混合液などの冷却液によるコールドビームによって、ガラスが所定の縁部に沿って破断可能となる、または破断するほど大きな熱応力が発生する。このようなレーザー・スクライビング方法は、例えばＤＥ６９３０４１９４Ｔ２、ＥＰ０８７２３０３Ｂ１およびＵＳ６，４０７，３６０に記載されている。しかし、この方法でも、破断した縁部には相応の粗さおよび微小クラックが生じる。とりわけ厚さ範囲が２５０μｍ未満の薄手ガラスフィルムの湾曲時または巻きつけ時に、縁部組織内の凹部および微小クラックから、クラックがガラス内部に形成され、伝播し、最終的にガラスが破壊されてしまう。

さまざまな方法が縁部強度を高めるため、樹脂による縁部の被覆を提案している。つまりＷＯ９９／４６２１２は、高粘度硬化性樹脂によるガラスシート縁部の被覆を提案している。樹脂にガラス縁部を浸漬して被覆し、紫外光によって硬化することができる。その後、ガラスシートの外面の余剰樹脂を除去する。この方法は、厚さが０．１ｍｍから２ｍｍのガラスシートに提案されている。この場合、費用のかかる複数の追加工程が必要で、５〜２５０μｍ範囲のガラスフィルムにはむしろ適さないということが欠点である。とりわけ、このような薄手ガラスフィルムでは、ガラスフィルムを傷つけずに余剰樹脂を除去することができない。さらに、ＷＯ９９／４６２１２で開示しているガラス縁部の被覆、および微小クラックの充填自体、クラック発生およびクラック伝播の防止はきわめて限定的である。そこに提案されている高粘度樹脂は、その粘性によってガラスシート縁部の表面組織内の微小クラックを、表面的に被覆するにすぎない。そうすることにより、引張応力が対応して作用した場合に、微小クラックは依然としてガラスシートのその後の破壊に至るクラック進展の起点として作用し得る。

ＷＯ２０１０／１３５６１４もまた、厚さ範囲が０．６ｍｍ超または０．１ｍｍ超のガラス基板の縁部強度を高めるため、ポリマーによる縁部の表面被覆も提案している。しかし、ここでも、この文献でも記載しているようにその深部から縁部表面組織の微小クラック進展に至ることを阻止できないので、このような被覆は縁部からのクラックの発生および伝播をきわめて限定的に防止しているにすぎない。その上、５〜２５０μｍの範囲の薄手ガラスフィルムでは、樹脂による縁部のこのような被覆方法は、実施するにしても費用がかさむ。とりわけ極薄のガラスフィルムでは、縁部の被覆によって、ガラスフィルムの損傷リスクなしには除去できず、ガラスフィルムの使用時または巻取り時に多大な支障を来す肥厚部が形成されることをさらに避けられない。

したがって、火造りされ平滑で微小クラックのない縁部が生じる、そのようなガラスフィルムの完全な切断は望ましいとも思われる。このために微小な局所範囲を高温にできるという利点のあるレーザーを利用すると、レーザービーム・エネルギーは、反射される部分以外に、ガラスの大部分では吸収されるが、厚さが波長と一致する極薄表面層に限って熱として放出されるという問題が生じる。

ＤＥ３５４６００１は、回転対称ガラス中空体のレーザーによる切断方法を記載し、ガラス中空体はガスバーナーとの交点で回転しながらガラス軟化点未満にまで加熱される。次に交点にはレーザーが照射され、ガラスは回転を繰り返すことで、レーザービームに沿って徐々に熱応力または温度上昇が作用される。引張力を作用させると、被切断部が切断される。しかし、薄手ガラスフィルムを切断するための解決策は提示されていない。

ＤＥ１９６１６３２７により、壁厚が０．５ｍｍまでのガラス管を切断する方法および装置が記載され、ガラス管はガラス転移温度Ｔｇ超の温度に加熱され、次にガラス管はレーザーによって端部の再現可能な高品質に切断可能となる。ＤＥ１９６１６３２７では、薄手ガラスシートまたは薄手ガラステープの切断に関しては記載していない。さらに、ＤＥ１９６１６３２７では、ガラス管は常に追加工を要する。つまり、ガラス管はまず冷却された後に、レーザーカット・ビームの直前に例えばデフォーカス・レーザービームによって加熱され、レーザーカット・ビームによって切断される。ＤＥ１９６１６３２７では、例えば連続製造プロセスにおける切断は、記載されていない。被切断ガラス管の壁厚は、０．１ｍｍの範囲にある。ＤＥ１９６１６３２７により公知の方法では、被切断ガラス管の隆起部（Ｗｕｌｓｔ）として、２５μｍの外側隆起部および／または内側隆起部が許容されている。切断プロセスによってもたらされるこのような非平坦部は、さもなければ曲げたときに過度に高い応力が発生し、結果として薄手ガラスシートが損傷するため、薄手ガラスシートの切断には許容され得ず、そのため、ＤＥ１９６１６３２７による方法は薄手ガラスシートには適用できない。

ＪＰ６０２５１１３８により、ガラス、とりわけまた厚さが０．１ｍｍ超の従来のガラスシートのＣＯ_２レーザーによるレーザーカットが公知となっているが、切断が行われる温度の記載はなく、ガラスシートが特定の温度に予熱されることのみ記載される。したがって、ＪＰ６０２５１１３８は、従来のガラスシートの場合ではなく薄手ガラスシートに対しても、表面に隆起部を形成しないでレーザーカット法を用いることができるための手掛かりを示すことができない。

ＤＥ１０２００９００８２９２により、ダウン・ドロー法、またはオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法で製造するガラス層が公知となっており、ガラス層は最大でも５０μｍの厚さを示し、コンデンサでは誘電体として使用される。ＤＥ１０２００９００８２９２により、レーザーによりワンパスでガラス層を切断することが公知であるが、レーザーアブレーションに関して温度は設定されていない。また、縁部に現れる隆起部についての記載もない。

ＤＥ６９３０４１９４Ｔ２ ＥＰ０８７２３０３Ｂ１ ＵＳ６，４０７，３６０ ＷＯ９９／４６２１２ ＷＯ２０１０／１３５６１４ ＤＥ３５４６００１ ＤＥ１９６１６３２７ ＪＰ６０２５１１３８ ＤＥ１０２００９００８２９２ ＷＯ０２／０５１７５７Ａ２ ＷＯ０３／０５１７８３Ａ１

したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を回避し、薄手ガラス、とりわけガラスフィルムの完全な切断を可能にし、その際に薄手ガラスの湾曲または巻きつけを可能にする薄手ガラスの切断縁部品質を提供し、切断縁部からのクラックの発生をできる限りまたは完全に防止する方法を提供することである。とりわけ隆起部形成も可能な限り防止するべきである。

本発明は、請求項１の特徴によって、この課題を解決している。他の本発明の有利な形態を、従属の請求項２乃至２３に記載している。

本発明によると、薄手ガラスシート、とりわけガラスフィルムを所定の切断線に沿って、切断するための方法が提供され、その場合切断線は、第１実施形態で切断する直前に、薄手ガラスシートのガラス転移点Ｔｇより最大で２５０Ｋ（ケルビン）低く、好ましくはＴｇより最大で１００Ｋ低い処理温度を示す。別の一形態では、薄手ガラスシートを切断するように作用するレーザービームによる切断線に沿ったエネルギーの導入を含め、処理温度が特に好ましくはＴｇの上下５０Ｋの範囲、とりわけ好ましくはＴｇの上下３０Ｋの範囲を示している。

この方法は、厚さが最大でも２５０μｍ、好ましくは最大でも１２０μｍ、特に好ましくは最大でも５５μｍ、とりわけ好ましくは最大でも３５μｍのガラスフィルムの形態の薄手ガラス、および厚さが少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍ、特に好ましくは少なくとも１５μｍのガラスフィルムに適している。

ガラスフィルムとは、５〜２５０μｍの厚さ範囲の薄手ガラスである。しかし、本発明による方法は、厚さ範囲が１．２ｍｍまでの薄手ガラスにも適用できる。

さらにこの方法は、最大でも２重量％、好ましくは最大でも１重量％、さらに好ましくは最大０．５重量％、さらに好ましくは最大でも０．０５重量％、特に好ましくは最大でも０．０３重量％のアルカリ酸化物含量を含むとりわけガラスフィルム形態の薄手ガラスシートに特に適している。

さらにこの方法は、以下の成分（酸化物ベースの重量％で）を含有するガラスから成るとりわけガラスフィルム形態の薄手ガラスシートに特に適している。
ＳｉＯ_２ ４０〜７５
Ａｌ_２Ｏ_３ １〜２５
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１６
アルカリ土類酸化物 ０〜３０
アルカリ酸化物 ０〜２

さらにこの方法は、以下の成分（酸化物ベースの重量％で）を含有するガラスから成るとりわけガラスフィルム形態の薄手ガラスシートに特に適している。
ＳｉＯ_２ ４５〜７０
Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜２５
Ｂ_２Ｏ_３ １〜１６
アルカリ土類酸化物 １〜３０
アルカリ酸化物 ０〜１

方法の一形態では、とりわけガラスフィルム形態のそのような薄手ガラスが、ダウン・ドロー法またはオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法で、溶融したとりわけ低アルカリガラスから製造される。従来技術で一般的に公知となっている２つの方法（例えば、ダウン・ドロー法に関してはＷＯ０２／０５１７５７Ａ２、オーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法に関してはＷＯ０３／０５１７８３Ａ１を参照）は、厚さが２５０μｍ未満、好ましくは１２０μｍ未満、特に好ましくは５５μｍ未満、とりわけ好ましくは３５μｍ未満、および厚さが少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍ、特に好ましくは少なくとも１５μｍの薄手ガラスフィルムを引き伸ばすのに特に適していることが示された。

基本的にＷＯ０２／０５１７５７Ａ２に記載しているダウン・ドロー法では、気泡がなく良く均一化されたガラスが、ガラスタンク、いわゆる延伸タンクに流れる。延伸タンクは、例えば白金または白金合金などの貴金属から成る。延伸タンクの下部に、スリットノズル付きのノズル装置が配置されている。このスリットノズルのサイズおよび形状によって、延伸するガラスフィルムの流量およびガラスフィルムの幅にわたる厚さ分布が決定される。ガラスフィルムは、ガラス厚に応じて２〜１１０ｍ／分の速度の延伸ロールの使用によって下側に延伸され、最終的には延伸ロールに続いている焼鈍炉に達する。焼鈍炉は、ガラス内の応力発生を防止するために、ガラスを室温付近にまで徐々に冷却する。延伸ロールの速度によって、ガラスフィルムの厚さが決定される。延伸プロセス後、ガラスは次の加工まで垂直状態から水平状態にされるので曲がりが生じる。

薄手ガラスは、平面的に拡げた延伸後、上下面とも火造り表面となる。この場合火造りとは、熱間成形中にガラスが固化するときに、ガラス表面が空気との境界面によってのみ形成され、その後は機械的にも化学的にも変化しないことを意味する。つまりこのように製造する薄手ガラスの品質範囲は、熱間成形中には他の固体または液体材料と接触してはならない。上述した両方のガラス延伸法では、６７０μｍの測定長さで測定して、最大でも１ナノメートル、好ましくは最大でも０．８ナノメートル、特に好ましくは最大でも０．５ナノメートル、典型的には０．２〜０．４ナノメートルの範囲の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑ_、および最大でも２ナノメートル、好ましくは最大でも１．５ナノメートル、特に好ましくは最大でも１ナノメートル、典型的には０．５〜１．５ナノメートルの平均粗さＲａのガラス表面となる。

二乗平均粗さ（ＲＭＳ）とは、実プロファイルによって幾何学的に定義された平均された線の、所定方向の基準区間内で測定された実プロファイルの距離すべての二乗平均値Ｒｑのことである。平均粗さＲａとは、隣接する５つの単一測定区間の単一粗さの算術平均のことである。

延伸した薄手ガラスの縁部には、方法による肥厚部が、つまりガラスが延伸タンクから延伸されることによっていわゆるバリが生じる。ガラスフィルム形態の薄手ガラスの容量を節約し、とりわけ比較的小さな直径でも巻き取るまたは湾曲させることができるようにするには、このバリを切断することが有利または不可欠である。本発明による方法は、平滑で微小クラックのない切断縁部表面を保証するので、それには適している。本発明によると、この方法は連続的に処理することができる。したがって、バリを除去するための製造方法の最後に、連続プロセスおよび連続オンライン・プロセスとして用いることができる。この場合、切断方法は、隆起部、したがって表面粗さがほんの僅かしか形成されないように導かれることが好ましい。切断によって生じる縁部の肥厚部は、好ましくはガラス厚さの２５％未満、好ましくはガラス厚さの１０％未満、とりわけガラス厚さの５％未満である。切断によって生じる縁部の肥厚部は、完全に特に好ましくは２５μｍ未満、とりわけ１０μｍ未満である。

有利な一実施では、所定の切断線に沿った薄手ガラスの切断は、切断線の最適処理温度を与える熱エネルギーを、完全にまたは部分的にガラス成形プロセスの残留熱から取り入れるように、薄手ガラスの製造プロセスに統合されている。これには製造プロセスにおいて省エネルギーという利点があるが、しかも本発明の方法に関わる熱応力の発生も減少する。

また、薄手ガラスまたはガラスフィルムは、下流ステップで小片または小サイズに切断できる。ガラスフィルムは、製造後にロールに巻かれ、その後仕上げ加工のためにロールを解かれる。薄手ガラスの縁部追加工（例えばロール・ツー・ロールプロセスで）または裁断は、仕上げ加工に属し得る。この場合にも、本発明による方法をガラスロールに発するエンドレステープからの連続プロセスで、より小片および小サイズの切断のために用いることができ、本発明による方法は平滑で微小クラックのない切断縁部表面を保証するので、この方法は適している。基本的にはここで、成形直後のオンライン・プロセスで使用したのと同一の加工速度を利用できるが、重要なものとしてはレーザー波長、レーザー出力および処理温度などの他の方法パラメータと調整し、切断縁部表面性状の形成を最適化するために、より低い加工速度を選択してもよい。この場合、切断縁部は肥厚部なしに最適化され、つまり切断縁部の厚さは薄手ガラス厚さと一致し、きわめて平滑で微小クラックのない表面となる。

本発明による方法は、同様に非連続プロセスでも使用され、例えば平面的に保管された薄手ガラス寸法からの薄手ガラスを裁断するか、または既存の縁部を除去することができる。

切断線の処理温度が、例えば成形プロセスなどの上流プロセスの残留熱では十分に高められない場合、本発明によると、実際に切断する前に、薄手ガラスの所定の切断線を処理温度に加熱する。処理温度は、レーザーエネルギーの入力によって次に切断される切断線範囲の温度である。処理温度は本発明によると、第１形態では、好ましくは薄手ガラスシートのガラス転移点Ｔｇより最大で２５０Ｋ（ケルビン）低く、好ましくはＴｇより最大で１００Ｋ低い温度である。代替の一形態では、温度が好ましくはＴｇの上下５０Ｋの範囲、とりわけ好ましくはＴｇの上下３０Ｋの範囲にある。その際転移点（Ｔｇ）は、ガラスが冷却中に可塑性状態から固化状態に移行する温度である。

基本的に、レーザービームはガラスが高温なほど良好に照射されるが、ガラスが過度に低粘度となると、切断縁部に肥厚部が形成される方向に表面張力が作用し、それは、可能な限り回避すべき、またはごく僅かに抑えるべきことである。本発明によると、微小クラックのないきわめて平滑な切断縁部表面が肥厚部なしに形成されるように、他のパラメータと調整して処理温度を選択する。縁部の肥厚部は例えば、ガラス厚さの２５％以下、好ましくはガラス厚さの１５％以下、特に好ましくは５％以下であることが望ましい。

本発明の一形態では、バーナーまたは輻射ヒーターなどの熱源によって、切断線付近の範囲のみを加熱している。エネルギーの入力は、ガラス火炎によって行うことが好ましい。火炎は、できる限りススなしに燃えることが望ましい。基本的に、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、エテンまたは天然ガスなどのすべての可燃性ガスがこのために適している。このために、１つまたは複数のバーナーを選択することができる。さまざまな火炎伝播のバーナーをこのために使用することができ、ライン・バーナーまたは単一ランス・バーナーが特に適している。

本発明の好ましい一実施形態では、切断線に沿った切断範囲の薄手ガラスの全幅は、ガラスの送り方向に対して垂直に、またはガラスを切断するためのレーザーの送り方向に対して垂直に、処理温度に加熱される。連続プロセスの実施では、さらに薄手ガラスは、炉内を加熱プロセスおよび切断プロセスに適合する相応の速度で移動する。炉内では、薄手ガラスはバーナーもしくは赤外線源によって、または熱放射源としての加熱ロッドによって加熱される。炉内の適切な構造および断熱、ならびに目的に合わせた温度管理によって、これにより薄手ガラスには均一で管理された温度プロファイルが調整され、ガラスの応力分布にはとりわけ好適に作用し得る。代替として、非連続プロセスでは薄手ガラスシートが炉内に導入され、均一に加熱され得る。

本発明によると、薄手ガラスの実際の切断は、レーザービームによって切断線に沿ってエネルギーを導入することにより行うが、このビームは薄手ガラスシートを切断し、一貫した切断縁部が生じるように作用する。この場合、ガラスは、レーザー・スクライビング法のようには破断されるのではなく、きわめて狭い範囲でいわば溶断される。これに対しては有利には、ＣＯ_２レーザー、とりわけ波長範囲が９．２〜１１．４μｍ、好ましくは１０．６μｍのＣＯ_２レーザー、または周波数２倍ＣＯ_２レーザーが好適である。これはパルス型ＣＯ_２レーザーまたは連続波ＣＯ_２レーザー（ｃｗレーザー、ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ ｌａｓｅｒ）でもよい。

本発明による方法を実施する場合、ＣＯ_２レーザーを使用するとき、とりわけ切断速度の点で、平均レーザー出力Ｐ_ＡＶが５００Ｗ未満、好ましくは３００Ｗ未満、特に好ましくは２００Ｗ未満が適している。切断縁部品質の点では、良好な切断縁部品質の形成を促進する１００Ｗ未満の平均レーザー出力が好ましいが、その際切断速度が低下する。

本発明による方法の実施において、パルス型ＣＯ_２レーザーを使用する場合、平均レーザーパルス周波数ｆ_ｒｅｐは５〜１２ｋＨｚ（キロヘルツ）、とりわけ平均レーザーパルス周波数ｆ_ｒｅｐは８〜１０ｋＨｚが好ましい。

さらに、パルス型ＣＯ_２レーザーを使用する場合、レーザーパルス時間ｔｐは０．１〜５００μｓ（マイクロ秒）、とりわけレーザーパルス時間ｔｐは１〜１００μｓが好ましい。

切断線に沿った薄手ガラスを切断するためのエネルギーの導入は、本発明によると、あらゆる適切なレーザーによって行うことができる。これに関してはＣＯ_２レーザーのほかに、ＹＡＧレーザー、とりわけＮｄ：ＹＡＧレーザー（ネオジウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット固体レーザー）が好ましく、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの波長は１０４７〜１０７９ｎｍ（ナノメートル）、好ましくは１０６４ｎｍの範囲にある。さらに、Ｙｂ：ＹＡＧレーザー（イットリビウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット固体レーザー）は、１０３０ｎｍの範囲の波長が好ましい。両方のレーザータイプは、２倍周波数（２倍）または３倍周波数（３倍）を用いても好ましい。

薄手ガラス、とりわけガラスフィルムの切断には、ＹＡＧレーザーは、本発明によると、とりわけピコ秒〜ナノ秒範囲の高パルス周波数によって、所定の切断線に沿った処理温度でのレーザーアブレーションの形成に使用する。切断縁部表面は、同様にきわめて平滑であるが、ＣＯ_２レーザーによるガラス切断と比較するとより高い起伏を示す。切断縁部には、同様に微小クラックはなく、２点曲げ試験における強度値のばらつきが少ないことを示している。

さらに、エキシマレーザー、とりわけＦ_２レーザー（１５７ｎｍ）、ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザー（２４８ｎｍ）またはＡｒレーザー（３５１ｎｍ）が好ましい。

そのようなレーザータイプは、本発明の実施形態に応じて、パルス型または連続波レーザーとして用いることができる。

本発明によると、薄手ガラス、とりわけガラスフィルムの切断エネルギーの導入は、切断線に沿って、２〜１１０ｍ／分、好ましくは１０〜８０ｍ／分、特に好ましくは１５〜６０ｍ／分の加工速度ｖ_ｆで行う。オンライン・プロセスで方法を使用する場合、加工速度は薄手ガラスの成形と直接関連し、製造時のガラステープ速度およびガラス厚さに左右される。ガラス容量に相関して、薄いガラスの方が厚いガラスより速く延伸される。つまり、加工速度は、例えば厚さが１００μｍの薄手ガラスでは８ｍ／分、１５μｍの薄手ガラスでは５５ｍ／分となる。ロール・ツー・ロール加工での、またはフラット製品による薄手ガラスの切断に関連して方法を使用するときは、１５〜６０ｍ／分の加工速度が好ましい。加工速度とは、切断線に沿った切断部の送り速度である。この場合、薄手ガラスが固定されたレーザーに沿って送られるか、またはレーザーが固定された薄手ガラスに沿って移動するか、または両方が互いに対して相対的に移動してもよい。

この場合、レーザーは、所定の切断線に沿って連続送り量を特定してもよい、または切断線に沿って１回または複数回、往復走査しながら前方へ移動してもよい。

炉内で薄手ガラスを加熱する好ましい実施では、レーザービームは、炉の被覆部にある開口部、またはレーザー波長用の透明窓から導入される。これは処理温度による有害な影響からレーザーを保護し、薄手ガラス、とりわけ切断線範囲の温度分布が全くまたはごく僅かしか影響されないこと、および処理温度を確実に制御できることを保証している。

有利には、切断後の切断縁部は、縁部全体に作用する表面張力のために、これを肥厚することなく、火造り面を示す。これに関しては、切断縁部表面が、ごく浅い部分しか溶融しないか、または表面のごく狭い範囲しか溶融しないことが重要である。切断縁部の表面範囲が著しく軟化すると、縁部が収縮し、肥厚部が形成され、それが厚いほど薄手ガラスを用いるときか、またはガラスフィルムとして巻き取るときにもますます著しい支障を来す。

とりわけ切断後のそのような切断縁部は、平均粗さＲａが、最大でも２ナノメートル、好ましくは最大でも１．５ナノメートル、特に好ましくは最大でも１ナノメートル、および二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑが、最大でも１ナノメートル、好ましくは最大でも０．８ナノメートル、特に好ましくは最大でも０．５ナノメートルである。

本発明の別の一形態では、薄手ガラスは、炉内、好ましくは連続炉内で、切断プロセス中に生じた熱応力から解放される。本発明を実施すると、薄手ガラスへの入熱のために応力が発生し得る。この応力は、結果として薄手ガラス、とりわけガラスフィルムを変形するか、またはガラスの湾曲時または巻きつけ時の破壊リスク原因ともなる。この場合、切断に続いて、ガラスは焼鈍炉で応力から解放される。その際ガラスフィルムは、例えばオンライン・プロセスで、所定の温度プロファイルで加熱され、意図的に冷却される。この際加熱は、切断のための処理温度の調整との関連で行い得る。本発明による切断後に、ガラスを冷却したときに応力が発生しないように、ガラスはとりわけ焼鈍炉で意図的に冷却する。

一実施例によって、本発明を例示的に説明する。
例えばＳｃｈｏｔｔ ＡＧ，ＭａｉｎｚによってＡＦ３２（登録商標）ｅｃｏの名称で販売されている５０μｍ厚さのガラスフィルムを、炉で加熱した。ガラスフィルムの両側で、縁部を２５ｍｍ幅で切断した。アルカリフリーガラスは、以下の組成（重量％で）であった。

ガラス転移温度Ｔｇは、７１７℃である。その比重は２．４３ｇ／ｃｍ^３である。ガラスフィルムの上下面の二乗平均粗さＲｑは、０．４〜０．５ｎｍの間にある。したがって、表面はきわめて平滑である。

炉は上側被覆物の２カ所に長穴を備え、その長穴を通じて、それぞれのレーザービームは両方の切断線に沿ってそれぞれの１点に集束された。各長穴は、その下にあるガラスフィルムの縁部に平行して延設されていたので、縁部はこれに応じて切断できた。この場合、ガラスフィルムを２５ｍ／分の送り速度で移動させる連続炉であった。炉は電気によって加熱することで、両方の切断線のいずれも処理温度は７３７±５℃になった。

波長１０．６μｍのパルス型ＣＯ_２レーザーをそれぞれ、エネルギー源として使用した。エネルギーは、レーザー出力が２００Ｗ、レーザーパルス周波数が９ｋＨｚ、およびレーザーパルス時間が５６μｓで導入された。加工工程中に、レーザービームは切断線に沿ってそれぞれ１往復するので、切断線の各点はレーザーエネルギーを２度受けた。その後ガラスは完全に切断された。切断縁部は完全に火造りされた平均粗さＲ_ａは０．３〜０．４ｎｍであった（測定長さは６７０μｍ）。縁部厚さは平均して６０μｍなので、１０μｍの肥厚部により縁部の平均肥厚は２０％であった。これはＤＥ１９６１６３２７による切断の肥厚部２５μｍよりはるかに下回っている。

本発明は、前述の特徴の組合せに限定されるわけではなく、当業者であれば意義のある範囲内で、本発明のすべての特徴を本発明の範囲を逸脱せずに、任意に組み合わせるかまたは単独で使用することは明らかである。

Claims (23)

1. 薄手ガラスシート、とりわけガラスフィルムを所定の切断線に沿って切断する方法であって、切断線は切断する直前に、薄手ガラスシートのガラス転移点Ｔｇより最大で２５０Ｋ低く、好ましくはＴｇより最大で１００Ｋ低く、特に好ましくはＴｇの上下５０Ｋの範囲、とりわけ好ましくはＴｇの上下３０Ｋの範囲の処理温度を示し、薄手ガラスシートを切断するように作用するレーザービームによる切断線に沿ったエネルギーの導入を含む方法。
2. 薄手ガラスシートが、厚さが最大でも２５０μｍ、好ましくは最大でも１２０μｍ、特に好ましくは最大でも５５μｍ、とりわけ好ましくは最大でも３５μｍのガラスフィルムである、請求項１に記載の方法。
3. 薄手ガラスシートが、厚さが少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍ、特に好ましくは少なくとも１５μｍのガラスフィルムである、請求項１または２に記載の方法。
4. 薄手ガラスシートが、最大でも２重量％、好ましくは最大でも１重量％、さらに好ましくは最大でも０．５重量％、さらに好ましくは最大でも０．０５重量％以下、特に好ましくは最大でも０．０３重量％のアルカリ酸化物含量を含むガラスフィルムである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 薄手ガラスシートが、以下の成分（酸化物ベースの重量％で）
   ＳｉＯ_２ ４０〜７５
   Ａｌ_２Ｏ_３ １〜２５
   Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１６
   アルカリ土類酸化物 ０〜３０
   アルカリ酸化物 ０〜２
   を含有するガラスから成るガラスフィルムである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 薄手ガラスシートが、以下の成分（酸化物ベースの重量％で）
   ＳｉＯ_２ ４５〜７０
   Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜２５
   Ｂ_２Ｏ_３ １〜１６
   アルカリ土類酸化物 １〜３０
   アルカリ酸化物 ０〜１
   を含有するガラスから成るガラスフィルムである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
7. 切断線に沿った切断範囲の薄手ガラスの全幅が、ガラスまたはレーザーの送り方向に対して垂直に処理温度に加熱される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 切断線に沿って薄手ガラスを切断するためのエネルギーの導入が、ＣＯ_２レーザーによって、とりわけ波長範囲が９．２〜１１．４μｍ、好ましくは１０．６μｍのＣＯ_２レーザー、または周波数２倍ＣＯ_２レーザーによって行われる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. エネルギーの導入が、５００Ｗ未満、好ましくは３００Ｗ未満、特に好ましくは２００Ｗ未満の平均レーザー出力Ｐ_ＡＶを有する、パルス型ＣＯ_２レーザーまたは連続波ＣＯ_２レーザーによって行われる、請求項８に記載の方法。
10. エネルギーの導入が、５〜１２ｋＨｚ、好ましくは８〜１０ｋＨｚの平均レーザーパルス周波数ｆ_ｒｅｐを有するパルス型ＣＯ_２レーザーによって行われる、請求項８に記載の方法。
11. エネルギーの導入が、０．１〜５００μｓ、好ましくは１〜１００μｓのレーザーパルス時間ｔ_ｐを有するパルス型ＣＯ_２レーザーによって行われる、請求項８に記載の方法。
12. 切断線に沿って薄手ガラスを切断するためのエネルギーの導入が、ＹＡＧレーザー、とりわけ波長が１０４７〜１０７９ｎｍの範囲、好ましくは１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー、もしくは周波数２倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、もしくは周波数３倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザーによって、または波長が１０３０ｎｍ範囲のＹｂ：ＹＡＧレーザー、もしくは周波数２倍Ｙｂ：ＹＡＧレーザー、もしくは周波数３倍Ｙｂ：ＹＡＧレーザーによって行われる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
13. 切断線に沿って薄手ガラスを切断するためのエネルギーの導入が、エキシマレーザーによって、とりわけＦ_２レーザー、もしくはＡｒＦレーザー、もしくはＫｒＦレーザーによって、またはＡｒレーザーによって行われる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
14. 切断線に沿って薄手ガラス、とりわけガラスフィルムを切断するためのエネルギーの導入が、２〜１１０ｍ／分、好ましくは１０〜８０ｍ／分、特に好ましくは１５〜６０ｍ／分の加工速度ｖ_ｆによって行われる、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 炉内で切断線の加熱を行い、切断線に沿って薄手ガラスを切断するためのエネルギーの導入が、炉の被覆物の開口部またはレーザー波長用の透明窓を通してレーザーによって実施される、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. レーザー波長、レーザー出力、処理温度および加工速度は、薄手ガラスの切断後の切断縁部が火造り面を示すように相互に調整される、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. レーザー波長、レーザー出力、処理温度および加工速度は、薄手ガラスの切断後に測定長さ６７０μｍにわたる切断縁部が、最大でも２ナノメートル、好ましくは最大でも１．５ナノメートル、特に好ましくは最大でも１ナノメートルの平均粗さＲａを示すように相互に調整される、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
18. レーザー波長、レーザー出力、処理温度および加工速度は、薄手ガラスの切断後に測定長さ６７０μｍにわたる切断縁部が、最大でも１ナノメートル、好ましくは最大でも０．８ナノメートル、特に好ましくは最大でも０．５ナノメートルの二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑを示すように相互に調整される、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
19. 薄手ガラス、とりわけガラスフィルムがダウン・ドロー法またはオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法で製造され、その後連続的に連続プロセスで切断される、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 薄手ガラス、とりわけガラスフィルムがガラスロールから解かれ、その後連続プロセスで切断される、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
21. 切断に引き続いて、薄手ガラスが、好ましくは炉内で、特に好ましくは連続炉内で、切断プロセス中に生じた熱応力から解放される、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 切断によって生じる縁部の肥厚部が、ガラス厚さの２５％未満、好ましくはガラス厚さの１０％未満、とりわけガラス厚さの５％未満であることを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 切断によって生じる縁部の肥厚部が、２５μｍ未満、とりわけ１０μｍ未満であることを特徴とする、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法。