JP5783436B2 - ガラスロール - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイや太陽電池に用いられるガラス基板や、有機ＥＬ照明に用いられるカバーガラスなどに使用されるガラスフィルムの梱包形態の改良技術に関する。

省スペース化の観点から、近年では、ＣＲＴ型ディスプレイに替わり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが普及している。これらのフラットパネルディスプレイにおいては、さらなる薄型化が要請される。特に、有機ＥＬディスプレイには、折りたたみや巻き取ることによって持ち運びを容易にすると共に、平面だけでなく曲面にも使用可能とすることが求められているので、薄型化は必要不可欠となる。

また、平面だけでなく曲面にも使用可能とすることが求められているのはディスプレイに限られるものではなく、例えば、自動車の車体表面や、建築物の屋根・柱・外壁など、曲面を有する物体の表面に太陽電池を形成したり、有機ＥＬ照明を形成したりすることも望まれている。

従って、フラットパネルディスプレイを始めとする各種ガラス板には、曲面にも対応可能な高い可撓性を満足すべく更なる薄肉化が要求されており、例えば、特許文献１に開示されているように、２００μｍ以下の厚みのフィルム状をなす薄板ガラスが開発されるに至っている。

一方、可撓性を確保するという観点からは、樹脂フィルムをガラス板の代替品として使用することも考えられる。しかしながら、樹脂フィルムはガラス板に比べて気体のバリア性に劣るという問題がある。有機ＥＬディスプレイの場合には、使用される発光体が酸素や水蒸気等の気体との接触により劣化を来たしてしまうので、バリア性の低い樹脂フィルムをガラス板の代替品として使用することはできない。また同様の理由から、有機ＥＬディスプレイ以外の他の分野においても、ガラス板の代替品として樹脂フィルムを使用することができない場合が多い。従って、このようなバリア性確保の観点からも、ガラス板の薄肉化がより一層重要性を増しているのが実情である。

しかしながら、ガラス板がフィルム状まで薄肉化され、所謂ガラスフィルムの状態となると、それだけ破損が生じ易くなるため、輸送等の際の梱包形態が大きな課題となる。具体的には、通常の薄板ガラスの梱包形態としては、背面部を有するパレット上に所定の角度を設けて、ガラス板と保護シートとを交互に立て掛けて梱包する梱包形態（例えば、特許文献２参照）や、パレット上に水平にガラス基板と保護シートとを交互に積み重ねて梱包する梱包形態（例えば、特許文献３参照）が公知となっているが、このような梱包形態をガラスフィルムに採用した場合には次のような問題が生じる。

すなわち、前者の梱包形態を採用した場合には、ガラスフィルムの可撓性により、立て掛けた状態で姿勢を維持することが極めて困難となるという問題がある。また、仮に立て掛けることができたとしても、ガラスフィルムが不当に折れ曲がったり、或いは非常に脆いガラスフィルムの下端部に応力集中が生じたりすることにより、ガラスフィルムに容易に破損が生じるという問題がある。

一方、後者の梱包形態を採用した場合には、下方に位置するガラスフィルムに対して、上方に位置するガラスフィルムの全荷重が掛かるため、下方に位置するガラスフィルムに容易に破損が生じるという問題がある。

なお、ガラスフィルムを水平姿勢で上下方向に積層して梱包する場合には、例えば、特許文献４に開示されているように、各ガラス板を上下方向に間隔を置いて積層する梱包形態を採用することも考えられる。しかし、この梱包形態では、各ガラス板を水平方向に間隔を置いて並列に配列された複数の支持部材間に跨るように、ガラスフィルムを載置しなければならないので、可撓性のあるガラスフィルムの梱包には適さない。すなわち、ガラスフィルムは可撓性があるため、各支持部材間に跨るように載置することが困難であり、載置する際に煩雑な作業が強いられる。また、仮に載置できたとしても、支持部材との接触部分のみでガラスフィルムの全荷重が支持されるので、ガラスフィルムの支持部分に応力集中が生じて破損を来たす可能性がある。更に、ガラスフィルムが自重により下方に撓むので、上方のガラスフィルムが下方のガラスフィルムと直接接触し、破損を来たすおそれもある。

従って、ガラスフィルムの梱包形態として、通常の薄板ガラスの梱包形態とは異なるガラスフィルムに適した梱包形態の開発が望まれる。このような中、例えば特許文献５には、ガラスフィルムの一方側の表面全体をポリマー層で被覆した複合フィルムを、中間層と共にロール状に巻き取った新たな梱包形態（以下、ガラスロールという。）が開示されている。このような梱包形態は、ガラスフィルムの可撓性に着目したものであり、しかも省スペース化を図れる等の種々の利点があるため、ガラスフィルムに適した梱包形態として注目されている。

特開２００８−１３３１７４号公報 特開２００５−２３１６５７号公報 特開２００６−２６４７８６号公報 特開２００５−７５４３３号公報 特表２００２−５３４３０５号公報

しかしながら、ガラスロールの状態においてガラスフィルムが破損する事態が生じる場合があり、梱包形態としてのガラスロールには、依然として改良の余地がある。

以上の実情に鑑み、本発明は、ガラスフィルムをロール状に巻き取ったガラスロールにおいて、ガラスフィルムの破損を抑制することを技術的課題とする。

上記の技術的課題を解決するために創案された本発明は、ガラスフィルムをロール状に巻き取ったガラスロールであって、ガラスフィルムの幅方向端面を含む幅方向端部領域のみを保護する樹脂製フィルムを備えていることを特徴とする。

このような構成によれば、ガラスフィルムの幅方向端面を含む幅方向端部領域を樹脂製フィルムで保護することができる。

上記の構成において、樹脂製フィルムが、ガラスフィルムの幅方向端面から１〜２ｃｍの領域に重ねられていてもよい。

上記の構成において、樹脂製フィルムが、ガラスフィルムに接着されていてもよい。

上記の構成において、ガラスフィルムの幅方向端面が切断面で形成されていてもよい。

この場合、切断面が、レーザー割断された面であることが好ましい。

なお、本願は、以下の発明も含む。

一般に、ガラスフィルムをガラスロールの状態で梱包した場合には、ガラスロールの外表面に作用する最大引張応力の値σ_０（Ｐａ）は、ガラスフィルムの最小巻取り半径（ｍｍ）をＲ、ガラスフィルムの厚み（ｍｍ）をＴ、ガラスフィルムのヤング率（Ｐａ）をＥとした場合には、次式で表される。

しかしながら、どの程度の引張強度が作用した場合に、ガラスフィルムに静的疲労による破壊が生じるかを定量的に評価できていなかったのが実情である。そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、ガラスフィルムの静的疲労強度（静的疲労による破壊が生じない上限の強度）と、ガラスフィルムの３点曲げ試験法により得られる曲げ強度との間に、一定の関係があることを見出すに至った。すなわち、当該曲げ強度を調べることで、ガラスフィルムの静的疲労強度を定量的に評価することができることを知見するに至った。

以上のような思案経過を経て、上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、ガラスフィルムをロール状に巻き取ったガラスロールであって、ガラスフィルムの３点曲げ試験法により得られた曲げ強度をσ、厚みをＴ、ヤング率をＥとした場合に、ガラスフィルムの最小巻取り半径Ｒが、以下の数式２を満たしていることに特徴づけられる。

すなわち、本発明者等は、上記知見に基づいて、３点曲げ強度試験法により得られる曲げ強度σが、上記の数式１によって導かれる引張応力σ_０の２．３倍以上（σ≧２．３σ_０）であれば、当該引張応力により静的疲労による破壊が起こらないことを見出すに至った。従って、このようなσ_０とσの関係を用いて数式１を表現すれば、上記の数式２が得られる。その結果、最小巻取り半径Ｒを、３点曲げ強度試験法により得られる曲げ強度により、簡単且つ確実に管理して、ガラスフィルムの静的疲労による破壊を確実に防止することが可能となる。なお、上記の数式２において、最小巻取り半径Ｒの上限値を規定していない理由は、半径が大きくなるに連れてガラスフィルムに作用する引張応力が小さくなるため、ガラスフィルムの静的疲労による破壊を防止する観点からは、最小巻取り半径Ｒの下限値を規定する意味はあっても、その上限値を規定する意味はないからである。付言すると、最小巻取り半径Ｒの上限値は、もっぱらガラスロールを収容するコンテナの大きさ等の外的要因により適宜決定されるものである。

上記の構成において、ガラスフィルムの厚みが、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

このようにすれば、ガラスフィルムに適度な可撓性を付与することができ、上記数式２からも明らかなように、ガラスフィルの最小巻取り半径を小さくすることが可能となる。従って、ガラスロール全体としての小型化を図ったり、或いは、ガラスロールの最外径の大きさに制約がある場合であってもガラスフィルムの巻数を増加させて輸送効率の向上を図ることができる。

上記の構成において、ガラスフィルムの幅方向両端面が、レーザー割断により切断された切断面で構成されていることが好ましい。

このようにすれば、ガラスフィルムの幅方向両端面がレーザー割断によって切断された切断面をなすので、ガラスフィルムの幅方向両端面に微小な亀裂（例えば、マイクロクラック）等の破損原因となる欠陥が生じ難い。換言すれば、レーザー割断によって形成されたガラスフィルムの幅方向両端面は、平滑な高強度断面となる。従って、ガラスフィルムの３点曲げ強度を向上させることが可能となるので、最小巻取り半径Ｒの短縮化、ひいてはガラスロールのコンパクト化などにも寄与し得る。また、レーザー割断は、レーザーの照射熱及び冷媒による冷却によって生じる熱応力を利用して、ガラスフィルムを切断するものであるので、ガラスフィルムを溶断する場合のように高温まで加熱する必要がない。従って、レーザー割断を利用すれば、切断面が溶けて分厚くなったり、或いは切断時の熱でガラスフィルムに不当な歪が生じるなどの不具合が生じることがない。

上記の構成において、ガラスフィルムが、保護シートと重ねられた状態でロール状に巻き取られていてもよい。

このようにすれば、ガラスロールの状態で、ガラスフィルム同士が接触して傷や破損が生じるという事態を抑制することができる。

上記の構成において、ガラスフィルムが、ダウンドロー法により成形されたものであることが好ましい。

このようにすれば、フロート法によってガラスフィルムを成形した場合のように、ガラスフィルムの表面が錫等で汚染されていないので、ガラスフィルムの表面を未研磨面のまま使用することができるという利点がある。ガラスロールは、厚みの薄いガラスフィルムを対象とするものなので、未研磨面のまま使用できるということは、ガラスフィルムの破損リスクを低減する上でも非常に有利となる。なお、ダウンドロー法には、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、リドロー法等があるが、ガラスフィルム表面の平滑性を確保する観点からは、オーバーフローダウンドロー法やリドロー法を採用するのが好ましい。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラスフィルムをロール状に巻き取ったガラスロールの製造方法であって、ガラスフィルムの３点曲げ試験法により得られる曲げ強度をσ、厚みをＴ、ヤング率をＥとした場合に、ガラスフィルムの最小巻取り半径Ｒが、上記の数式２を満たすように、ガラスフィルムを巻き取ることに特徴づけられる。

このような方法によれば、既に述べた同様の作用効果を享受することができる。

以上のように本発明によれば、ガラスロールの状態で、樹脂製フィルムによってガラスフィルムの破損を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。 レーザー割断によりガラスフィルムを切断する工程を説明するための図である。 第１の実施形態に係るガラスロールを製造するための製造装置を示す縦断面図である。 図３に示す製造装置により、ガラスフィルムの幅方向を切断する工程を説明する図であって、（ａ）はその切断工程の序盤の状態、（ｂ）はその切断工程の中盤の状態、（ｃ）はその切断工程の終盤の状態をそれぞれ示す。 本発明の第２の実施形態に係るガラスロールの要部を示す縦断面図であって、（ａ）は巻芯の保持部にガラスフィルムと保護シートとを保持した形態を示し、（ｂ）は巻芯の保持部にガラスフィルムのみを保持する形態を示す。 本発明の第３の実施形態に係るガラスロールに用いられる巻芯を示す縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。 本発明の第６の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。 本発明の第７の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。 本発明に係るガラスロールの処理方法を示した側面図である。 本発明に係るガラスロールの他の処理方法を示した側面図である。 表面にエンボス加工を施した保護シートを示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るガラスロールの全体構成を示す斜視図である。このガラスロール１は、ガラスフィルム２を、保護シート３と重ねた状態で、巻芯４の周囲にロール状に巻き取ったものである。なお、巻芯４は、適宜省略することができる。具体的には、巻芯４にガラスフィルム２をロール状に巻き取った後に、巻芯４を中心から抜き取ってもよく、この場合には、ガラスフィルム２を堅固に巻き取った状態を維持しつつ、ガラスロール１全体としての軽量化を図ることができる。

ガラスフィルム２は、オーバーフローダウンドロー法により成形され、厚みが１μｍ〜７００μｍをなすものである。なお、ガラスフィルム２の厚みの下限値は、１０μｍ以上であることが好ましく、上限値は、２００μｍ以下であることが好ましい。ガラスフィルム２のガラス組成としては、シリカガラスやホウケイ酸ガラスなどのケイ酸塩ガラスなど種々のガラス組成を使用することができるが、無アルカリガラスを使用することが好ましい。これは、ガラスフィルム２にアルカリ成分が含有されていると、所謂ソーダ吹きと称される現象が生じて構造的に粗となり、ガラスフィルム２を湾曲させた場合に、経年劣化により構造的に粗となった部分から破損が生じるおそれがあるためである。なお、ここでいう無アルカリガラスとは、アルカリ成分を実質的に含有していないガラスのことであって、具体的には、アルカリ金属酸化物が１０００ｐｐｍ以下（好ましくは５００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下）であることをいう。

保護シート３は、ガラスフィルム２を巻き取る際に、ガラスフィルム２同士が接触することによる傷の発生を防止すると共に、ガラスロール１に外圧が加わった際、それを吸収するために使用される。保護シート３の厚みは、１０μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。ガラスフィルム２を巻き取ってガラスロール１を製作する時点において、ガラスフィルム２の温度は依然として５０℃を超えている可能性があるため、保護シート３は、１００℃前後で軟化等の変質を起こさない耐熱性を有することが必要である。保護シート３は、ガラスフィルム２よりも幅方向寸法が大きく、ガラスロール１の状態でガラスフィルム２の幅方向両側から食み出していることが好ましい。このようにすると、ガラスフィルム２の幅方向両端面を、保護シート３によって覆うように保護することができる。

具体的には、保護シート３としては、アイオノマーフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム、ナイロンフィルム（ポリアミドフィルム）、ポリイミドフィルム、セロファン等の樹脂製緩衝材、合紙、不織布等を使用することができる。保護シート３としてポリエチレン発泡樹脂製シートを使用することが、衝撃吸収が可能であり且つ引張り応力に対しても強度が高いため好ましい。一方、これら樹脂フィルムにシリカなどを分散させてガラスとの滑り性を良くすると、ガラスフィルム２と保護シート３を重ねて巻き取ることにより生じる僅かな径の差に起因する巻き取り長さのズレをその滑りにより吸収できるため好ましい。

また、保護シート３には、導電性が付与されていることが好ましい。このようにすると、ガラスロール１からガラスフィルム２を取り出す際に、ガラスフィルム２と保護シート３との間に剥離帯電が生じ難くなるため、ガラスフィルム２と保護シート３との剥離が容易になるからである。詳細には、例えば、保護シート３が樹脂製の場合は保護シート３中にポリエチレングリコール等の導電性を付与する成分を添加することで導電性を付与することができ、保護シート３が合紙の場合は導電性繊維を抄き込むことで導電性を付与することができる。また、保護シート３の表面にＩＴＯ等の導電膜を成膜することでも導電性を付与することができる。

巻芯４は、この実施形態では、中空の円筒状を呈しているが、中実の円柱状であってもよい。巻芯４の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、マンガン鋼、炭素鋼等の金属、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ジリアルテレフタレート樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂、もしくはこれらの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維を混合した強化プラスチック、紙管等を使用することができる。中でも、アルミニウム合金や強化プラスチックは強度確保の点から好ましく、紙は軽量化の点から好ましい。なお、ガラスフィルム２の表面に傷が生じるのを防止する観点からは、巻芯４には予め１周以上保護シート３を巻き付けておくことが好ましい。

そして、以上のように構成されたガラスロール１の状態で、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒは次のようにして管理されている。すなわち、ガラスフィルム２の３点曲げ試験法により得られた曲げ強度（以下、単に曲げ強度ともいう。）をσ、厚みをＴ、ヤング率をＥとした場合に、ガラスフィルム２の最小巻取り半径（最内層のガラスフィルム２の巻取り半径）Ｒは、上記の数式２を満たすように管理されている。

このようにすれば、ガラスロール１の状態で、ガラスフィルム２の外表面に作用する引張応力によりガラスフィルム２が静的疲労による破壊するという事態を確実に防止することでき、長期保存も可能となる。そして、３点曲げ試験法による曲げ強度の測定は、実際の静的疲労による破壊が生じるまでの時間に比べて、極めて短い時間で終了するので、即座に適切な最小巻取り半径Ｒを導くことができる。なお、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒが、上記の数式２を満たせばよいので、便宜的には、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒと同一か或いはそれよりも小さくなる巻芯４の外径の半径が、上記の数式２を満たすようにしてもよい。

記の数式２は、ガラスフィルム２の外表面に作用する最大引張応力をσ_０とした場合に、σ≧２．３σ_０なる関係式が成立すれば、ガラスロール１の状態とされたガラスフィルム２に静的疲労による破壊が生じないという知見に基づくものである。この根拠は、ガラスフィルム２の静的疲労強度と、３点曲げ試験法により得られる曲げ強度との関係性を実験的に調べた結果に基づくものである。以下、ガラスフィルム２の静的疲労強度と、曲げ強度について詳細に説明する。

まず、静的疲労強度の測定について説明する。すなわち、ガラスフィルム２と同一組成の厚み０．７ｍｍ及び０．２ｍｍのガラス基板の表面にダイヤモンドカッターによってスクライブ線を形成した後、そのガラス基板をスクライブ線に沿って折り割って、１０ｍｍ×１４０ｍｍのガラス片を作成する。次に、そのガラス片の端面とスクライブ線を形成した面と反対側の表面との境界付近に所定の粗さの研磨紙で擦過傷を付けて試験片とする。

そして、支点間距離１２０ｍｍに設定した支持部材で試験片を下方から支持し、その試験片の支持部の中間位置に荷重を掛けるために錘を載置して、試験片を下方に撓ませて一定の引張応力を付与する。この際、複数の試験片を製作しておき、錘の重さのみを変えて各試験片に引張応力を付与する。この状態で、室温２５℃、相対湿度５０％の環境下で、各試験片が破損するまでの時間と、荷重（錘の重さ）を記録する。そして、３日経過後に、試験片に破損が生じていない最大荷重からガラス片に作用する引張応力を求め、当該引張応力を静的疲労強度とする。ここで、３日経過後としたのは、それ以上経過時間を延長しても、静的疲労強度に大きな変化が見られないからである。すなわち、３日経過後と、例えば１月経過後とでは、静的疲労強度にほとんど差は見られない。

次に、３点曲げ試験法による曲げ強度の測定について説明する。静的疲労強度の測定と同様に、ダイヤモンドカッターを用いてガラスフィルム２と同一組成の厚み０．７ｍｍ及び０．２ｍｍのガラス基板を折り割って、１５ｍｍ×８５ｍｍのガラス片を製作する。次に、そのガラス片に、静的疲労強度の測定と同一の粗さの研磨紙で同様にして擦過傷を付けて試験片とする。そして、その試験片を支点間距離４０ｍｍ、クロスヘッド降下速度０．５ｍｍ／分の条件で３点曲げ試験を行い、試験片が破損したときの強度を測定するとともに、ワイブルプロット分布の累積故障率５０％における強度をそれぞれの試験片の曲げ強度とする。

以上の各実施例に係る試験片の諸条件は次の通りある。
１．実施例１
（１）静的疲労強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１４０ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１５０
（２）３点曲げ強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１５ｍｍ×横８５ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１５０
２．実施例２
（１）静的疲労強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１４０ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃３２０
（２）３点曲げ強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１５ｍｍ×横８５ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃３２０
３．実施例３
（１）静的疲労強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１４０ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃６００
（２）３点曲げ強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１５ｍｍ×横８５ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃６００
４．実施例４
（１）静的疲労強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１４０ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１０００
（２）３点曲げ強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．７ｍｍ×縦１５ｍｍ×横８５ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１０００
５．実施例５
（１）静的疲労強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．２ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１４０ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１０００
（２）３点曲げ強度の測定用の試験片
大きさ：厚み０．２ｍｍ×縦１５ｍｍ×横８５ｍｍ
端面の研磨紙の研磨番手：＃１０００

なお、各実施例において、所定の粗さの研磨紙で擦過傷を付ける理由は、同一の実施例の中で、端面に形成される微小傷の大きさを同一程度に揃え、強度データのばらつきを抑えるためである。すなわち、静的疲労強度や、曲げ強度は、ガラス端面に存在する微小傷の大きさに依存するので、意図的に所定の粗さの研磨紙で加傷することで、強度データの信頼性を高めることを目的としている。

以上の条件で行った静的疲労強度と、３点曲げ試験法により得られる曲げ強度の結果を以下の表１に示す。

上記の表１の静的疲労強度と曲げ強度との比からも、所望の静的疲労強度を得るためには、少なくとも静的疲労強度の２．３倍の曲げ強度があればよいことが確認できる。なお、実施例１〜４は、厚み０．７ｍｍ及び０．２ｍｍの試験片を用いた結果であるが、静的疲労強度及び曲げ強度は、厚みに依存しない値であるので、試験片の厚みが変化してもこの関係性に変化が生じることはない。

具体的には、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスであるガラスフィルム２（ヤング率：７０ＧＰａ）を直径１ｍの巻芯４に巻き付ける場合、当該ガラスフィルム２の曲げ強度が、２４．５ＭＰａ（数式１から求められるσ_０）×２．３＝５６．３５ＭＰａであれば、
ガラスロール１の状態でガラスフィルム２に静的疲労による破壊が生じることはない。換言すれば、ガラスフィルム２の曲げ強度が５６．３５ＭＰａであれば、巻芯４の直径を１ｍ（厳密には、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒを５０ｃｍ）以上に設定すればよいことになる。

また同様に、厚さ０．１ｍｍのガラスフィルム２を直径７５ｍｍの巻芯４に巻き付ける場合、当該ガラスフィルム２の曲げ強度が、９２．５ＭＰａ（数式１から求められるσ_０）×２．３＝２１２．７５ＭＰａ以上であれば、静的疲労による破壊の発生を防止することができる。換言すれば、ガラスフィルム２の曲げ強度が２１２．７５ＭＰａであれば、巻芯４の直径を７５ｍｍ（厳密には、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒを３７．５ｍｍ）以上に設定すればよいことになる。

更に、ガラスフィルム２の曲げ強度を向上させる観点からは、ガラスフィルム２の端面（少なくとも幅方向両端面）は、レーザー割断された切断面で構成されていることが好ましい。ここで、レーザー割断とは、図２に示すように、図示しないレーザーの照射熱による加熱点Ｗを走査した後、図示しない冷却手段から供給される冷却媒体（例えば、水など）による冷却点Ｘを走査して加熱された部位を冷却し、そのときに生じる熱応力でガラスフィルム２の端面等に形成しておいた初期クラックＹを伸展させて割断線Ｚを形成し、その割断線Ｚに沿ってガラスフィルム２を切断するという手法である。このようにガラスフィルム２の端面をレーザー割断により形成された切断面で構成すれば、ガラスフィルム２の端面を微小な亀裂等の欠陥がない平滑な高強度断面にすることができる。従って、ガラスフィルム２の曲げ強度の向上に寄与し得る。なお、後述するように、ガラスフィルム２を下流側に搬送しながら、ガラスフィルム２の幅方向両端部にレーザー割断を施す場合には、レーザーによる加熱点Ｗおよび冷却手段による冷却点Ｘを固定した状態で、ガラスフィルム２を下流側に移動させることで、加熱点Ｗ及び冷却点Ｘをガラスフィルム２の表面に沿って走査する。

また実際に、ダイヤモンドカッターを利用して折り割った端面を有する試験片（実施例６，実施例７）と、レーザー割断した端面を有する試験片（実施例８）のそれぞれについて３点曲げ強度試験を行って曲げ強度を測定することで、レーザー割断の優位性を確認した。なお、ダイヤモンドカッターを利用して折り割った端面では、スクライブラインを刻設した部分と、実際に折り割りがなされた部分とで面の性状が相違するため、実施例６では、スクライブラインを形成した側の面に引張応力が作用するように３点曲げ強度試験を行い、実施例７では、スクライブラインを形成した側と反対側の面に引張応力が作用するように３点曲げ強度試験を行った。これらの結果を以下の表２に示す。なお、実施例６〜８の試験片は、ガラスフィルム２と同一の組成をなす同一のガラス基板から採取されたものであって、その厚みと大きさは、厚み０．７ｍｍ×幅１５ｍｍ×長さ８５ｍｍである。また、曲げ強度は、上述の定義に従い、ワイブルプロット分布の累積故障率５０％における強度とする。

上記の表２からも、レーザー割断された端面を有する実施例８において、最も曲げ強度が高いことが確認できる。なお、ダイヤモンドカッターを利用して折り割りを行った実施例６と実施例７を比較すれば、スクライブラインを形成した側とは反対側の面が外面側（巻芯４側と反対側の面であって、凸曲面となる側）に位置するように、ガラスフィルム２を巻き取った場合の方が曲げ強度が向上することが確認できる。

また、上記の表２に示すように、レーザー割断を利用すれば、ダイヤモンドカッターを利用した折り割りを利用する場合に比べて、数式２から得られる最小巻取り半径Ｒを、約３分の１以下まで小さくすることができるが認識できる。なお、表２では、ガラスフィルム２の厚みを０．７ｍｍ、ヤング率を７０ＧＰａとして、最小巻取り半径Ｒを算出している。

次に、上記のように構成されたガラスロールの製造装置及びその動作について説明する。

図３に示すように、ガラスロールの製造装置５は、オーバーフローダウンドロー法によってガラスフィルム２を成形するものであって、上流側から順に、成形ゾーン６、徐冷ゾーン（アニーラー）７、冷却ゾーン８、及び加工ゾーン９を備えている。

成形ゾーン６には、楔状の断面形状を有する成形体１０が配置されており、この成形体１０に供給される溶融ガラスを頂部から溢れ出させると共にその下端部で融合させることで、溶融ガラスからガラスフィルム２を成形するようになっている。

徐冷ゾーン７では、ガラスフィルム２を徐冷しながらその残留歪を除去（アニール処理）するようになっており、冷却ゾーン８では、徐冷されたガラスフィルム２を十分に冷却するようになっている。徐冷ゾーン７と冷却ゾーン８には、ガラスフィルム２を下方に案内する複数のローラ１１が配置されている。なお、最上部のローラ１１は、ガラスフィルム２の幅方向両端部を冷却する冷却ローラとして機能している。

加工ゾーン９には、ガラスフィルム２の幅方向両端部（冷却ローラの接触により中央部に比して相対的に肉厚となる耳部）を搬送方向に沿って切断（Ｙ切断）する切断手段１２が配置されている。この切断手段１２は、ダイヤモンドカッターを利用してスクライブラインを形成するとともに、ガラスフィルム２の幅方向両端部を幅方向外側に引っ張ることで、幅方向両端部（耳部）をスクライブラインに沿って切断するものであってもよいが、端面の強度向上を図る観点からは、図２に示したように、レーザー割断によりガラスフィルム２の幅方向両端部を切断するものであることが好ましい。この場合、レーザー割断による切断されたガラスフィルム２の幅方向両端面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠）が、０．１μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以下）となっていることが好ましい。

また、加工ゾーン９には、巻取りローラとして機能する巻芯４が配置されており、この巻芯４に幅方向両端部（耳部）が切断されたガラスフィルム２が巻き取られ、ガラスロール１が製造されるようになっている。この際、保護シートロール１３から順次保護シート３が供給され、ガラスフィルム２の外面側に保護シート３が重ねられた状態で巻芯４に巻き取られる。詳細には、保護シートロール１３から保護シート３を引き出し、ガラスフィルム２の外面側に保護シート３を重ね、巻芯４の表面に沿わせるように、ガラスフィルム２と保護シート３をロール状に巻き取る。そして、所定のロール外径までガラスフィルム２を巻き取った後、図示しない切断手段でガラスフィルム２のみを幅方向に切断（Ｘ切断）する。その後、その切断したガラスフィルム２を最後まで巻き取るとともに、保護シート３のみをさらに１周以上巻き取り、保護シート３を切断する。このような一連の動作によりガラスロール１の製造が完了する。

この場合、ガラスロール１の最外層は、保護シート３で構成されるが、ガラスフィルム２を保護する観点からは、巻芯４に予め保護シート３を巻き付けておき、ガラスロール１の最内層も保護シート３で構成されるようにすることが好ましい。

また、上述のように、ガラスフィルム２の外面側に保護シート３を重ねて、ガラスフィルム２と保護シート３を巻き取る場合には、所定のロール外径に達した段階で、ガラスフィルム２と保護シート３とを同時に切断するようにしてもよい。換言すれば、保護シート３が常にガラスフィルム２の外面側に位置するように巻き取られるので、保護シート３のみを余分に巻き取らなくてもガラスロール１の最外層を保護シート３で構成することができる。

なお、ガラスフィルム２の内面側（巻芯４側の面であって、凹曲面となる側の面）に保護シート３を重ねた状態で、ガラスフィルム２と保護シート３とをロール状に巻き取ってもよい。この場合、所定のロール外径に達した段階で、ガラスフィルム２のみを幅方向に切断して最後まで巻き取った後、そのまま保護シート３をさらに１周以上巻取り、保護シート３を切断するようにすることが好ましい。

加工ゾーン９では、ガラスフィルム２を巻芯４に巻き取る際に、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒが、上記の数式２を満たすように、ガラスフィルム２が巻き取られるようになっている。これにより、ガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒの最適化を図り、ガラスフィルム２を巻き取って形成されるガラスロール１に静的疲労による破壊が生じることを防止するようにしている。具体的には、同一の製造条件で製造されたガラスフィルム２を適宜取り出すとともに、その取り出したガラスフィルム２を試験片として３点曲げ試験を行って曲げ強度を測定する。そして、この曲げ強度に基づいて数式２からガラスフィルム２の最小巻取り半径Ｒを決定する。なお、同一の製造条件に維持している限りにおいては、その製造条件で製造された他のガラスフィルム２に対して、新たに３点曲げ強度試験を行わなくとも、当該同一条件で製造されたガラスフィルム２は、概ね同程度の曲げ強度を示すことになる。従って、同一条件で製造された他のガラスフィルム２も、同一の最小巻取り半径Ｒ以上で巻き取れば、ガラスロール１に事後的に静的疲労による破壊が生じることを防止することができ、長期保存が可能となる。

ガラスフィルム２は、その薄さから可撓性に富むため、通常の方法では幅方向に折り割りをすることが難しく、図４（ａ）〜（ｃ）に示す方法にて、幅方向の折り割りを行うことが好ましい。すなわち、同図（ａ）に示すように、ガラスフィルム２は、切断手段１４により幅方向へスクライブライン１５が形成された後、そのまま搬送され、切断前ローラ１６をスクライブライン１５が通過する。その後、同図（ｂ）に示すように、切断後ローラ１７の回転速度とガラスロール１の巻取り速度を切断前ローラ１６の回転速度よりも落とし、且つ、切断ローラ１８を搬送ラインから図示しない駆動手段によって上昇させることによって、撓ませておいたガラスフィルム２のスクライブライン１５の形成部分を上方に持ち上げて屈曲させ、その際に生じる応力集中によって折り割りを行う。その後、切断ローラ１８を下降させ、同図（ｃ）に示すように、切断後端部が切断後ローラ１７を通過した後に、ガラスロール１の巻き取り速度を上げ、巻き取りを完了させると同時にガラスロール１と巻芯４の交換を行い、その後連続して処理を行う。なお、ガラスフィルム２の幅方向の切断も、上述のレーザー割断を利用するようにしてもよい。

図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るガラスロールの要部を示す図である。この第２の実施形態が、第１の実施形態と相違するところは、巻芯４にガラスフィルム２の端部を保持する保持溝１９を設けた点にある。ガラスフィルム２を巻芯４に巻き始める際、ガラスフィルム２の端部を巻芯４に沿わせ難く、無理に沿わせると、巻き始め部分に相当するガラスフィルム２の端部に不当な応力がかかり、破損を来たす場合があるが、保持溝１９を設ければこのような事態を解消することができる。詳細には、同図（ａ）に示すように、保持溝１９にガラスフィルム２の端部を、保護シート３を折り返して覆った状態で同時に差し込んだ後、ガラスフィルム２の巻き取りを開始したり、同図（ｂ）に示すように、保持溝１９が緩衝材２０で形成されている場合には、ガラスフィルム２のみを差し込んで巻き取りを開始するようにすることで、ガラスフィルム２の巻取り開始をスムーズに行うことが可能となる。

図６は、本発明の第３の実施形態に係るガラスロールに用いられる巻芯を示す側面図である。この第３の実施形態に係る巻芯４が、第１〜２の実施形態に係る巻芯４と相違するところは、巻芯４のガラスロール１からの取り外しを容易にした点にある。詳細には、巻芯４が、内円筒２１と外円筒２２の同心二重円状のスリーブからなり、内円筒２１と外円筒２２の間に弾性部材２３が介在している。これにより、外円筒２２を中心方向へと押圧することで弾性部材２３が収縮して外円筒２２が縮径するため、ガラスロール１から巻芯４を容易に取り外すことが可能となる。なお、内円筒２１と外円筒２２との間に弾性部材２３を介在させる代わりに、内円筒２１と外円筒２２との間の空間を密閉し、その内部空間の流体圧力を変化させることによって、外円筒２２を径方向に伸縮させる構成を採用しても同様の効果が享受できる。

図７は、本発明の第４の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。この第４の実施形態に係るガラスロール１が、第１〜３の実施形態に係るガラスロール１と相違するところは、ガラスロール１の周囲を外装体２４で保護した点にある。詳細には、ガラスロール１を円筒型の外装体２４の内部に収容し、内部のガスを清浄なものと置換するようにしている。これにより、ガラスフィルム２の清浄性を維持できる。従って、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ用ガラス基板などの塵埃等の付着のない高い清浄が要求される用途に対しても、その要求を満たすガラスフィルム２を提供することが可能となる。なお、クリーンルーム内にて、ガラスロール１を収容した筒体に平板上の蓋体をかしめ締結し、缶詰状に封止することによって、ガラスフィルム２の清浄性を確保するようにしてもよい。また、ガラスロール１をクリーンルーム内にてシュリンクフィルムで包装することで、清浄な状態を維持するようにしてもよい。

図８は、本発明の第５の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。この第５の実施形態に係るガラスロール１が、第１〜４の実施形態に係るガラスロール１と相違するところは、ガラスロール１を横向きの姿勢（図示例では水平姿勢）で保持する台座２５を設けた点にある。詳細には、巻芯４の両端から突出する軸部２６を設けると共に、台座２５に設けられた軸受２７により巻芯４から突出する軸部２６が支持されており、この状態でガラスロール１が台座２５の上面から離間している。このようにすれば、ガラスロール１のガラスフィルム２が台座２５の上面に直接接触しないので、ガラスロール１を直接載置し場合のように載置面側から破損するという事態を防止することができる。なお、ガラスロール１を台座２５に配置した後、全体を図示しない梱包箱で覆うことが好ましい。梱包箱内部をクリーンエアで置換することによって、清浄な状態を維持することができるからである。この場合、ガラスロール１単体毎に梱包箱を有する形態でも良いし、複数のガラスロール１を１つの梱包箱に同時に梱包する形態でもよい。加えて、梱包箱内に台座２５を固定し、ガラスロール１の軸部２６をクレーン等で吊り下げることによって、梱包箱から出し入れを行う形態にすることにより、輸送の際に台座２５が梱包箱内に強固に固定されることから、安全性に優れる。

図９は、本発明の第６の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。この第６の実施形態に係るガラスロール１が、第５の実施形態に係るガラスロール１と相違するところは、巻芯４の両端部にフランジ２８を設け、ガラスフィルム２が直接載置面と接触しないようにした点にある。なお、同図に例示するフランジ２８の形状は円形であるが、多角形状としてもよく、この場合には、床面に載置したときのガラスロール１の転がりを防止することができる。また、フランジ２８は巻芯４に着脱可能としてもよい。この場合、巻き取り、巻き戻しの際には巻芯４のみとし、輸送や保管の際にはガラスフィルム２を保護するためフランジ２８を取り付けるようにすることが好ましい。さらに、輸送等の際にガラスフィルム２が巻芯４上をずれた場合には、ガラスフィルム２の端面とフランジ２８が接触して破損が生じる可能性もあるので、保護シート３の幅がガラスフィルム２の幅よりも広いことが好ましい。保護シート３の幅が広いと、ガラスフィルム２が巻芯４上をずれたとしても、ガラスフィルム２の端面がフランジ２８に直接接触し難くなり、ガラスフィルム２の破損を確実に防止できるからである。なお、フランジ２８内面についても、緩衝作用のある部材で保護されていることが好ましい。

図１０は、本発明の第７の実施形態に係るガラスロールを示す斜視図である。この第７の実施形態に係るガラスロール１が、第５〜６の実施形態に係るガラスロール１と相違するところは、ガラスロール１を縦向きの姿勢（図示例では垂直姿勢）で保持する台座２９を設けた点にある。この台座２９は、その上面に上方に向かって立設する柱状部３０を有している。そして、この柱状部３０をガラスロール１の巻芯４内へ挿入することで、ガラスロール１を台座２９上に縦向きの姿勢で載置する。これにより、輸送の際にガラスロール１が揺れたとしても、ガラスロール１は柱状部３０によって固定されるため、ガラスロール同士が衝突することに起因するガラスフィルム２の破損を防止することができる。柱状部３０は台座２９から着脱可能であることが好ましい。着脱可能とすることにより、ガラスロール１の積み込みや積み下ろしを容易にすることが可能となる。柱状部３０は、ガラスロール１を載置した場合に、ガラスロール１同士が衝突しない程度の間隔で立設される。輸送中に振動するのを防止するために、ガラスロール１間に緩衝材を充填してもよい。台座２９には、フォークリフト用の孔が設けられることが好ましい。また、図示しない箱体を設けることにより、より厳重に梱包することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、ガラスフィルム２の端面を樹脂製フィルム等によって保護してもよい。この場合、ガラスフィルム２の端面から１〜２ｃｍの領域に樹脂製フィルムを重ねて巻き取ることによってガラスロール１を作成する。さらに、粘着性の樹脂製フィルムを使用すると、ガラスフィルム２の端面にクラックが発生したとしても、クラックが伸展するのを防止することができる。また、ガラスフィルム２の端面を樹脂製フィルムで保護するのに換えて、端面から１〜２ｃｍの領域に保護膜をコーティングしてもよい。保護膜としては例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニル、ポリエチレンポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、セルロース基材重合体、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂などを利用することができる。これらの保護膜は噴霧塗布やローラなどによる塗布または前述の樹脂フィルムの貼着などで付与することができる。

また、ガラスフィルム２の巻き取り開始時（始端）と巻き取り終了時（終端）に、樹脂製のフィルムを取着するようにしてもよい。このようにすれば、ガラスフィルムの始端と終端が樹脂製のフィルムによって保護される。そのため、ガラスロール１からガラスフィルム２の始端や、終端を直接把持して各種工程に供給する場合でも、ガラスフィルム２に破損が生じ難くなる。樹脂製のフィルムは、ガラスフィルム２の始端部と終端部にそれぞれ１〜２ｃｍ程度重ねて取着した後巻き付けを行い、ガラスロール１とする。樹脂製のフィルムの長さは、特に限定されず、例えば、ガラスロール１の外周１周分の長さに設定することが挙げられる。また、樹脂製のフィルムは、粘着性を持つことが好ましく、弾性率がガラスフィルム２よりも小さいことが好ましい。

また、図３では、保護シートロール１３をガラスフィルム２の下方に配置し、上方へと保護シート３を引っ張り出す形態を例示しているが、保護シートロール１３をガラスフィルム２の上方に配置し、下方へと保護シート３を引っ張り出す形態でもよい。また、図３では、成形部から略鉛直下方に搬送されてくるガラスフィルム２を支持ローラで下方から支持しながら湾曲させて略水平姿勢に変更した後、当該姿勢で搬送されるガラスフィルム２を巻き取る形態を例示しているが、略鉛直方向下方に搬送されてくるガラスフィルム２をそのままの姿勢で巻き取る形態としてよい。

また、図３では、成形から巻き取りまで連続して行う長尺物の巻き取りの形態について説明を行ったが、短尺物の巻き取りを行う場合は、先に所定長毎にガラスフィルム２を切断した後、その切断した複数のガラスフィルム２をバッチ処理で巻き取るようにしてもよい。また、複数の短尺物を１つのガラスロール１として巻き取るようにしてもよい。

また、上述では、ガラスフィルム２をオーバーフローダウンドロー法により成形する場合を説明したが、スロットダウンドロー法や、リドロー法により成形したものであってもよい。

また、ガラス基板の洗浄や乾燥等の処理を行う場合に、従来の矩形状のガラス基板では、１枚１枚個別に搬送することしかできなかったが、ガラスフィルム２をロール状に巻き取ったガラスロール１の状態では、ロール・ツー・ロール方式での連続処理を行うことができる。例えば、図１１に示す方法により洗浄工程Ｓ１、乾燥工程Ｓ２、除電工程Ｓ３をロール・ツー・ロール方式により連続して処理を行うことができる。ガラスフィルム２は可撓性を有するため、洗浄工程Ｓ１において、洗浄槽に浸漬させることも可能である。本発明に係るガラスロール１をロール・ツー・ロール方式の連続処理を行う場合、図１２に示すように、ガラスロール１を立てた状態で行うことが好ましい。ガラスフィルム２は樹脂フィルムと比較して、剛性が高いため、シートを立てた状態でロール・ツー・ロール方式を行うことができる。立てた状態で行うと、洗浄工程終了後に水切れがよく、また、搬送ローラ３１とガラスフィルム２の表面とが接触しないため、傷の発生をより確実に防止することができる。尚、図１２の処理方法において、ガラスフィルム２がばたつく場合は、ガラスフィルム２の上方を適宜図示しない搬送ローラを設けて支持するようにしてもよい。

このとき洗浄後の乾燥が不十分なガラスロール１を、水分を極端に嫌う工程で使用する場合、ガラス表面に吸着した水分を使用前に除去する必要があるため、当該工程にガラスロール１を投入する前にロール状態で十分に乾燥する必要がある。この場合、図１３に示すように、エンボス加工を施す等により表面に凹凸が形成された保護シート３を使用することが好ましい。保護シート３の全面がガラスフィルム２と接触しないため通気性に優れ、より乾燥させ易くすることができるからである。また、巻芯４についても、孔やスリット、メッシュを設けることによって、通気性に優れる構造とすることが好ましい。加えて、巻芯４の中空部にヒータを配置し、巻芯４内部から加熱することによって乾燥させることが好ましい。乾燥後は、ガラスロール１を例えば図７に示す外装体２４内に密閉し、内部に乾燥剤等を投入することにより、乾燥状態を維持することができる。また、ガラスロール１の端面に、シート状乾燥剤（例えばシリカゲル含有シート等）を設け、防湿性フィルム（金属膜蒸着フィルム等）で覆うことも可能である。

１ ガラスロール
２ ガラスフィルム
３ 保護シート
４ 巻芯
６ 成形ゾーン
７ 徐冷ゾーン
８ 冷却ゾーン
９ 加工ゾーン
１０ 成形体
１１ ローラ
１２ 切断手段（Ｙ切断用）
１３ 保護シートロール
１４ 切断手段（Ｘ切断用）
１６ 切断前ローラ
１７ 切断後ローラ
１８ 切断ローラ

Claims (5)

1. ガラスフィルムをロール状に巻き取ったガラスロールであって、
   前記ガラスフィルムの幅方向端面を含む幅方向端部領域のみを保護する樹脂製フィルムを備えていることを特徴とするガラスロール。
2. 前記樹脂製フィルムが、前記ガラスフィルムの前記幅方向端面から１〜２ｃｍの領域に重ねられていることを特徴とする請求項１に記載のガラスロール。
3. 前記樹脂製フィルムが、前記ガラスフィルムに接着されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスロール。
4. 前記ガラスフィルムの幅方向端面が切断面で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスロール。
5. 前記切断面が、レーザー割断された面であることを特徴とする請求項４に記載のガラスロール。