JP2018024536A - 帯状ガラスフィルムの切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、それぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止する切断方法の提供。
【解決手段】帯状ガラスフィルムＧの長手方向に沿ってレーザーを照射することで、これを溶断して相互に対向する両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａを形成しつつ、それぞれ糸状ガラスＧｔとして剥離させて除去するに際し、レーザーの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムＧとレーザーの照射スポットＬｓとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムＧの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの相互間の隙間の幅をｗ［ｍ］、ガラスの密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］として、式１から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０^６〜３．０×１０^８の範囲内となる条件の下で、溶断するようにした帯状ガラスフィルムの切断方法。Ｚ＝Ｐ／（９．８０６６５＊Ｖ^３＊ｔ＊ｗ＊ρ）・・・式１
【選択図】図１

Description

本発明は、帯状ガラスフィルムを長手方向に沿って切断するための方法に関する。

近年、急速に普及しているスマートフォンやタブレット型ＰＣ等のモバイル端末は、薄型、軽量であることが求められるため、これらの端末に組み込まれるガラス基板においても、必然的に薄板化への要請が高まっているのが現状である。このような現状の下、フィルム状にまで薄板化（例えば、厚みが３００μｍ以下）されたガラスフィルムが開発、製造されるに至っている。

通常、ガラスフィルムの製造工程には、これの元となる帯状ガラスフィルムを長手方向に沿って切断する切断工程が含まれる。この切断工程では、ダウンドロー法等によって成形された帯状ガラスフィルムを長手方向に搬送しつつ、帯状ガラスフィルムの幅方向両端に位置する非有効部（耳部を含んだ部位）を切断して除去する。これにより、切断工程の実行後には、製品となる部位である有効部のみが残存した帯状ガラスフィルムが得られる。ここで、切断工程の実行に利用される切断手法としては、例えば、レーザー割断法やレーザー溶断法等を挙げることができるが、この他、特許文献１に開示された切断手法を利用することにより、切断工程を実行することも可能である。

同文献に開示された切断手法では、所定の方向に搬送中のガラス基板にレーザーを照射することで、ガラス基板を溶断して相互に対向する両溶断端部（同文献では周辺部）を形成する。さらに、レーザーの照射による加熱後、冷却に伴ってガラス基板に発生した残留応力により、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラス（同文献では析出物）として溶断後のガラス基板から剥離させて除去する。

同手法を上記の切断工程に利用すれば、帯状ガラスフィルムの長手方向に沿った溶断に伴って順次に形成される有効部側および非有効部側の対向した両溶断端部が、それぞれ糸状ガラスとして剥離していく。これにより、レーザーの照射による加熱で帯状ガラスフィルムの有効部に生じた歪を溶断端部の剥離に伴って除去することができ、切断工程の実行後には、歪のない帯状ガラスフィルムを得られる利点がある。

国際公開第２０１４／００２６８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された切断手法を帯状ガラスフィルムの切断工程の実行に利用した場合には、上述のような利点が得られる一方で、以下のような未だ解決すべき問題が発生している。

すなわち、同手法では、溶断端部の剥離を途切れなく連続的に発生させることが難しく、溶断端部の剥離が断続的にしか生じない状態に陥りやすい問題がある。そして、剥離が断続的に生じた場合には、切断工程の実行後に得られる帯状ガラスフィルム（有効部のみが残存した帯状ガラスフィルム）における幅方向端面の直線度が不可避的に悪化してしまう。その結果、この帯状ガラスフィルムを元に製造されるガラスフィルムの品質を低下させてしまう不具合があった。そのため、溶断端部の剥離の途切れを防止できる技術の確立が期待されているのが現状であった。

上記の事情に鑑みなされた本発明は、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することを技術的な課題とする。

本発明者らは、鋭意研究の結果、溶断時における帯状ガラスフィルムの除去量と、溶断後に帯状ガラスフィルムに残存する残留応力とが、強い相関を示し、安定した糸状ガラスの剥離に影響を及ぼすことの知見を得た。帯状ガラスフィルムの溶断時の実際の除去量は、帯状ガラスフィルムの搬送速度とレーザーの出力とも関係し、安定した糸状ガラスの剥離の継続のためには、これらのパラメータが密接に関わりあっていることの知見を得て、本発明に至った。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、帯状ガラスフィルムの長手方向に沿ってレーザーを照射することで、帯状ガラスフィルムを溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして溶断後の帯状ガラスフィルムから剥離させて除去する帯状ガラスフィルムの切断方法であって、レーザーの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムと、帯状ガラスフィルム上に形成されたレーザーの照射スポットとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部の相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、帯状ガラスフィルムの密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０^６〜３．０×１０^８の範囲内となる条件の下で、帯状ガラスフィルムを溶断することに特徴付けられる。

本発明に係る帯状ガラスフィルムの切断方法によれば、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す縦断正面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面を示す縦断正面図である。 図１におけるＣ−Ｃ断面を示す縦断正面図である。

以下、本発明の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法について、添付の図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法では、帯状ガラスフィルムＧを長手方向に沿って切断することで、当該帯状ガラスフィルムＧを製品となる部位である有効部Ｇ１と、廃棄される部位である非有効部Ｇ２とに分断する。

帯状ガラスフィルムＧは、オーバーフローダウンドロー法により成形したガラスであり、幅方向の両端にそれぞれ耳部Ｇｍを含んだ非有効部Ｇ２を有すると共に、両非有効部Ｇ２の相互間に有効部Ｇ１を有する。本実施形態においては、これら有効部Ｇ１と非有効部Ｇ２との境界となる切断予定線Ｘに沿って帯状ガラスフィルムＧを切断する。なお、非有効部Ｇ２と分断された後の有効部Ｇ１は、保護シートと重ね合わせた後、巻芯の周りにロール状に巻き取ってガラスロールとする。一方、有効部Ｇ１と分断された後の非有効部Ｇ２は、有効部Ｇ１の搬送経路から離脱させて廃棄する。

ここで、切断の対象となる帯状ガラスフィルムＧの厚みｔは、０．０００１ｍ（１００μｍ）以下とすることが好ましく、０．００００５ｍ（５０μｍ）以下とすることが更に好ましい。また、帯状ガラスフィルムＧの密度ρは、２３００ｋｇ／ｍ^３〜２６００ｋｇ／ｍ^３の範囲内とすることが好ましく、２３５０ｋｇ／ｍ^３〜２５００ｋｇ／ｍ^３の範囲内とすることが更に好ましい。なお、本実施形態では、帯状ガラスフィルムＧをオーバーフローダウンドロー法により成形しているが、この他、スロットダウンドロー法、リドロー法、フロート法等により成形した帯状ガラスフィルムＧを切断の対象としてもよい。また、帯状ガラスフィルムの組成は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、無アルカリガラスを切断の対象としている。

帯状ガラスフィルムＧの切断は、平置き姿勢で長手方向に搬送される帯状ガラスフィルムＧに対して、切断予定線Ｘに沿ってレーザーＬを照射することにより、帯状ガラスフィルムＧを溶断して実行する。

帯状ガラスフィルムＧは、搬送装置（例えば、ベルトコンベア等）を用いて搬送経路上を搬送速度Ｖで搬送している。これに対し、帯状ガラスフィルムＧに照射されるレーザーＬは、図２に示すように、固定して設置されたレーザー照射器１から照射している。これにより、帯状ガラスフィルムＧ上（切断予定線Ｘ上）に形成されたレーザーＬの照射スポットＬｓと、帯状ガラスフィルムＧとが、搬送速度Ｖに等しい相対移動速度で相対移動している。なお、レーザー照射器１から照射されるレーザーＬの焦点Ｌｆは、帯状ガラスフィルムＧの厚みｔの範囲内に収まるように設定している。

ここで、帯状ガラスフィルムＧの搬送速度Ｖは、０．１００ｍ／ｓ〜０．５３０ｍ／ｓの範囲内とすることが好ましく、０．１３０ｍ／ｓ〜０．５００ｍ／ｓの範囲内とすることが更に好ましい。また、レーザーＬの出力Ｐは、３０Ｗ以上とすることが好ましく、５０Ｗ以上とすることが更に好ましい。一方、レーザーＬの出力Ｐは、２５０Ｗ以下とすることが好ましく、２００Ｗ以下とすることが更に好ましい。加えて、図３に示すように、帯状ガラスフィルムＧの溶断に伴って相互に対向して形成される両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａについて、これらの相互間に形成される隙間の幅ｗは、０．００００５ｍ（５０μｍ）〜０．０００２ｍ（２００μｍ）の範囲内となるようにすることが好ましく、０．００００８ｍ（８０μｍ）〜０．０００１５ｍ（１５０μｍ）の範囲内となるようにすることが更に好ましい。なお、照射するレーザーＬの種類は、特に限定されるものではなく、ＣＯ_２レーザー、エキシマレーザー、銅蒸着レーザー、ＹＡＧレーザー等を使用することができるが、本実施形態では、ＣＯ_２レーザーを使用している。

以下、帯状ガラスフィルムＧの切断方法の具体的な態様について説明する。

この帯状ガラスフィルムの切断方法では、レーザーＬの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムＧと、帯状ガラスフィルムＧ上に形成されたレーザーＬの照射スポットＬｓとの相対移動速度（本実施形態では上記の搬送速度Ｖに等しい）をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムＧの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、帯状ガラスフィルムＧの密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０^６〜３．０×１０^８の範囲内となる条件の下で、帯状ガラスフィルムＧを溶断する。

このようにした場合、図２に示すように、帯状ガラスフィルムＧの切断予定線Ｘに沿ってレーザーＬを照射すると、まず、照射部で溶融ガラスが生成されると共に、溶融ガラスが除去されることで、図３に示すように、帯状ガラスフィルムＧが有効部Ｇ１と非有効部Ｇ２とに分断される。これにより、相互に対向する有効部Ｇ１側および非有効部Ｇ２側の両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａが順次に形成されていく。

なお、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの周辺部は、レーザーＬの熱で加熱された状態となるが、加熱された後、それぞれ搬送経路の下流側に搬送されながら自然冷却により冷却されていく。これに伴って、分断された有効部Ｇ１および非有効部Ｇ２の各々において、溶断端部Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）に隣接する部位（図３に斜線を入れて示す部位）では、引張応力（残留応力）が発生した状態となる。

この引張応力によって両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａが、図４に示すように、それぞれ有効部Ｇ１および非有効部Ｇ２から糸状ガラスＧｔとして剥離して除去されていく。その結果、レーザーＬの照射による加熱で帯状ガラスフィルムＧの有効部Ｇ１に生じた歪を溶断端部Ｇ１ａの剥離に伴って除去することができ、歪のない有効部Ｇ１が得られる。

本発明の実施例として、上記の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法と同様の態様により、相互に異なる１５の条件（実施例１１条件、比較例４条件）の下で、帯状ガラスフィルムを切断して有効部と非有効部とに分断した。そして、分断後の帯状ガラスフィルム（有効部のみでなる帯状ガラスフィルム）における幅方向端面の直線度の良否について検証を行った。

実施例１〜実施例１１、及び、比較例１〜比較例４におけるＰ［Ｗ］、Ｖ［ｍ／ｓ］、ｔ［ｍ］、ｗ［ｍ］、ρ［ｋｇ／ｍ^３］の値、及び、これらの値から上記の［数１］式で算出される無次元数Ｚの値は、下記の表１に示すとおりである。また、表１の「評価」の項目において、「○」とは、分断後における帯状ガラスフィルムの幅方向端面の直線度が良好であることを表し、「×」とは、幅方向端面の直線度が不良、若しくは、分断を安定して継続させること自体が不可能であったことを表している。

表１に示す結果から、実施例１〜実施例１１では、分断後における帯状ガラスフィルムの幅方向端面の直線度が良好であったことが分かる。このような結果が得られたのは、溶断端部の剥離を途切れなく連続的に発生させることができたためと想定される。これに対し、比較例１および比較例３では、溶断端部の剥離が断続的に発生すると共に、幅方向端面の直線度が不良なものとなった。また、比較例２および比較例４では、帯状ガラスフィルムの分断を安定して継続させること自体が不可能であった（切断不良が生じた）。

以上の結果から、本発明に係る帯状ガラスフィルムの切断方法によれば、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することが可能となるものと推認される。

Ｇ 帯状ガラスフィルム
Ｇ１ａ 溶断端部
Ｇ２ａ 溶断端部
Ｇｔ 糸状ガラス
Ｌ レーザー
Ｌｓ 照射スポット
Ｖ 搬送速度
ｔ 厚み
ｗ 幅
ρ 密度

Claims (1)

1. 帯状ガラスフィルムの長手方向に沿ってレーザーを照射することで、該帯状ガラスフィルムを溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、該両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして溶断後の帯状ガラスフィルムから剥離させて除去する帯状ガラスフィルムの切断方法であって、
   前記レーザーの出力をＰ［Ｗ］、
   前記帯状ガラスフィルムと、該帯状ガラスフィルム上に形成された前記レーザーの照射スポットとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、
   前記帯状ガラスフィルムの厚みをｔ［ｍ］、
   前記両溶断端部の相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、
   前記帯状ガラスフィルムの密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、
   ［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０^６〜３．０×１０^８の範囲内となる条件の下で、前記帯状ガラスフィルムを溶断することを特徴とする帯状ガラスフィルムの切断方法。
   

   

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