JP2021024760A - ガラスフィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】割断したガラスフィルムにクラックが生じることを抑制可能なガラスフィルムの製造方法を提供する。【解決手段】本ガラスフィルムの製造方法は、送り出しロールに巻かれた長尺状のガラスフィルムを複数の工程を経由して巻き取りロールで巻き取るロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造方法であって、前記複数の工程は、前記ガラスフィルムを幅方向の所定位置で搬送方向に沿って割断する工程と、割断された前記ガラスフィルムの割断面を研磨する工程と、を有する。【選択図】図２
Description
本発明は、ガラスフィルムの製造方法に関する。
ガラスを薄く成形する技術の確立に伴いガラスをフィルム状にしたガラスフィルムが実現でき、ガラスフィルムをロールとして扱うことが可能になりつつある。ガラスフィルムをロールとして扱うことができれば、生産性の高いロールツーロールプロセスを活用し、ガラスフィルムを連続的に加工可能となる。
ところで、ガラスフィルムのロールは、使用する装置等の幅に制約が生じた際に刃物等により連続的に割断して用いると好適であり、又、一本のロールから複数本のロールに割断できればロールの生産効率が高まる利点もある。
このような観点から、ロールから繰り出したガラスフィルムを複数本に割断する技術が検討されているが、割断したガラスフィルムの割断面同士が擦れるためにガラスフィルムにクラックが生じ、巻き取る際にガラスフィルムが割れる問題が生じていた。
これに対し、割断したガラスフィルム同士の干渉を回避するために、ガラスフィルムの割断面を一定方向に傾斜させ分離する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又、高出力のレーザ光によりガラスフィルムを溶解させつつ割断する、ピーリング現象を活用した技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１等に記載の技術では、割断面を連続的かつ安定的に制御することは困難であり、ガラスフィルムが長尺化するほど巻き取りが困難であった。又、特許文献２等に記載の技術では、現実問題としては割断面が擦れてクラックが生じるおそれがあり、又、糸状の剥離物が生じるため、その回収に課題が生じており、満足な手法の確立には至っていない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、割断したガラスフィルムにクラックが生じることを抑制可能なガラスフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
本ガラスフィルムの製造方法は、送り出しロールに巻かれた長尺状のガラスフィルムを複数の工程を経由して巻き取りロールで巻き取るロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造方法であって、前記複数の工程は、前記ガラスフィルムを幅方向の所定位置で搬送方向に沿って割断する工程と、割断された前記ガラスフィルムの割断面を研磨する工程と、を有する。
開示の技術によれば、割断したガラスフィルムにクラックが生じることを抑制可能なガラスフィルムの製造方法を提供できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
［ガラスフィルム］
まず、搬送対象となるガラスフィルムについて説明する。図１は、搬送対象となるガラスフィルムを例示する模式図である。
まず、搬送対象となるガラスフィルムについて説明する。図１は、搬送対象となるガラスフィルムを例示する模式図である。
図１を参照すると、ガラスフィルム１０は、長尺状のガラスフィルムである。本明細書において、「長尺状」とは、幅に対して長さが十分に長い細長形状を意味し、例えば、幅に対して長さが１０倍以上の細長形状を含む。
ガラスフィルム１０の長さは、好ましくは５０ｍ以上であり、より好ましくは１００ｍ以上であり、更に好ましくは５００ｍ以上である。ガラスフィルム１０の幅Ｌｇは、好ましくは１００ｍｍ〜５０００ｍｍであり、より好ましくは２００ｍｍ〜３０００ｍｍであり、更に好ましくは５００ｍｍ〜２０００ｍｍである。ガラスフィルム１０は、ロール状で提供される。
ガラスフィルム１０は、特に限定はなく、目的に応じて適切なものを採用できる。ガラスフィルム１０は、組成による分類によれば、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられる。又、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスが挙げられる。上記ガラスのアルカリ金属成分（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）の含有量は、好ましくは１５重量％以下であり、更に好ましくは１０重量％以下である。
ガラスフィルム１０の厚さｔは、好ましくは３０μｍ〜１５０μｍであり、より好ましくは５０μｍ〜１４０μｍであり、更に好ましくは７０μｍ〜１３０μｍであり、特に好ましくは８０μｍ〜１２０μｍである。このような範囲であれば、フレキシブル性に優れロールツーロールプロセスでの加工が可能であり、かつ、ガラスフィルム１０が割れがたく生産性に優れるガラスフィルム１０が得られる。
ガラスフィルム１０の波長５５０ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８５％以上である。ガラスフィルム１０の波長５５０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．４〜１．６５である。
ガラスフィルム１０の密度は、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３〜３．０ｇ／ｃｍ３であり、更に好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３〜２．７ｇ／ｃｍ３である。上記範囲のガラスフィルムであれば、画像表示の軽量化に寄与し得るガラスフィルム１０を提供できる。
ガラスフィルム１０の成形方法は、特に限定はなく、目的に応じて適切なものを採用できる。代表的には、ガラスフィルム１０は、シリカやアルミナ等の主原料と、芒硝や酸化アンチモン等の消泡剤と、カーボン等の還元剤とを含む混合物を、１４００℃〜１６００℃程度の温度で溶融し、薄板状に成形した後、冷却して作製できる。ガラスフィルム１０の成形方法としては、例えば、スロットダウンドロー法、フュージョン法、フロート法等が挙げられる。これらの方法によって板状に成形されたガラスフィルムは、薄板化したり、平滑性を高めたりするために、必要に応じて、フッ酸等の溶剤により化学的に研磨されてもよい。
なお、ガラスフィルム１０の裏面側に、ロール状に巻かれたガラスフィルム１０同士の接触を防止するために、支持体（樹脂フィルムや紙等）が設けられてもよい。又、ガラスフィルム１０の片面の幅方向両端近傍に、ガラスフィルム１０にクラックが発生することを防止するために、ガラスフィルム１０の長手方向に沿って線状に補強材（樹脂テープ等）が設けられてもよい。
［ガラスフィルムの製造方法］
次に、ガラスフィルム１０の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係るガラスフィルムの製造方法を例示する工程フロー図である。図３〜図６は、本実施形態に係るガラスフィルムの製造工程を例示する模式図である。
次に、ガラスフィルム１０の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係るガラスフィルムの製造方法を例示する工程フロー図である。図３〜図６は、本実施形態に係るガラスフィルムの製造工程を例示する模式図である。
図２に示す工程Ｓ１（ロール繰出し）では、送り出しロールに巻かれたガラスフィルム１０を繰り出す。
次に、図２に示す工程Ｓ２（割断）では、ガラスフィルム１０を幅方向の所定位置で搬送方向に沿って割断する。ガラスフィルム１０を割断する方法は、特に限定されず、任意の方法を選択可能である。例えば、図３（ａ）に示すように、スクラーバー５１により機械的に割断する方法や、図３（ｂ）に示すように、レーザ装置５２からガラスフィルム１０にレーザ光５３を照射して熱的に割断する方法が挙げられる。
レーザ装置５２としては、例えば、炭酸ガスレーザ装置を用いることができる。レーザ装置５２として炭酸ガスレーザ装置を用いることで、ガラスフィルム１０の吸収波長を適切なものにできると共に、簡易に安定した状態で局部加熱を行うことができ、コストも低減できる。
レーザ光による割断は、初期亀裂を形成した後、レーザにより亀裂を加熱することでガラスに熱応力を発生させ亀裂を成長させる原理を用いている。熱応力を効率的に発生させる方法として、レーザ光で走査したラインにクーラントと呼ばれる水のミストを噴霧しガラスの温度差、すなわち応力差を効果的に発現させ割断する方法もある。熱応力を発現させる手法として、レーザ光の照射に代えて、電熱線や熱風噴射等の局部加熱が可能な他の方法を用いることも可能である。
図３（ｃ）に示すように、割断後のガラスフィルム１０には互いに対向する割断面１０ａ及び１０ｂが形成され、割断面１０ａと割断面１０ｂとの間にはスリットＳが形成される。但し、スリットＳは極めて狭く、実際には、割断面１０ａと割断面１０ｂとはほぼ接している。なお、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３（ａ）の場合にも、図３（ｃ）に示す割断面１０ａ及び１０ｂ並びにスリットＳが形成される。
なお、ガラスフィルム１０の裏面側に支持体（樹脂フィルムや紙等）が設けられている場合には、工程Ｓ２より前に支持体を剥離し、ガラスフィルム１０のみを割断することが好ましい。
次に、図２に示す工程Ｓ３（研磨）では、割断されたガラスフィルム１０の割断面１０ａ及び１０ｂを研磨する。この際、ガラスフィルム１０の割断面１０ａ及び１０ｂと共に、ガラスフィルム１０の両端面（両側面）も研磨される。
ガラスフィルム１０を研磨する方法は、特に限定されず、化学的研磨や物理的研磨を用いることができる。但し、物理的研磨では、ガラスフィルム１０が薄い場合に、ガラスフィルム１０に損傷を与えるおそれがあるため、そのようなおそれのない化学的研磨（すなわ、エッチング）を用いることが好ましい。
化学的研磨は、例えば、図４（ａ）に示すように、ガラスフィルム１０をエッチング槽６１内の研磨液６２に浸漬させる方法や、図４（ｂ）に示すように、スプレー装置６３から研磨液６２を噴射する方法が挙げられる。
スプレー装置６３を用いる場合には、ガラスフィルム１０の表面の全体に研磨液６２を噴射してもよいし、割断面１０ａ及び１０ｂの近傍のみに噴射してもよい。又、スプレー装置６３を用いる場合には、ガラスフィルム１０の表面から研磨液６２を噴射する代わりに、ガラスフィルム１０の裏面から研磨液６２を噴射してもよいし、ガラスフィルム１０の表面と裏面の両方から研磨液６２を噴射してもよい。なお、スプレー装置６３は、ガラスフィルム１０に均等に研磨液６２を噴射できるように複数の噴射ノズルを備えていてもよい。
研磨液６２としては、例えば、フッ酸を含む液を用いることができる。研磨液６２は、フッ酸の他に、他の酸を含んでもよい。他の酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられる。研磨液６２は、更に、無機酸や界面活性剤等を含んでもよい。研磨液６２がフッ酸を含む場合、フッ酸の濃度は１重量％〜３０重量％の範囲内に調整されることが好ましい。なお、研磨液６２におけるフッ酸の濃度が高いほど、ガラスフィルム１０のエッチング速度が速くなる。又、研磨液６２の液温は、３５℃〜４５℃の範囲内に調整されることが好ましい。なお、研磨液６２の液温が高いほど、ガラスフィルム１０のエッチング速度が速くなる。
図４（ｃ）に示すように、研磨後のガラスフィルム１０の割断面１０ａ及び１０ｂは、エッチングされて図３（ｃ）よりも滑らかな面となると共に、スリットＳが拡幅する。研磨後のスリットＳの幅Ｗは、ガラスフィルム１０の搬送速度、研磨液６２の濃度、研磨液６２の液温、研磨液６２を噴射する際の圧力等により調整可能である。研磨後のスリットＳの幅Ｗは、工程内における割断面１０ａと割断面１０ｂとの接触を避けるためには５μｍ以上が好ましく、エッチングの効率を考慮すると１ｍｍ以下が好ましい。又、エッチングの効率を考慮すると、ガラスフィルム１０のエッチング速度の範囲は、０．１μｍ／分〜７０μｍ／分の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１μｍ／分〜３０μｍ／分である。なお、図４（ｃ）は、図３（ｃ）に対応する断面を示している。
なお、ガラスフィルム１０の幅方向両端近傍にクラック防止用の補強材（樹脂テープ等）が設けられている場合には、工程Ｓ２において、ガラスフィルム１０の幅方向両端近傍の補強材が設けられている領域も割断し、補強材が設けられている領域を除去してもよい。工程Ｓ３の研磨工程では、ガラスフィルム１０の割断面１０ａ及び１０ｂと共に、ガラスフィルム１０の両端面も研磨される。そのため、ガラスフィルム１０の両端面近傍にクラックの発生起点が存在しない状態になり、以降の工程では補強材がなくてもクラックの発生を気にせずにガラスフィルム１０を取り扱うことができる。
次に、図２に示す工程Ｓ４（洗浄）では、研磨されたガラスフィルム１０を洗浄し、ガラスフィルム１０に付着した研磨液６２等を除去する。ガラスフィルム１０を洗浄する方法は、特に限定されず、任意の方法を選択可能である。例えば、図５（ａ）に示すように、ガラスフィルム１０を洗浄槽７１内の洗浄液７２に浸漬させる方法や、図５（ｂ）に示すように、スプレー装置７３から洗浄液７２を噴射する方法が挙げられる。また、任意の方法の組み合わせでも好い。例えば、洗浄工程１で研磨液の粗洗浄を行い、洗浄工程２で完全に洗浄するなどの方法も挙げられる。洗浄液７２は、例えば、水である。
次に、図２に示す工程Ｓ５（乾燥）では、ガラスフィルム１０に付着した洗浄液を乾燥させる。ガラスフィルム１０を乾燥させる方法は、特に限定されず、任意の方法を選択可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、エアブロー８１を用いる方法や、図６（ｂ）に示すように、オーブン８２を用いる方法が挙げられる。
次に、図２に示す工程Ｓ６（ロール巻取り）では、割断されたガラスフィルム１０を別々の巻き取りロールで巻き取る。以上の工程により、送り出しロールに巻かれた長尺状のガラスフィルム１０を複数の工程を経由して巻き取りロールで巻き取るロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造方法を実現できる。複数の工程が割断工程及び研磨工程を含むことで、ガラスフィルム１０を割断してロールに巻かれた複数のガラスフィルムを安定的に製造できる。
次に、一のガラスフィルムを割断してロールに巻かれた複数のガラスフィルムを製造する、より具体的な製造工程の一例について説明する。図７は、ロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造工程の一例を示す図である。
図７に示すように、図２〜図６を参照して説明した工程を適宜組み合わせることで、ガラスフィルム１０の割断をロールツーロールプロセスで行うことができる。但し、ガラスフィルム１０の製造工程は、必要に応じ、図２〜図６を参照して説明した工程以外の工程を有してもよい。
ガラスフィルム１０の製造装置において、送り出しロール１０１並びに巻き取りロール１０２及び１０３には、各々駆動用のモータ（図示せず）が取り付けられ、各々の駆動用のモータは制御部（図示せず）により所定の回転速度で所定の回転方向に回転制御される。これにより、送り出しロール１０１に巻かれたガラスフィルム１０は、複数の工程を経由して巻き取りロール１０２及び１０３で巻き取られ、ロールツーロールプロセスにより搬送される。
具体的には、まず、送り出しロール１０１に巻かれたガラスフィルム１０が繰り出され、矢印方向に搬送され、ガラスフィルム１０の表面側に配置されたレーザ装置５２から照射されるレーザ光５３により割断される。例えば、レーザ装置５２を固定し、ガラスフィルム１０を矢印方向に搬送することで、ガラスフィルム１０を幅方向の所定位置で搬送方向に沿って連続的に割断できる。幅方向の所定位置は、例えば、幅方向の中心位置であるが、これには限定されない。なお、ここでは、割断後のガラスフィルム１０を、ガラスフィルム１１及び１２と称する。
次に、ガラスフィルム１１及び１２は、ガラスフィルム１１及び１２の表面側及び裏面側に配置されたスプレー装置６３から噴射される研磨液６２により化学的に研磨される。これにより、研磨後のガラスフィルム１０の割断面は、研磨されて滑らかな面となり、所定幅のスリットが形成される（図４（ｃ）と同様）。
研磨工程後に、ガラスフィルム１１とガラスフィルム１２を、高さ方向（上下方向）の異なる位置で搬送することが好ましい。ガラスフィルム１１とガラスフィルム１２とは所定幅のスリットにより分離されており、両者の研磨後の割断面同士は、原則的に接触することはない。しかし、ガラスフィルム１１とガラスフィルム１２を高さ方向の異なる位置で搬送することで、ガラスフィルム１１とガラスフィルム１２の研磨後の割断面同士が搬送の振動等により接触することを、より確実に防止できる。
次に、高さ方向の異なる位置で搬送されたガラスフィルム１１及び１２は、洗浄槽７１内の洗浄液７２に浸漬されて洗浄される。次に、洗浄されたガラスフィルム１１及び１２は、エアブロー８１により乾燥される。そして、ガラスフィルム１１は巻き取りロール１０２で巻き取られ、ガラスフィルム１２は巻き取りロール１０３で巻き取られる。
このようにして、送り出しロール１０１に巻かれた長尺状のガラスフィルム１０は、複数の工程を経由し、割断されたガラスフィルム１１及び１２として巻き取りロール１０２及び１０３で巻き取られる。
なお、図７に示すガラスフィルム１０の製造工程において、ガラスフィルム１０の割断が開始される位置と、ガラスフィルム１１及び１２の研磨が開始される位置との距離Ｌ１は、０．５ｍ以上であることが好ましい。これにより、研磨工程で用いる研磨液により、割断工程で用いる装置（例えば、スクラーバー５１やレーザ装置５２）に悪影響（腐食等）が及ぶことを抑制できる。
但し、割断面同士の接触を回避するためには、割断工程後になるべく早く研磨工程を実行することが好ましい。この観点から、ガラスフィルム１０の割断が開始される位置と、ガラスフィルム１１及び１２の研磨が開始される位置との距離Ｌ１は、５ｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３ｍ以下である。
このように、本実施形態に係るガラスフィルムの製造方法は、ガラスフィルムを幅方向の所定位置で搬送方向に沿って連続的に割断する工程の後に、割断されたガラスフィルムの割断面を研磨する工程を有する。これにより、割断したガラスフィルムの割断面同士が接触してクラックが生じることを抑制できる。
図８は、ロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造工程の他の例を示す図である。図８に示すガラスフィルム１０の製造工程は、割断工程の次工程として、割断工程と研磨工程との間に、割断されたガラスフィルム１０を洗浄する工程を有する点が、図７に示すガラスフィルム１０の製造工程と相違する。割断されたガラスフィルム１０を洗浄する工程は、例えば、スプレー装置９１から洗浄液９２を噴射する方法により実現できる。洗浄液９２は、例えば、水である。
なお、図８に示すガラスフィルム１０の製造工程において、ガラスフィルム１０の割断が開始される位置と、ガラスフィルム１１及び１２の洗浄が開始される位置との距離Ｌ２は、０．５ｍ以上であることが好ましい。これにより、洗浄工程で用いる洗浄液により、割断工程で用いる装置（例えば、スクラーバー５１やレーザ装置５２）に悪影響（腐食等）が及ぶことを抑制できる。
但し、割断面同士の接触を回避するためには、割断工程後になるべく早く研磨工程を実行することが好ましい。この観点から、割断工程と研磨工程との間に洗浄工程が追加された場合も、図７の場合と同様に、ガラスフィルム１０の割断が開始される位置と、ガラスフィルム１１及び１２の研磨が開始される位置との距離は、５ｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３ｍ以下である。
このように、割断工程の次工程として、割断工程と研磨工程との間に、割断されたガラスフィルム１０を洗浄する工程を有してもよい。これにより、割断前後の異物（特に樹脂系のもの）を除去できる。これにより、以降の工程で、異物により研磨が進まないと言った研磨不良やフッ酸を異物が吸収しフッ酸を除去しきれないと言った洗浄不良等の問題が生じることを回避できる。
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、一のガラスフィルムを三以上のガラスフィルムに割断してもよい。
１０、１１、１２ ガラスフィルム
１０ａ、１０ｂ 割断面
５１ スクラーバー
５２ レーザ装置
５３ レーザ光
６１ エッチング槽
６２ 研磨液
６３ スプレー装置
７１ 洗浄槽
７２、９２ 洗浄液
７３、９１ スプレー装置
８１ エアブロー
８２ オーブン
１０１ 送り出しロール
１０２、１０３ 巻き取りロール
１０ａ、１０ｂ 割断面
５１ スクラーバー
５２ レーザ装置
５３ レーザ光
６１ エッチング槽
６２ 研磨液
６３ スプレー装置
７１ 洗浄槽
７２、９２ 洗浄液
７３、９１ スプレー装置
８１ エアブロー
８２ オーブン
１０１ 送り出しロール
１０２、１０３ 巻き取りロール
Claims (9)
- 送り出しロールに巻かれた長尺状のガラスフィルムを複数の工程を経由して巻き取りロールで巻き取るロールツーロールプロセスを用いたガラスフィルムの製造方法であって、
前記複数の工程は、
前記ガラスフィルムを幅方向の所定位置で搬送方向に沿って割断する工程と、
割断された前記ガラスフィルムの割断面を研磨する工程と、を有することを特徴とするガラスフィルムの製造方法。 - 前記研磨する工程は、前記割断する工程の次工程であり、
前記ガラスフィルムの割断が開始される位置と、前記ガラスフィルムの研磨が開始される位置との距離が０．５ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のガラスフィルムの製造方法。 - 前記割断する工程の次工程として、前記割断する工程と前記研磨する工程との間に、割断された前記ガラスフィルムを洗浄する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のガラスフィルムの製造方法。
- 前記ガラスフィルムの割断が開始される位置と、前記ガラスフィルムの洗浄が開始される位置との距離が０．５ｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のガラスフィルムの製造方法。
- 前記研磨する工程よりも後に、割断された前記ガラスフィルムの一方と、割断された前記ガラスフィルムの他方を、高さ方向の異なる位置で搬送することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のガラスフィルムの製造方法。
- 前記研磨する工程では、化学的研磨を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のガラスフィルムの製造方法。
- 前記化学的研磨では、フッ酸を含む研磨液を用いることを特徴とする請求項６に記載のガラスフィルムの製造方法。
- 前記ガラスフィルムの片面の幅方向両端近傍に、前記ガラスフィルムの長手方向に沿って線状の補強材が設けられ、
前記ガラスフィルムの前記補強材が設けられた領域は、前記割断する工程において除去されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のガラスフィルムの製造方法。 - 前記ガラスフィルムの厚みが３０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のガラスフィルムの製造方法。
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