JP6173322B2 - プレストレスト・ガラスロール - Google Patents

Description

本発明は、個々のガラスフィルム層の間に中間材料を備えた、巻芯に巻き付けられたガラスフィルムから成るガラスロールに関する。

例えば、消費者家電の分野において、例えば、半導体モジュール用、有機ＬＥＤ光源用、または、薄型もしくは曲げられた表示装置用のカバー・ガラスとして、あるいは再生エネルギーまたはエネルギー技術の分野において、例えば、太陽電池用に、といった様々な用途に薄板ガラスがますます使用されている。この例として、タッチパネル、コンデンサ、薄膜電池、フレキシブル回路基板、フレキシブルＯＬＥＤ、フレキシブル太陽光電池モジュール、または電子新聞も挙げられる。薄板ガラスは、耐薬品性、耐熱衝撃性、耐熱性、気密性、高い電気絶縁性能、適応した膨張係数、柔軟性、高い光学的品質、及び光透過性、またさらには、薄板ガラス両側の表面の先端熱加工によって非常に低粗度となった、高い面品位のような優れた特性により、多くの用途向けにますます注目を集めている。これに関連して、薄板ガラスは、約１．２ｍｍ未満の厚さから１５μｍ以下までの厚さのガラスフィルムと解釈される。その柔軟性により、ガラスフィルムとしての薄板ガラスは、製造後に巻き上げられてガラスロールとして保管されること、もしくは梱包（Ｋｏｎｆｅｋｔｉｏｎｉｅｒｕｎｇ）又はさらなる加工のために輸送されることが多くなっている。ロール・ツー・ロール過程では、中間処理、例えば、表面のコーティング又は仕上げの後にも、ガラスフィルムを再び巻き上げて、その後の使用のために引き渡すことができる。ガラスの巻き上げは、平らに広げられた材料の保管及び輸送と比べて、保管、輸送、及びさらなる加工時の取り扱いをより安価かつコンパクトに行うことができるという利点がある。

多くの優れた特性があるものの、ガラスは引張応力に対する抵抗性が乏しいので、脆性材料として、ガラスは破壊強度がとても低いものである。ガラスを曲げると、曲げられたガラスの外表面に引張応力が生じる。このようなガラスロールの無傷の保管及び無傷の輸送において、巻き上げられたガラスフィルムに亀裂や破断が生じることを回避するために、第一にエッジの品質及び健全性が重要である。ガラスフィルムにおいては、僅かな亀裂、例えば、微小亀裂のようなエッジの損傷でも、より大きい亀裂または破断の原因となり得る。さらに、巻き上げられたガラスフィルムの上面には引張応力がかかることから、巻き上げられたガラスフィルム内の亀裂や破断の発生を回避するためには、表面が健全であり、擦り傷、筋、または他の表面欠陥が無いことが重要である。第三に、巻き上げられたガラスフィルム内の亀裂や破断の発生を回避するために、製造に起因するガラスの内部応力もまた可能な限り低く、または存在していないことが求められる。しかし、商業生産においては、これら３つの要因はいずれも限定的にしか最適化することができないので、このような巻き上げられたガラスの壊れ易さによって、その材料特性の固有の限界がいずれにしてもさらに引き上げられてしまう。したがって、ガラスフィルムの巻き付け、ならびにそのようなガラスロールの保管及び輸送にとっては、ガラスの損傷を回避するために、特別な予防措置及び条件が重要である。

ここで問題となるのは、一方では、ガラスロール上の個々のガラスフィルム層または全てのガラスフィルム層の揺れまたは振動である。他方では、巻き上げられたガラスの巻芯上における全体としての軸方向の変位が損傷をもたらすことである。さらに、個々のガラスフィルム層の、または全てのガラスフィルム層同士の、すなわち互いに対する、横方向への軸方向の変位が極めて重大である。そして、ガラスフィルム層が階段状に重なり合って位置するので、突出するエッジ領域が生じ、この領域が非常に破断し易くなる。ここでは、この作用をガラスフィルム層またはガラスロールの入れ子状の滑り出し（Ｔｅｌｅｓｋｏｐｉｅｒｅｎ）という言葉で言い換えることとする。この際、１つのガラスフィルム層に対して、さらなる１つまたは複数のガラスフィルム層の突出する領域が、特に破断または亀裂を生じ易く、これが外部からの衝撃、圧迫、もしくは接触によって、または揺れもしくは振動によってさらに助長されることがある。すなわち、ガラスフィルムの突出した領域は、この状態ではガラスロール結合体内で保護されていない。

さらに、ガラスフィルム層間の粒子状の異物によって損傷が生じることもまた回避しなければならない。一方では、異物は表面に傷を付けることがあり、これが特にガラスフィルム層同士の、もしくは互いに対する変位もしくは移動によって助長され、またはこの異物が点状の圧負荷を引き起こすことによって、亀裂もしくは破断をもたらす。

ガラス表面間の埃粒子による薄板ガラスの破断を回避するために、ＷＯ８７／０６６２６は、ガラスロールを用いたロール・ツー・ロール法における薄板ガラスのコーティング方法に関して、ガラス層の間にプラスチックフィルムのような、ガラスを摩耗させない材料の１つまたは複数の層を設けることを提案している。ガラス上の金属被覆または金属酸化物被覆を保護するために、プラスチックフィルムはポリエステルまたはポリエチレンのようなポリマーであってもよく、また、型押しされたパターンを含んでいてもよい。ここでは、ガラスフィルム層の横方向の変位、揺れ又は振動の問題に対する解決策が提示されていない。また、ガラス表面または被覆表面と中間層材料との間の相互作用の問題に関しても、解決策が提示されていない。

ＵＳ３，６２２，２９８は、ガラスフィルムの製造及び巻き上げに関して、ガラスフィルム層間の中間層として包装紙を使用することにのみ言及しているが、例えば、輸送の際のガラスフィルム層の変位、揺れ、または振動の問題を認識していない。

ＵＳ３，０８９，８０１は、包装紙またはアルミニウムフィルムの使用を開示しており、この紙が補強材として薄板ガラスに分離可能に貼り付けられている。これによって、曲げる際及び取り扱う際に、ガラスにより大きい強度が付与されることにより、巻き上げの際にもガラスが破断から保護される。しかし、この措置では、例えば、ガラスロールの輸送の際に、ガラスフィルム層の変位、揺れ、または振動によって生じるような、ガラスロール上のガラスフィルムの起こり得る破断の原因が阻止されない。また、貼り付けられた紙の層は、破断部品の崩壊を防止するのみであり、亀裂または破断の発生を防止しない。

ＵＳ２０１１／０１７１４１７は、この点をさらに発展させて、薄板ガラスのエッジを保護するために、ガラスロールに巻き上げる前に、２つのプラスチックフィルムの間に薄板ガラスを積層することを提案している。薄板ガラスの一方の側面に粘着的に貼り付けられた支持層が提案されているが、この支持層は、薄板ガラスの縁部から突出している。薄板ガラスの他方の側面には、全面的にまたはエッジの領域にのみ、エッジから突出するようにカバー層が分離可能に貼り付けられているので、エッジが２つのプラスチックフィルム層の間に積層され、続いて薄板ガラスが巻き上げられる。ＵＳ３，０８９，８０１の場合と同様に、ガラスロール上のガラスフィルムの破断の原因を阻止するための解決策が提案されていない。また、貼り付く中間層を分離する際にガラスフィルムが破断する恐れがあることも問題である。さらに、接着剤の粘着性の残留、または接着剤によるガラス表面への影響が、この解決案では極めて不都合である。

他方、ＷＯ２０１０／０３８７６０はこの問題を認識し、解決策として、ガラスフィルム層間の緩衝シートを横方向に突出させることを提案している。ガラスロールは、巻き上げられたガラスにより間隔を隔てられたフランジを有する巻芯を備えている。この横方向に突出する緩衝シート材は、巻芯上のガラスロール全体が横方向に変位した際に、または個々のガラスフィルム層が横方向に変位した際に、もしくはガラスフィルム層同士の入れ子状の滑り出しの際に、巻き上げられたガラスフィルムのエッジがフランジに衝突して破断することを防止する。ここでも、ガラスフィルム層または巻芯上のガラスの横方向の変位を防止するための解決策が提案されていないことが不都合である。その結果、突出する緩衝層または中間層があるにもかかわらず、ガラスロールが例えば、入れ子状に滑り出したとき、またはガラスフィルム層が共振したときガラスの破断が起こり得る。変位の際にエッジがフランジから間隔を隔てているという解決策のみが提供されている。また、さらに不都合な点は、ガラスロールを巻き出す際に、突出する中間層が互いに引っ掛かり、ガラスのエッジがその際に許容できない応力を受けて破断し得ることである。

ＵＳ２０１１／０２００８１２は、帯状ガラスまたはガラスフィルムを巻物状に巻き上げることを示しているが、ガラスフィルム巻物内に亀裂が生じることを回避するために、ガラスフィルムの２つの層の間に中間層を挿入している。この中間層は、ＵＳ２０１１／０２００８１２では、それによってガラスフィルムの損傷を回避し、ガラスロールに作用する外部の圧力を吸収するためにしか役立たない。

ＷＯ２０１０／０３８７６０Ａ１にも、個々のガラス層の間に中間層を挿入することによって、破断の危険性を回避したガラスロールが示されている。この文献も、破損回避のための中間層の挿入を示しているに過ぎない。

ＷＯ８７／０６６２６に示されたガラスロールでは、ガラスロール内で隣接するガラス層の表面を隔離するために、例えば、コーティング方法としてスパッタリングを用いて、個々のガラス層に被覆を設けている。この文献も、巻物内の隣接するガラス層同士の平面及びエッジでの接触を回避するために中間層を挿入することを示しているに過ぎない。巻き方が緩すぎる場合には、ガラス層同士が横方向に変位するか、または揺れたり振動したりする恐れがある。

ＷＯ８７／０６６２６ ＵＳ３，６２２，２９８ ＵＳ３，０８９，８０１ ＵＳ２０１１／０１７１４１７ ＷＯ２０１０／０３８７６０ ＵＳ２０１１／０２００８１２ ＷＯ２０１０／０３８７６０Ａ１ ＷＯ８７／０６６２６ ＷＯ０２／０５１７５７Ａ２ ＷＯ０３／０５１７８３Ａ１

ＷＩＫＩＰＥＤＩＡ−ｄｉｅ ｆｒｅｉｅ Ｅｎｚｙｋｌｏｐａｅｄｉｅ

したがって、本発明は、上述の欠点を回避し、巻き上げられたガラスを高度に保護しながら、ガラスロールの変位、揺れ、または振動をも回避したガラスロールを提供することを課題とする。

本発明は、この課題を請求項１及び１７、ならびに請求項４１及び４３の特徴によって解決する。さらなる構成は従属請求項２から１６、１８から４０、及び４２の対象である。

ガラスロールは、少なくとも１つのガラスフィルムと中間材料とを含んでおり、ガラスフィルム及び中間材料が互いに重なり合うように少なくともそれぞれ２層に巻芯に巻き付けられており、ガラスフィルム層が中間材料層によって固定されている。本願において、固定されているとは、極力真っ直ぐに巻かれた巻物の側面が、基本的に巻方向に交差する方向に力が作用する際に十分に維持され、ガラスロールの入れ子状の滑り出しが十分に回避されるような力が、ガラスロール内部の巻かれたガラス層の間に作用することと解釈される。

本発明者らは、帯状ガラスのプレストレス力に応じて、ロール内部の摩擦に影響を及ぼし、それにより、ガラス層同士の変位、すなわちガラスロールの入れ子状の滑り出しを回避できることに気付いた。

ｎ層の巻層を有する巻物について考察すると、その層間に静止摩擦係数μが生じ、半径方向力ＦＲが作用する場合、巻物材料と芯との間の摩擦力ＦＦについて、次式が得られる。
ＦＦ＝ＰＦ×ＡＦ×μ＝ＦＲ×μ×ｎ

半径方向力ＦＲは、例えば、中間材料にかかる、巻き付けの際に調節可能なプレストレス力ＦＶと一致する。つまり、ＦＲ＝ＦＶが成立する。

巻物が入れ子状に滑り出さないためには、巻物に作用する重力よりも摩擦力が大きいこと、すなわちＦＦ＞ＦＧであることが求められる。最も内側のガラスフィルム層にかかる総質量に対する摩擦力の比が最も不利であるので、巻物は大抵の場合、最も内側の層において破損する。巻物に作用する重力は次式で表される。

上記の式において、各記号は以下を表している。
ＦＶ プレストレス力
ＦＧ 重力
ＦＲ 半径方向力
ＦＦ （巻物材料と芯との間の）摩擦力
ｎ 巻層の数
ｂ ガラス材料幅
ｒ ロール半径（芯）
ｔ１ ガラス厚さ
ｔ２ 中間層厚さ
μ 静止摩擦係数
ＰＦ 表面圧力
ＡＦ 作用表面
ｍ 巻物材料の総質量
ρ ガラス密度
ｇ＝９．８１ｍ／ｓ^２ 重力、重力加速度

式から明らかであるように、ロールの入れ子状の滑り出しを防止するには、比較的低いプレストレス力ＦＶ＝ＦＲのみが必要である。

本発明者らの功績は、予め関連付けを行うことによって、下記のような特性が既知であるあらゆる帯状ガラスについて、所与の巻層の数がｎである場合に、ｎ層の巻層を有するガラス巻物の入れ子状の滑り出しを防止するために必要となるプレストレス力ＦＶを決定可能であることに気付いた点である。
ｂ ガラス材料幅
ｒ ロール半径（芯）
ｔ１ ガラス厚さ
ｔ２ 中間層厚さ
μ 静止摩擦係数
ρ ガラス密度

巻芯は通常、直径が２００から６００ｍｍであり、木材、プラスチック、ボール紙、金属、または複合材料のような、あらゆる安定した材料から構成することができる。巻芯は表面に、適した滑り止め被覆、及び場合によっては圧縮性の被覆、または凹凸を付けた表面を備えていてもよい。

ガラスフィルムは、所定の長さの連続する長い帯であり、ガラスフィルムはガラスロール内で連続する唯一の長さを有していてもよく、または複数のより短い長さのガラスフィルムがロールに巻き付けられていてもよい。通常、このようなガラスフィルムは、幅が３００から８００ｍｍ、長さが２００から１０００ｍの範囲内である。このようなガラスフィルムは、既知の方法で、ダウン・ドロー方式またはオーバーフロー・ダウン・ドロー・フュージョン方式で製造される。（例えば、ダウン・ドロー方式についてはＷＯ０２／０５１７５７Ａ２、オーバーフロー・ダウン・ドロー・フュージョン方式についてはＷＯ０３／０５１７８３Ａ１参照）。形成されて引き抜かれたエンドレス帯は、ガラスロールに巻き付けられて、仕様に応じた長さに切断される。

この際、ガラスフィルムは、あらゆる適した種類のガラス、特にホウ珪酸ガラスまたはアルミノホウ珪酸ガラスから構成することができる。巻き上げの際の破断の危険性及び亀裂の発生を抑制するために、表面を先端熱加工し、非常に平滑にすることができる。これにより、表面は、曲げられたガラスの外側にかかるより高い引張応力を吸収することができ、より小さい半径で曲げることができる。表面粗さに応じて、各ガラスには表面にかかる限界応力があるが、この限界応力下では、その深さが表面粗さの程度である既に存在している初期亀裂が自然に進展してガラスを破壊する（脆性破壊）。ガラスが薄いほど、所与の曲げ半径によって表面に生成される応力が小さくなる。したがって、例えば、レーザ・スクライブされたエッジを有する、厚さが１００μｍのガラスフィルムは、破断させずに５０ｍｍの半径で、厚さが３０μｍのガラスフィルムは破断させずに２４ｍｍの半径で、または厚さが１５μｍのガラスフィルムは破断させずに１２ｍｍの半径で巻くことができる。厚さが５０μｍのガラスフィルムも破断させずに５ｍｍの半径で巻くことができ、２ｍｍの巻半径も可能である。特に、この好ましくは１５〜３０μｍの厚さ範囲では、低アルカリガラスを薄く伸ばすことにより、特に平滑な表面がもたらされることが分かっている。

薄板ガラスを確実に無傷で巻くために、例えば、微小亀裂を十分に無くす先端熱加工のような適切な措置をエッジに施し、粗さが小さくなったエッジとする。そうすると、破断による破損確率の低い帯状ガラスの巻物を提供することができる。

特定の直径を有するガラス巻物の製造の実現性（Ｍoｇｌｉｃｈｋｅｉｔ）は、破損確率によって表すことができる。すなわち、長さが１０００ｍ、厚さが５μｍから３５０μｍ、特に１５μｍから２００μｍの範囲のガラスフィルムを、ロールの直径が５０ｍｍから１０００ｍｍ、特に１５０ｍｍから６５０ｍｍの範囲のロールに巻き付ける場合において、多数のガラスフィルムを考察すると、帯状ガラスまたはガラスフィルムの破損確率は、１％未満である。

表１には、様々なガラスフィルムについて、エッジ強度、すなわち、あるロール半径を有するガラスフィルムを巻き上げることによって生じる応力がＭＰａで示されている。

ここでガラスは、マインツ所在のショット社（ＳＣＨＯＴＴ ＡＧ）製の、ＡＦ３２ｅｃｏ、Ｄ２６３Ｔｅｃｏ、及びＭＥＭｐａｘである。ＭＰａで表された応力σは、μｍで表されたガラス厚さｄ及びｍｍで表された巻回されたガラスロールの直径Ｄに応じて記載されている。エッジ強度、すなわち、帯状ガラスの外側に作用する応力を決定するための式は、次のように計算することができる。
σ＝Ｅ・ｙ／ｒ
ここで、Ｅは弾性係数（Ｅ係数）、ｙは巻き上げられた帯状ガラスの厚さの半分ｄ／２であり、ｒは巻き上げられた帯状ガラスの巻き上げ半径である。

分析対象の多数の試料の破断確率が分かっていれば、表１からのσの値を用いて特定の長さ及びロール半径を有する帯状ガラスの故障または破損確率Ｐを決定することができる。破断確率は、その幅がワイブル・パラメータによって特徴付けられるワイブル分布を示す。

ＷＩＫＩＰＥＤＩＡ（フリー百科事典）によれば、ワイブル分布は、ガラスのような脆性材料の寿命及び破損頻度を表すために使用される、正の実数の量を介した連続確率分布である。ワイブル分布は、技術システムの故障率を表すために使用することができる。ワイブル分布は、分布の幅、いわゆるワイブル係数によって特徴付けられる。一般に、この係数が大きいほど分布の幅が狭くなる。

長さが５０ｍｍの試料を用いて二点曲げ測定を行う場合、ワイブル係数が分かっていれば、長さがＬである帯状ガラスの破損確率を次のように決定することができる。

ここで、
Ｐはロール半径ｒにおける、長さがＬの帯状ガラスの破損確率、Ｌは破損確率に対して決定される帯状ガラスの長さ、ｌは二点試験の際に使用される、好ましくはｌ＝５０ｍｍである関連試料の長さ、
σ（ｒ）は、ロール半径ｒで巻き上げることによって生じる応力、μは二点曲げによって確定される応力、βは分布の幅とともに小さい強度への末端部を表すワイブル係数である。

破損確率の基準値を設定することは可能であるので、厚さｄの帯状ガラスを半径ｒで巻き付ける際に、巻き上げ長さが１０００ｍで破損確率が１％（またはそれ以下）を達成させたいのなら、二点測定の関連試料の長さが５０ｍｍであるとすると、次の条件を成立させることができる。

σ（ｒ）について表１からの応力を借用すると、システムを特徴付ける、「性能指数」とも呼ばれるパラメータとして次式が得られる。

好ましくは、例えば、先端熱加工のような処置を利用して、エッジ強度を高めることによって、αの値が例えば、１２から１４．５に上昇する。

本発明に従って巻き付けられるガラスフィルムは、通常、厚さが最大３５０μｍ、好適には最大１００μｍ、好ましくは最大５０μｍ、特に好ましくは最大３０μｍ、及び最小５μｍ、好適には最小１０μｍ、特に好ましくは最小１５μｍである。ここでの長所は、このような薄いガラスフィルムをその柔軟性によって、問題無く小さい半径で曲げて巻き付けることができることである。

好ましいガラスフィルム厚さは、１５、２５、３０、３５、５０、５５、８０、１００、１３０、１６０、１９０、２８０μｍである。

本発明に従って巻き付けられるガラスフィルムは、特に前述の破損確率を実現するために、好ましくは、その両側の少なくとも一方の表面に、好ましくは両側の表面に、場合によっては少なくとも２つの対向するエッジに、先端熱加工された表面を有している。

ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑは、好適には最大１ナノメートル、好適には最大０．８ナノメートル、特に好ましくは最大０．５ナノメートルである。ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における平均表面粗さＲａは、それぞれ測定長さを６７０μｍとして、最大２ナノメートル、好適には最大１．５ナノメートル、特に好ましくは最大１ナノメートルである。好ましい一実施形態では、この粗度がガラスフィルムの両側の表面の特徴を示す。しかし、特に曲げた際に引張応力を受けるガラスフィルムの側面が、この粗度によって特徴付けられる。

この極めて平滑な表面によって、ガラス表面にかかる引張応力に起因する、支障となる破断の危険性を伴わずに、ガラスフィルムの曲げ及び巻き上げの負担が軽減されるが、ガラス表面の摩擦係数が非常に低いので、ガラスロール内のガラスフィルム層同士の、もしくは互いに対する横方向への変位、多少顕著なガラスフィルム層の入れ子状の滑り出し、または巻き上げられたガラスの巻芯上での横方向の変位及び逸脱もまた助長される。

本発明によれば、ガラスフィルム層が中間材料を通してガラスロールに固定されることによって、これが防止される。ガラスロールが巻き上げられた状態では、中間材料は、それぞれ各ガラスフィルム層の両側を少なくとも領域的に、しかし好適には全面的に覆っている。この際、まずは巻芯に少なくとも１つの中間材料層が巻かれ、その上に第１のガラスフィルム層が配置され、次に中間材料とガラスフィルムが交互に巻き上げられる。ガラスフィルム長さ全体が巻き付けられると、最後にさらに１つまたは複数の中間材料層がガラスロール周りに外側から巻かれることによって、最後のガラスフィルム層が固定される。

最下位または内側の中間材料層、すなわち、巻芯と第１のガラスフィルム層との間の接触層は、代替的に別の材料で形成されるか、または巻芯を相応の固定材料でコーティングされる。最後の最上部のもしくは外側の中間材料層またはそれ以上の層を、代替的にまたは追加的に、例えば、特別な外側保護フィルムまたは紙、及び／又は粘着バンドもしくは固定バンドのような別の材料からなる層で形成してもよい。ここでは、内部の中間層の圧力を維持するために、最上部のガラスフィルム層が確実に固定されていることが重要である。

本発明によれば、中間材料は巻き付けの際に、非常に大きな特定のプレストレスまたは引張応力により巻き付けられるが、それは、中間材料が所望の必要条件に応じて圧縮される、もしくは圧搾のために負荷をかけられる、または伸張されるような態様である。ロール・ツー・ロール過程においても、ガラスフィルムは巻き付けの際に、非常に大きな特定のプレストレスまたは引張応力により巻き付けられるが、それは、中間材料が所望の必要条件に応じて圧縮される、または圧搾のために負荷をかけられるような態様である。通常、中間材料の軽度の圧縮で十分である。圧縮によって、ガラスフィルム層が十分に固定されているというだけで概して用が足りており、高密度でコンパクトなガラスフィルム及び中間材料の巻物体が完成する。ガラスフィルム層は、圧縮性の中間材料によって固定される。

本発明の好ましい一実施形態では、中間材料は跳返性を有しており、圧縮された状態または圧搾された状態で、隣接するガラスフィルム表面に対して、相応な緩和力とともに復帰圧力を付加する。これにより、ガラスフィルム層が特に確実に固定される。圧縮性の中間材料は、ガラスフィルム層に対して復帰圧力を付加し、ここでは、ガラスフィルム層が圧縮性の中間材料によって固定される。

中間材料はガラス表面と協働して、変位に対するガラスフィルム層の固定の尺度となる特定の静止摩擦力を有する。この静止摩擦力は、ガラスフィルム表面に対する中間材料の復帰圧力もしくは表面圧力、または中間材料に対するガラスフィルムの復帰圧力もしくは表面圧力によって高められる。中間材料及びプレストレスに応じて、中間材料層によって付加される復帰圧力は、１から２００ｋＰａ（キロパスカル）の値をとることができる。ガラスロール内のガラスフィルムの固定のための第３の要因は、非常に平滑なガラス表面への中間材料の付着性である。同様に、この付着性は、ガラスフィルム表面に対する中間材料の圧力、または中間材料に対するガラスフィルムの圧力によって高められる。

したがって、中間材料はガラスフィルムとともに、ガラスロール内に静止摩擦力による摩擦接合を形成し、それにより、ガラスフィルムがガラスロール内で固定される。

巻き付ける際の中間材料及び／又はガラスフィルムの引張応力が大きいほど、巻き込まれる空気が少なくなるので、ガラスロール結合体においてガラスロール内のガラスフィルム層の揺れまたは振動が防止される。中間材料及び／又はガラスフィルムを巻き付ける際のプレストレスまたは引張応力に応じて、巻き硬さが定義される。巻き硬さが大きいほど、ガラスフィルムがガラスロール内でより良好に固定される。

さらに、ガラスフィルムのむらが、圧縮性の中間材料によって均一化される。それにより、ガラスフィルムの破断の原因となり得る応力の増加を回避することができる。このようなむらは、例えば、厚さ断面が異なることによる、「反り」（応力によって固定されたより大きい波形）及び「表面うねり」（表面の微細波形）である。

さらに、ガラスフィルム層間の粒子状の埃による異物が圧縮性の中間材料によって吸収されることにより、粒子とガラスフィルムとの間の応力ピークが補償され、ガラスフィルムの損傷を防止することができる。しかし、この際、ガラスフィルムの巻き上げ前から既にその表面上または中間材料の表面上に存在していた粒子のみが対象となる。

つまり、本発明によるガラスロールには、ガラスフィルムに作用する中間材料の復帰圧力による、ガラスフィルム層の高い巻き硬さ及び固定によって、ガラスフィルムの個々の層の間への埃の侵入に対してガラスロールの横側が確実に密閉され得たというさらなる利点がある。

一実施形態では、ガラスフィルムのエッジを衝突から保護するために、中間材料層をガラスフィルムのエッジから横方向に突出させてもよい。この場合、ガラスロールを巻き出す際に中間材料層同士が引っ掛からないように突出量が制限されている。

本発明の別の一構成では、巻物の幅にわたって延在する、またはそれを超えて外側へさえ至る中間層の代わりに、上述のようにより幅が狭い中間層または多数の中間層もしくは帯状中間層が設けられる。その際、個々の帯状中間層の幅は、巻かれた帯状ガラスの幅よりはるかに小さい。これは請求項１７の対象である。請求項１７によれば、ガラスフィルムが第１の幅を有しており、帯状中間材料のそれぞれが第２の幅を有しており、第２の幅Ｂ２が第１の幅Ｂ１よりもはるかに狭いことが要求される。

帯状中間層の幅は、摩擦力に対して事実上影響を及ぼさない。帯状中間層の幅を減少させると、自動的に表面圧力が高まる。表面圧力に作用表面を掛け合わせると半径方向力が得られ、次にこれを静止摩擦係数と合わせると摩擦力が得られる。他方で、複数の帯状ガラスを使用することにより、例えば、うねり、反りなどの幾何学的不規則性を非常に容易に補償することができる。これに対して、完全な平面状の中間層の場合は、不規則性を中間層材料の圧縮性においてのみ吸収することができる。そのために、中間層材料によっては、帯状ガラスが伝達することができない、ガラス強度及びそれによって不足する剛性により、中間層材料に対しても作用することができない、部分的に非常に高い力が必要である。この力は常に平衡状態にあるので、中間層材料の硬度に応じて応力が帯状ガラス内に相応の程度で同様に形成される。したがって、例えば、クリーンルーム用フィルムのような非圧縮性の中間層材料の場合、応力全体が帯状ガラスによって吸収される。

それに対して、細い帯状中間層を使用するという手段がある。これには、帯状ガラスの１つのガラスフィルムから次のガラスフィルムへの距離が維持されるという利点があるが、複数の細い帯状中間層を使用した際に、幾何学的な不規則性が細い帯状中間層の左右に、または中間空間内に広がってしまう。

また、帯状ガラスの特定の片側の湾曲も考えられる。このような帯状ガラスの場合、中立素分が画定される。中立素分は、帯状ガラスに沿った線であり、この線では、各巻層の帯状ガラス・エッジを互いに等間隔として帯状ガラスがエッジを揃えて巻き付けられたときに、圧力及び引張力が打ち消し合う。帯状に巻くことが可能な他の材料と比べて、湾曲した帯状ガラスは伸張または圧搾することができないので、このような帯状ガラスを巻き付ける際には、ガラス層が互いに対して円錐状に間隔を空ける、または巻物が漏斗状の巻になる。この漏斗状の巻物の内側は、巻物の圧負荷全体を吸収しなければならないが、これが概してエッジの損傷及び破断につながる。

この問題を解決するために、少なくとも１つの帯状中間層を帯状ガラス上の中央に、中立素分に沿って載置することにより、その左右の中立素分の中間層の幅にわたって、多少コンパクトに巻くことができる。このように、帯状ガラスの幅の中央に細い帯状中間層を配置することが特に有利である。というのは、帯状ガラスが例えば、ダウン・ドロー設備の引張工程から由来したものであれば、帯状ガラスは平行な縁部を備えておらず、例えば、１キロメートルの半径を有する特定の曲率を有している場合が多い。その場合、このような帯状ガラスをロール状に巻き付けるとすれば、帯が漏斗状に巻き上げられるという問題が生じる。帯の一方側、つまり、曲げられた帯の外側に向けられた側面がその際緩く巻かれ、他方の側面、つまり内側に向けられた側面がきつく巻かれる。これにより、ガラスロールの全圧力が内部のエッジにかかることにより、ガラス・エッジの破断または損傷に至ることがある。これを防止するために、唯一のストライプまたは複数のストライプとして形成することができる、細いストライプのみを中間層として設ける。このストライプは好ましくは中央に配置されるので、個々の巻かれたガラス層の側面または縁部の互いに異なる間隔が自由に形成され、圧力が中間材料層の中央にかかる。その場合、ガラスロールの入れ子状の滑り出しを防止する保持力がガラスロールの中央に付与され、そうでなければ亀裂または破断が生じ易いエッジには付与されない。つまり、中間層を中央に導入することによって、特にエッジが平行ではない帯状ガラスの場合に、ガラスロールまたはガラス巻物が十分な安定性及び破断強度を有することが確実になる。

中間層の幅は、ガラス層または帯状ガラスの幅よりはるかに小さく、好ましくは帯状ガラスの幅の１０から７０％、好ましくは帯状ガラスの幅の３０から５０％である。

細い中間層材料を使用するに当たり、唯一の層にも使用可能であるような、以下に挙げる全ての材料が考慮の対象となる。これらは、例えば、２ｍｍから６００ｍｍの範囲内のようないずれの幅であってもよく、例えば、２から３００個のような任意の数で使用することができる。個々の中間層の幅は、例えば、ガラス層の幅全体の０．１％から１０％の間である。ひも、糸、粉体、及び顆粒も使用可能である。さらに、中間層が帯状中間層として形成されている場合、帯状中間層の幅を帯の途中で変化させる、すなわち、減少または増加させることも可能である。帯状中間層の幅は帯長さ全体にわたって必ずしも同じである必要は無い。

中間材料は、中間材料として適切なあらゆる圧縮性材料である。特にその厚さも、ガラスロールの製造のための経済的な用途に対応しなければならない。その嵩密度が材料質量（構造物質）の密度よりも低い、例えば、発泡体膜のような、特に柔軟性の発泡体材料のような多孔質の材料が好ましい。これは、断面にわたって嵩密度がほぼ一定である均質な発泡体材料であってもよく、または一体発泡体材料であってもよい。このような一体発泡体材料は、断面にわたって嵩密度分布が異なっており、この嵩密度が断面中央に向かって減少する。このような発泡体の中間材料層は、曲げ挙動が有利であり、ほぼ無孔の表面への付着性が良好である。

中間材料として、発泡体材料、型押しされた又は他の方法で凹凸を付けられた紙、ボール紙、プラスチックフィルム、あるいは、粉体、パウダー、小片、もしくは粒子としてのウェブ構造を有する又は断片状な構造の金属フィルムのような圧縮性の材料が適している。好ましくは、材料として、圧縮性ボール紙、あるいは、例えば、ポリオレフィン発泡体材料、特に架橋ポリオレフィン発泡体材料からなる発泡体膜、またはポリエチレンもしくはポリウレタンからなる発泡体膜も使用される。発泡体材料は好ましくは独立気泡材料である。さらに、トラック用防水ほろ又は合革のような圧縮性材料もまた適している。

さらに、結合が緩いまたは固い多層構造の中間材料も適している。その際、好ましくは、結合体の表面にガラスフィルムと接触する材料があり、結合体の芯には圧縮性の材料がある。この芯材料は、複数の層から構成されていてもよい。ガラスフィルム接触材料は、中間材料の表面にのみ配置されていてもよい。表面の材料は、ガラスフィルム表面と接触するように調整されている。この際、例えば、シリコンのような中間材料がガラス表面に残留しないように、またはイオン拡散が起こらないように、特に良好な化学的適合性が考慮される。また、ガラスフィルム表面の老化過程の変化が表面上に分散して異なって進行することを避けるべきである。これは後のコーティング過程にとって特に不都合であり、例えば、凹凸を付けた高度に多孔質の中間材料によって引き起こされ得る。中間材料結合体の芯の材料は、良好な圧縮作用及び好ましくは追加的に良好な復帰力の作用を重視して決められる。

中間材料の厚さは好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下、中でも特に好ましくは０．５ｍｍ以下の範囲内である。帯状ガラスが横方向の縁取り、すなわち縁部領域に厚さを増した部分を有する一実施形態では、中間材料もより厚く、８ｍｍまでの厚さを有していてもよい。より厚い縁部領域のより薄いガラスフィルムへの幅にわたっての必要な均一化をもたらすために、複数の中間材料層を重なり合うように巻き上げてもよい。また、第１の中間材料層をガラスフィルムの幅全体にわたって、ならびにその上方及び／又はその下方に１つ又は複数のより細い中間材料層を、薄いガラスフィルム断面の幅内で、かつ、ガラスフィルム層間に配置してもよい。

先端熱加工されたガラス表面と協働して、０．１５から１０Ｎの、好ましくは１から１０Ｎの範囲の静止摩擦力Ｆ_Ｓを発揮する中間材料が好ましい。静止摩擦力は、力ピークとして解釈され、そして、その力は、中間材料がガラス表面に対して相対的に動き出すようになるべき値でなくてはならない。

さらに、先端熱加工されたガラス表面と協働して、０．１５から５Ｎの、好ましくは０．２から２．５Ｎの、特に好ましくは１から２．５Ｎの範囲内の摩擦力Ｆ_Ｄを発揮する中間材料が好ましい。摩擦力は、静止摩擦力を克服した後の試験軌道上の平均力として解釈され、そして、その力は、中間材料とガラス表面との間の相対移動に必要となる。

静止摩擦力Ｆ_Ｓ及び摩擦力Ｆ_Ｄの値は、ＤＩＮ ５０ ０１４に従った、２３℃、相対湿度５０％の標準気候において、１．９６Ｎの垂直力を用いたシェンク・トレーベル（Ｓｃｈｅｎｃｋ−Ｔｒｅｂｅｌ）社の電気機械的汎用試験装置による、それぞれＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ８２９５に従った測定に相当する。

別の本発明による一構成では、ガラスフィルムの少なくとも１つの側面を、プラスチックフィルム、特にポリマー膜でコーティングしてもよい。

特別な一実施形態では、このプラスチックフィルムが中間材料を形成する。これにより、ガラスフィルムから分離された材料を、別のロール上に準備する、または巻き出しの際にロールから分離して取り外す必要が無いので、巻き上げ及び巻き出しが著しく容易になるという特別な利点がもたらされる。

本発明は、ガラスロールの製造方法をさらに含んでいる。この方法は、ガラスフィルム、巻芯、及び圧縮性の中間材料を準備する工程と、少なくとも１つの中間材料の内側の層を巻芯に巻き付ける工程と、ガラスフィルムが中間材料と交互に層状に巻芯に巻き付けられるように、ガラスフィルム及び中間材料を巻芯に巻き付ける工程とを含んでおり、中間材料及び／又はガラスフィルムが、長さ方向に作用する引張応力により巻き付けられ、その応力は、中間材料を圧縮し、ガラスロールにガラスフィルム端部を固定する。

巻芯は、十分な曲げ剛性及び耐圧性を有するあらゆる安定した材料から構成することができる。中間材料は、ロールに巻き付けて準備することが実用的である。ガラスフィルムは、ダウン・ドロー方式もしくはオーバーフロー・ダウン・ドロー・フュージョン方式のような製造過程から、エンドレス帯として、またはガラスロールとして巻き上げられて準備される。

中間材料のうち、まずは１つまたは複数の層が巻芯に巻き付けられることによって、到来する中間材料と既に巻き上げられた中間材料と間にまち（襠）が生じる。このまちに、巻き上げられる帯状ガラスフィルムの長さの始端部が挿入されて、中間材料と交互に層状に巻き上げられる。したがって、ガラスフィルムは両方の表面が、好ましくは全面が中間材料によって覆われている。この際、中間材料供給ロールの巻き出し及びガラスロールの巻き上げの互いに対する速度比を制御することによって、中間材料が、その長さ方向に作用する特定のプレストレスまたは引張応力とともに、ガラスロールへの巻き上げのために送られて巻き上げられる。中間材料供給ロールはそれぞれ、それに対応してブレーキをかけられる。引張応力はそれぞれセンサを介して測定され、それに対応して制御される。ガラスフィルムがロールから巻き出されると、ガラスフィルムもまた、長さ方向に作用する特定のプレストレスまたは引張応力とともに、ガラスロールへの巻き上げのために送られて巻き上げられる。この場合も、中間材料及びガラスフィルムの両方を、その長さ方向に作用する特定のプレストレスまたは引張応力とともに、ガラスロールへの巻き上げのために送り、巻き上げることができる。いずれの場合も、所望の巻き硬さが達成され、中間材料が圧搾または圧縮されるように引張応力が調節される。

巻き上げられる帯状ガラスフィルムの長さの終端部が堆積されると、好ましくはさらに１つまたは複数の層の中間材料が、外側のガラスフィルム層及びガラスフィルム端部を固定するためにガラスロール周りに巻かれる。しかし、追加的または代替的に、ガラスロールの外側の包装を、クッション付の外側保護膜、紙または粘着バンドもしくは固定バンドのような別の材料で行ってもよい。ここでは、ガラスフィルム層の緩みを回避し、中間層の復帰圧力を支持するために、最上部のガラスフィルム層を確実に固定することが重要である。

本発明は、特に発泡体材料膜の、ガラスロール内のガラスフィルム間の中間材料としての圧縮性材料の使用をさらに含んでいる。この中間材料は、ガラスフィルムとともに交互に重なり合うように少なくともそれぞれ２層に巻芯に巻き付けることができ、中間材料層はガラスフィルム層を固定することができる。特に、このような発泡体材料膜は、ポリオレフィン発泡体材料、特に架橋ポリオレフィン発泡体材料からなるか、またはポリエチレンもしくはポリウレタンからなる。

本発明は、有利には、簡素でコンパクトなガラスロールを提供する。このガラスロールでは、横側のフランジならびに他の複雑な装置及び包装材料を不要にできる。というのは、ガラスロールは、巻き上げられたガラスフィルムが高度に保護されており、巻芯上で自立的にそれ自体が安定しているからである。特に、本発明によるガラスロールは、軸線を垂直または斜めにした状態で鉛直または斜めに立てて輸送することも可能であり、それにより、ガラスロールの取り扱い時の高い自由度が実現される。通常、このようなガラスロールの幅は３００から１５００ｍｍであり、外径が３００から１０００ｍｍである。このようなロールの重量は約３０から２００ｋｇである。

より長時間の輸送または保管のために、ガラスロールを場合によっては、輸送の要件に応じて、全体を適切なパッケージの保護カバーで包装してもよい。

本発明を、以下のより詳細な説明及び例によってより詳しく説明する。

本発明によるガラスロールの断面図である。 本発明によるガラスロールを製造するための巻き上げ装置の例示的な図である。 本発明によるガラスロールを製造するための、図２の代替となる巻き上げ装置の例示的な図である。 巻き付けられたガラスロールの縦断面図である。 巻き付けられたガラスロールの縦断面図である。 一実施例のための巻層の数に応じた重力及び摩擦力の図である。 エッジが湾曲した、平面上に広げられた帯状ガラスの上面図である。 帯状ガラスが図６ａのように平面上に湾曲していてもよい、ガラスロールの幅より小さい幅の中間層を巻き上げたガラスロールの断面図である。

原理図として図１に示されたような、例示的なガラスロール１では、巻芯２上に３つの中間材料層が巻き上げられて内側の中間材料層４１を形成している。続いて、層状に交互に、ガラスフィルムと中間材料とが巻き上げられることにより、ｎ層のガラス層６及びｎ層の中間材料層４が、ガラスロール１上に堆積される。外側の中間材料層４２は、追加的にさらなる中間材料層によって補強されて形成されている。自力の巻き出しに対して外側の中間材料層４２を固定するために、ガラスロール１周りの外側に１つまたは複数の固定バンド１２が取り付けられる。中間材料層４は圧縮されて、５０から１００ｋＰａの復帰圧力でガラスフィルム層６に対して作用するので、ガラスロール１がコンパクトであり、それ自体にプレストレスをかけられ、ガラスフィルム層６がガラスロール内で固定される。

このような図１に対応するガラスロール１を製造するために、例えば、図２に対応する巻き上げ機構が使用される。不図示のダウン・ドロー設備において、幅が５００ｍｍ、厚さが５０μｍのエンドレス帯状ガラスフィルム５が形成されて引き出される。帯状ガラスフィルムは、コンベヤー・ベルト１１を介して偏向ロール対８及び１０へ送られて、これらから巻き付けられるガラスロール１へ送られる。不図示の駆動軸上には芯直径が４００ｍｍの安定したボール紙製の巻芯２が取り付けられており、この上にまずは内側の中間材料層４１を形成する３層の中間材料３が巻き上げられる。中間材料３は、例えば、ルツェルン所在の積水アルベオ社（Ｓｅｋｉｓｕｉ Ａｌｖｅｏ ＡＧ）がＡｌｖｅｏｌｉｔ ＴＡ １００１という名称で販売しているような、厚さが１ｍｍの架橋独立気泡ポリオレフィン発泡体材料からなる発泡体材料膜である。この中間材料３は、中間材料供給ロール７によって準備されて巻き出される。その際、中間材料が中間材料偏向ロール８の周りに導かれて、中間材料供給ロール７とは逆方向に回転する巻芯２に巻き付けられる。

３つの内側の中間材料層４１の巻き上げ後に、中間材料層４１と次に来る中間材料３とから形成されるまちに、ガラスフィルム５の帯の始端部が挿入されるので、ガラスフィルムが作成されるガラスロール１または駆動される巻芯に同伴して中間材料３の層の間に埋め込まれる。ガラスフィルム５及び中間材料３は、ガラスロール１上に長さ１０００ｍのガラスフィルム全体が巻き上げられるまで、今度は交互の層としてそれぞれｎ層に巻き上げられる。

続いて、ガラスフィルムが切断される。このために、レーザを使用した機械的なスクライビング及び／又は分離方法、例えば、レーザ・スクライビング法を使用する。後者の場合は、集束されたレーザ光線、通常はＣＯ_２レーザ光線を用いて、ガラスを厳密に定義された線に沿って加熱し、直後の圧縮空気または気液混合物の低温噴流によって、ガラス内に大きい熱応力を生成することにより、ガラスが所定のエッジに沿って割れる。続いて、さらに複数の、少なくとも２層の中間材料３が外側の中間材料層４２を形成するためにガラスロールの周りに巻かれる。外側の中間材料層４２の自力による巻き広がりに対して、この中間材料層が３つの固定バンド１２で固定される。これによって、ガラスロール１の全体の展開が防止されるので、ガラスロールを、しっかりと固定されたガラスフィルム層６とともに確実に保管及び輸送することができる。ガラスロールは、外径が約６５０ｍｍ、重量が約１１０ｋｇである。

中間材料３は、長さ方向に作用するプレストレスまたは引張応力のもとで、巻芯２またはガラスフィルム層６に巻き付けられるので、中間材料は圧縮された中間材料層４、４１、４２として個々のガラスフィルム層６の下方及び／又は上方に配置される。プレストレスまたは引張応力を制御するために、中間材料偏向ロール８には、駆動されるガラスロール１または巻芯とブレーキをかけられる中間材料供給ロール７との間の中間材料３の引張力を測定するセンサ９が接続されている。例えば、センサ９は、中間材料でロール８を包んだときにブレーキ装置１３のブレーキ作用に応じて生じる圧力を測定する引張測定ロールである。所与の目標値に応じて、必要な引張力に調節するために要求される程度に、ブレーキ装置１３によって中間材料供給ロール７にブレーキがかけられる。この長さ方向の引張力は、中間材料３が巻き付けられた際にプレストレスをもたらし、このプレストレスが次に、その都度最後に巻き上げられたガラスフィルム層に作用する。再び広がろうとする状態において、ガラスロール１内では復帰圧力がガラスフィルム層６にかかることにより、ガラスフィルム層がガラスロール内で固定される。同時に、中間材料３が引張力によって伸張される。長さに対して再び収縮しようとする状態において、ガラスロール１内では追加的な力がガラスフィルム層６にかかることによって、ガラスフィルム層がガラスロール内で固定される。

本発明による別の一例では、ガラスフィルムがガラスフィルム供給ロールから準備されて、偏向ロール対８及び１０を介して、巻き付けられるガラスロール１に供給される。ここでも、巻芯２または巻き付けられるガラスロール１は、駆動装置に取り付けられている。この装置は、この例では、中間材料３のみを中間材料供給ロール７から引き出すのではなく、ガラスフィルム３をもガラスフィルム供給ロールから引き出す。この例では、ガラスフィルム３もまたプレストレスまたは引張応力とともにガラスロール１に巻き付けられており、このために、ガラスフィルム供給ロール用の巻き出し装置にはブレーキ装置が設けられており、ガラスフィルム偏向ロールにはセンサが設けられている。センサはガラスフィルムの引張力を測定する。制御装置を介して、必要な引張力に調節される程度に、ガラスフィルム供給ロール用の巻き出し装置にブレーキがかけられる。これにより、ガラスロール１内の中間材料３の定義された巻き硬さ及び圧縮力を確実に調節することができるので、ガラスフィルム層６が確実にガラスロール１内で固定される。

図３は、本発明によるガラスロールを製造するための、図２の代替としての巻き上げ装置を例示的に示している。ここでは、ガラスロールの巻き上げ方向を他の方向に向けることが有利であり、これは状況によってはガラスフィルムの準備の際に有利である。本実施では、内側の中間材料層４１の配置後に、ガラスフィルムを挿入するためのまちを準備するために、別の中間材料供給ロール７１が設けられている。両方の供給ロール７及び７１からの中間材料が、中間材料層４１を形成するために巻芯２に巻き付けられる。両方の中間材料の軌道の間に生じたまちに、ガラスフィルム５の帯の始端部が挿入されるので、ガラスフィルムが、作成されるガラスロール１または駆動される巻芯に同伴し、中間材料３及び３１の層の間に埋め込まれる。少数の層を巻き付けた後で、中間材料３１が分断されるので、１０００ｍ長さのガラスフィルム全体がガラスロール１に巻き上げられるまで、引き続き中間材料３のみがガラスフィルム５と交互に層状にそれぞれｎ層に巻き上げられる。

続いて、ガラスフィルムが切断され、さらに複数の、少なくとも２層の中間材料３が、外側の中間材料層４２を形成するためにガラスロール周りに巻かれる。外側の中間材料層４２の自力による巻き広がりに対して、中間材料層には頑強な粘着バンドが巻き付けられている。この粘着バンドがガラスロール１全体の展開を防止するので、ガラスロールを、しっかりと固定されたガラスフィルム層６とともに確実に保管し、輸送することができる。ガラスロールは、外径が約６５０ｍｍ、重量が約１１０ｋｇである。

中間材料３及び３１は、長さ方向に作用するプレストレスまたは引張応力のもとで、巻芯２またはガラスフィルム層６に巻き付けられるので、圧縮性の中間材料層４、４１、４２として、中間材料が個々のガラスフィルム層６の下方及び／又は上方に配置される。プレストレスまたは引張応力を制御するために、中間材料偏向ロール８には、駆動されるガラスロール１または巻芯とブレーキをかけられる中間材料供給ロール７との間の中間材料３の引張力を測定するセンサ９が接続されている。所定の目標値に応じて、必要な引張力を調節するために要求される程度に、ブレーキ装置１３によって中間材料供給ロール７にブレーキがかけられる。中間材料３１の引張力は、中間材料供給ロール７１に作用するブレーキ装置１３１を介して、巻芯２の回転速度に応じて調節される。その都度の長さ方向に向けられたこの引張力は、中間材料３、３１が巻き付けられた際にプレストレスをもたらし、このプレストレスが次に、その都度最後に巻き上げられたガラスフィルム層に作用する。再び広がろうとする状態において、ガラスロール１内では復帰圧力がガラスフィルム層６に作用することにより、ガラスフィルム層がガラスロール内で固定される。同時に、中間材料３、３１が引張力によって伸張される。長さに対して再び収縮しようとする状態において、ガラスロール１内では追加的な力がガラスフィルム層６に作用することによって、ガラスフィルム層がガラスロール内で固定される。

図４ａから図４ｂには巻物１０００が示されている。この巻物は、半径ｒの巻芯としてのドラム１１００上に、帯状ガラスとともに中間層が巻き付けられている。ここで、図４ａは、垂直に立てられた巻物１０００を示し、図４ｂは巻物１０００の縦断面を示している。巻物１０００は、それぞれが隣接する層から中間層または中間層１０２０によって分離された、多数のガラス層１１１０から構成されている。一実施例では、ガラス層の厚さが０．０５ｍｍであり、中間層の厚さが０．５ｍｍである。

ロールに作用する半径方向力はＦＲで表され、ロールの重力がＦＧで表されている。半径方向力の大きさは、ガラス巻物が巻かれる際の、基本的に中間層によって付与される、プレストレス力ＦＶによって決定される。巻物の側壁１２００が軸に平行に、または軸方向に変位するに伴って巻物またはロール１０００が入れ子状に滑り出すことを防止するために、巻層の数ｎ及び静止摩擦係数μの他に、やはり巻物材料と芯との間の摩擦力ＦＦを決定する半径方向力ＦＲが重力ＦＧよりも大きくなければならない。

静止摩擦係数のパラメータμ及び層数ｎが分かっていれば、巻物材料と巻芯との間の摩擦力ＦＦが次のように得られる。
ＦＦ＝ＰＦ×ＡＦ×μ＝ＦＲ×μ×ｎ

重力に関して、上記の例では次式が得られる。

ここで、ｔ１はガラス厚さ、ｎはさらに巻層の数、ｔ２は中間層の厚さ、ρはガラス比重、ｇは重力加速度を表している。ところで摩擦力ＦＦが巻物の重力より大きいことが要求されるとすれば、ＦＶ＝ＦＲであるので、巻物の層が所与の層数ｎである場合のプレストレス力を非常に容易に決定することができる。

図４ｂには、巻物の縦断面が示されている。この図では、巻芯のロール半径ｒと、さらに巻物内の半径方向力を決定する、巻物を巻き上げる際のプレストレス力ＦＶとが記載されている。本発明によれば、プレストレス力が好ましくは中間層に付与される。

図５には、上述の式を用いて得られる力ＦＲ及びＦＧがニュートンで示されており、一実施例において、プレストレス力ＦＶ＝０．７ニュートン、ρ＝２．３ｋｇ／ｄｍ^３、ガラスフィルムの厚さｔ１が０．０５ｍｍ、中間層の厚さｔ２＝０．５ｍｍである。その際、静止摩擦係数μ＝１．１であり、ロール半径ｒ＝２００ｍｍであった。ガラス材料の幅として、ｂ＝４００ｍｍが選定されていた。

図５から分かるように、選定されたパラメータＦＧの場合の重力は、半径方向力ＦＲから得られる摩擦力ＦＦより常に低い。半径方向力は、更にプレストレス力によって調節される。

図５に図示された実施例では、層数がおおよそ１８０から１９０層のところで、初めてＦＧ及び摩擦力ＦＦの曲線が交差するので、２００層を超えると、重力を補償して確実にガラス巻物の入れ子状の滑り出しが生じないようにするには、層間の静止摩擦力がもはや十分ではなくなる。

ここで示した実施例は、特定のガラス、つまりショット社のＡＦ３２ｅｃｏ、及び例示的なプレストレスＦＶ＝０．７ニュートンに関して示したが、それぞれのガラスの種類及びプレストレスについて、何層のガラス層からガラス巻物の入れ子状の変形が生じるか、または、所与の数のガラス層の場合に入れ子状の滑り出しを防止するにはどの程度のプレストレス力が必要であるかを、上記の式を用いて決定することが可能である。

非アルカリ・ガラスＡＦ３２ｅｃｏは、以下の組成を重量％で有している。

ガラスの変態温度Ｔｇは７１７℃である。ガラスの密度は２．４３ｇ／ｃｍ^３である。ガラスフィルムの上面及び下面の二乗平均粗さＲｑは、０．４から０．５ｎｍの間である。つまり、表面は極めて平滑である。

図６ａ〜図６ｂに示された一実施例では、複数のガラス層２１００が巻芯２０００上に軸Ａ周りに巻き付けられている。個々のガラス層２１００の間の中間層２１３０は、ガラス巻物の幅Ｂの全体にわたっては延在しておらず、中間材料または中間層２１３０の幅Ｂ２はガラス層Ｂ１の幅より著しく短い。

巻物の構成が図６ｂより明らかである。図６ａは、巻芯２０００への巻き付けの際に複数のガラス層２１００を形成する、巻き出された帯状ガラス２１１０の上面図である。図６ａから明らかであるように、帯状ガラス２１１０のエッジ２１２０．１、２１２０．２は平行ではなく、特定の曲率を有している。例えば、内側エッジ２１２０．１は、湾曲半径ＲＢ１によって、外側は、湾曲半径ＲＢ２によって表すことができる。湾曲半径ＲＢ１、ＲＢ２は非常に大きく、例えば、１から数キロメートルの範囲内である。一般に、内側エッジ２１２０．１の湾曲半径ＲＢ１は、外側エッジ２１２０．２の湾曲半径ＲＢ２より小さい。ここで、図６ｂに示すように帯状ガラスを図６ａに示すような巻物状に巻くとすると、もし補償する中間層が無ければ、個々のガラス層の間隔は概して内側エッジ２１２０．１より外側エッジ２１２０．２において大きくなる。すなわち、巻物内の圧力は、内側エッジ２１２０．１で最大となる。ガラス層よりも基本的に幅が小さい中間層２１３０が帯状ガラス２１００の中央に置かれる、図６ａに示された実施形態によって、この影響が補償され、外側エッジ２１２０．２及び内側エッジ２１２０．１において中間層の左右に個々のガラス層が基本的に自由な間隔を有するとともに、応力を受けずに巻き付けられる巻物が得られる。

図６ｂには、中間層として唯一の帯状中間層のみが示されているが、このような中間層を多数設けることによって、ガラスの全体幅Ｂ１を覆うことが可能である。ただし、湾曲した帯状ガラスの補償のために唯一の中間層のみを中央に設けることが好ましい。

上で既に説明したように、ガラス層全体の幅Ｂ１の一部のみにわたって延在する中間層によって、中間層のその都度の材料への力伝達が点状にまたは領域的に過度に増加することなく、うねりや反りのようなガラス表面の幾何学的不規則性が容易に補償され得ることが達成され得る。

本発明は上述の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、当業者は、本発明の枠から逸脱することなく、それが有意義である限り本発明の全ての特徴を任意に組み合わせて、または単独で使用するであろうことは言うまでもない。

１ ガラスロール
２ 巻芯
３、３１ 中間材料
４ 中間材料層
４１ 内側の中間材料層
４２ 外側の中間材料層
５ ガラスフィルム
６ ガラスフィルム層
７、７１ 中間材料供給ロール
８ 中間材料偏向ロール
９ センサ
１０ ガラスフィルム偏向ロール
１１ コンベヤー・ベルト
１２ 固定バンド
１３、１３１ ブレーキ装置
１０００ 巻物
１０２０ 中間層
１１１０ ガラス層
１２００ 側壁
２０００ 巻芯
２１００ ガラス層
２１１０ 帯状ガラス
２１２０．１、２１２０．２ 内側エッジ／外側エッジ
２１３０ 中間層

本発明は、明細書の一部であるが請求項ではない以下の文章に記載された態様を含んでいる。
（文章）
１．少なくとも１つのガラスフィルムと中間材料とを含むガラスロールであって、ガラスフィルム及び中間材料が、互いに重なり合って少なくともそれぞれ２層に巻芯に巻き付けられたガラスロールにおいて、ガラスフィルム層が中間材料層によって固定されていることを特徴とする、ガラスロール。
２．ガラスフィルム層が圧縮性の中間材料によって固定されている、文章１に記載のガラスロール。
３．ガラスフィルム層が、ガラスフィルム層に対して復帰圧力を付加する圧縮性の中間材料によって固定されている、文章２に記載のガラスロール。
４．中間材料が発泡体材料膜である、文章１乃至３のいずれか１つに記載のガラスロール。
５．中間材料がポリオレフィン発泡体材料、特に架橋ポリオレフィン発泡体材料である、文章４に記載のガラスロール。
６．中間材料が、型押しされた、または他の方法で凹凸を付けた紙またはボール紙である、文章１乃至３のいずれか１つに記載のガラスロール。
７．ガラスフィルムの厚さが最大３５０μｍ、好適には最大１００μｍ、好ましくは最大５０μｍ、特に好ましくは最大３０μｍである、文章１乃至６のいずれか１つに記載のガラスロール。
８．ガラスフィルムの厚さが最小５μｍ、好適には最小１０μｍ、特に好ましくは最小１５μｍである、文章１乃至７のいずれか１つに記載のガラスロール。
９．ガラスフィルムがその両側の少なくとも一方の表面に、先端熱加工された表面を備えている、文章１乃至８のいずれか１つに記載のガラスロール。
１０．ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑが、最大１ナノメートル、好適には最大０．８ナノメートル、特に好ましくは最大０．５ナノメートルである、文章１乃至９のいずれか１つに記載のガラスロール。
１１．ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における平均表面粗さＲａが、最大２ナノメートル、好適には最大１．５ナノメートル、特に好ましくは最大１ナノメートルである、文章１乃至１０のいずれか１つに記載のガラスロール。
１２．ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面が、プラスチックフィルム、特にポリマー膜でコーティングされている、文章１乃至１１のいずれか１つに記載のガラスロール。
１３．プラスチックフィルムが中間材料を形成する、文章１２に記載のガラスロール。
１４．中間材料が複数の中間材料層から形成される、文章１乃至１３のいずれか１つに記載のガラスロール。
１５．複数の中間材料層の幅が互いに異なっている、文章１４に記載のガラスロール。
１６．中間材料層が、ガラスフィルム層から横方向に突出している、文章１乃至１５のいずれか１つに記載のガラスロール。
１７．ガラスフィルム層の固定が、ガラスフィルム層と中間材料層との間に０．１５から１０Ｎ、好ましくは１から１０Ｎの範囲内の静止摩擦力Ｆ_Ｓが作用する、中間材料層によって行われる、文章１から１６のいずれか１つに記載のガラスロール。
１８．ガラスフィルム層の固定が、ガラスフィルム層と中間材料層との間に０．１５から５Ｎ、好ましくは０．２から２．５Ｎ、特に好ましくは１から２．５Ｎの範囲内の摩擦力Ｆ_Ｄが作用する、中間材料層によって行われる、文章１乃至１７のいずれか１つに記載のガラスロール。
１９．文章１乃至１８のいずれか１つに記載のガラスロールの製造方法であって、以下の工程、
ａ）ガラスフィルム、巻芯、及び圧縮性の中間材料を準備する工程と、
ｂ）少なくとも１つの中間材料の内側層を巻芯に巻き付ける工程と、
ｃ）ガラスフィルムが中間材料と交互に層状に巻芯に巻き付けられるように、ガラスフィルム及び中間材料を巻芯に巻き付ける工程であって、中間材料及び／又はガラスフィルムを、中間材料を圧縮するような長さ方向に作用する引張応力により巻き付ける、工程と、
ｄ）ガラスフィルム端部をガラスロールに固定する工程と、を含む方法。
２０．ガラスフィルム端部の固定が、少なくとも１つの中間材料の外側層によって行われる、文章１７に記載のガラスロールの製造方法。
２１．ガラスロール内のガラスフィルムの間の中間材料として圧縮性材料、特に発泡体材料膜の使用であって、中間材料はガラスフィルムと交互に重なり合うように少なくともそれぞれ２層に巻芯に巻き付けることが可能であり、ガラスフィルム層は中間材料層によって固定することが可能であるとする使用。

Claims (26)

1. 少なくとも１つのガラスフィルムと中間材料とを含むガラスロールであって、前記ガラスフィルム及び前記中間材料は、互いに重なり合うように少なくともそれぞれ２層に巻芯に巻き付けられており、ガラスフィルム層は、中間材料によって固定されているガラスロールにおいて、
   前記中間材料は、中間材料層として少なくとも１つの帯状中間層または中間層を含んでおり、
   前記ガラスフィルムは、第１の幅（Ｂ１）を有し、前記帯状中間層または中間層は、第２の幅（Ｂ２）を有しており、
   前記第２の幅（Ｂ２）は、前記第１の幅（Ｂ１）よりもはるかに狭く、前記帯状中間層または前記中間層の前記第２の幅（Ｂ２）は、前記ガラスフィルムの前記第１の幅（Ｂ１）の１０％から７０％の範囲内であり、
   前記ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑは、最大１ｎｍであり、かつ、前記ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における平均表面粗さＲａは、最大２ｎｍである、
   ことを特徴とする、ガラスロール。
2. 前記帯状中間層または前記中間層の前記第２の幅（Ｂ２）は、前記ガラスフィルムの前記第１の幅（Ｂ１）の３０％から５０％の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のガラスロール。
3. 前記帯状中間層または前記中間層の前記第２の幅（Ｂ２）は、２ｍｍから６００ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１または２に記載のガラスロール。
4. 前記中間層または前記帯状中間層の数は、１から３００の範囲内であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラスロール。
5. 前記帯状中間層または前記中間層は、ストリングまたは糸であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラスロール。
6. 前記帯状中間層または前記中間層は、前記ガラスフィルムの表面の幾何学的不規則性が幅方向において十分に補償されるように、前記ガラスロールの前記第１の幅にわたって分散して配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガラスロール。
7. 前記幾何学的不規則性は、前記ガラスフィルムの表面のうねり及び／又は反りであることを特徴とする、請求項６に記載のガラスロール。
8. 前記中間材料は、圧縮性の中間材料である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガラスロール。
9. 前記ガラスフィルム層は、前記ガラスフィルム層に対して復帰圧力を付加する前記圧縮性の中間材料によって固定されている、請求項８に記載のガラスロール。
10. 前記中間材料は、発泡体材料膜である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のガラスロール。
11. 前記中間材料は、ポリオレフィン発泡体材料である、請求項１０に記載のガラスロール。
12. 前記中間材料は、型押しされた、または他の方法で凹凸を付けた紙またはボール紙である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のガラスロール。
13. 前記ガラスフィルムの厚さは、最大３５０μｍである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のガラスロール。
14. 前記ガラスフィルムの厚さは、最小５μｍである、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のガラスロール。
15. 前記ガラスフィルムは、その両側の少なくとも一方の表面に、先端熱加工された表面を備えている、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のガラスロール。
16. 前記ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における二乗平均粗さ（ＲＭＳ）Ｒｑは、最大０．８ｎｍである、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のガラスロール。
17. 前記ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面における平均表面粗さＲａは、最大１．５ｎｍである、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のガラスロール。
18. 前記ガラスフィルムの両側の少なくとも一方の表面は、プラスチックフィルムでコーティングされている、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のガラスロール。
19. 前記プラスチックフィルムは、前記中間材料を形成する、請求項１８に記載のガラスロール。
20. 前記中間材料は、複数の中間材料層から形成される、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のガラスロール。
21. 前記複数の中間材料層の幅は、互いに異なっている、請求項２０に記載のガラスロール。
22. 前記中間材料層は、前記ガラスフィルム層から横方向に突出していない、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のガラスロール。
23. 前記ガラスフィルム層の固定は、前記ガラスフィルム層と前記中間材料層との間に作用する、０．１５から１０Ｎの範囲内の静止摩擦力Ｆｓ、及び／又は、前記ガラスフィルム層と前記中間材料層との間に作用する、０．１５から５Ｎの範囲内の摩擦力Ｆ_Ｄによる、前記中間材料層によって行われる、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のガラスロール。
24. 以下のガラスパラメータ、
    ｂ ガラス材料幅
    ｒ ロール半径（芯）
    ｔ１ ガラス厚さ
    ｔ２ 中間層厚さ
    μ 静止摩擦係数
    ρ ガラス密度
    及び、既知の巻層の数がｎである場合に、
    ロールの重力ＦＧは以下の式で表され、
    

    

    前記ガラスフィルム及び前記中間材料からなる巻物材料と巻芯との間の摩擦力ＦＦは、
    ＦＦ＝ＦＲ×μ×ｎであり、
    ここで、ＦＲは、ロールに作用する半径方向力であり、
    プレストレス力ＦＶは、ＦＶ＝ＦＲであることにより、摩擦力ＦＦが巻物の重力ＦＧよりも大きくなるように選定される、請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のガラスロールの製造方法。
25. 請求項１乃至２４のいずれか１項に記載のガラスロールの製造方法であって、以下の工程、
    ａ）ガラスフィルム、巻芯、及び中間材料を準備する工程と、
    ｂ）少なくとも１つの前記中間材料の内側層を前記巻芯に巻き付ける工程と、
    ｃ）前記ガラスフィルムが前記中間材料と交互に層状に前記巻芯に巻き付けられるように、前記ガラスフィルムと前記中間材料とを前記巻芯に巻き付ける工程であって、前記中間材料及び／又は前記ガラスフィルムを、前記中間材料を圧縮するような長さ方向に作用する引張応力により巻き付ける、工程と、
    ｄ）ガラスフィルム端部をガラスロールに固定する工程と、を含む方法。
26. 前記ガラスフィルム端部の固定は、少なくとも１つの前記中間材料の外側層によって行われる、請求項２３に記載のガラスロールの製造方法。

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