JP6538632B2 - 脆性材料の板材を安定化するための装置および方法、強度を検査する方法並びにガラス製造システム - Google Patents

Description

本発明は一般的には、板状材料の位置の安定化に関する。具体的には本発明は、脆性材料の板材、とりわけガラス製板材の位置の安定化に関する。

薄板ガラスの製造に際しては、溶融物を延伸することにより、ガラス板、いわゆるシート、またはガラスリボンを形成する。かかるガラスリボンは、縁取り部と共に、または縁取り部無しで、水平方向の搬送方向に偏向されて、ローラに巻き取られ得る。

後続の処理工程において、縁取り部を有するもしくは有しない上述のガラスを１つのローラから他のローラへ巻き返すことができ、または、ローラから繰り出して複数のカットリボンもしくは自由形状のシートに個片化することができる。

少なくとも２つのカットリボンまたは複数のシートから、ロールを再度構成することができる。その際には、カットリボンまたはシートは通常、結合手段によって接合される。

連続ガラスリボンを巻き取る際には、このガラスリボンの表面をコンタミネーションおよび／または機械的損傷から保護するため、ガラスリボンの各層間に、非研磨性のプラスチックフィルムの１層または複数層を設けることができる。

搬送中には、各シートをたとえば、支持リボンとして使用される接着フィルム上に配置し、これを巻き取ることもできる。少なくとも２つのかかるカットリボンまたは複数のシートから、ロールを再度構成することもできる。

さらに、シートをここで、２つの支持体間に挟むことも可能である。この１つまたは複数の支持体を機能化することもでき、たとえば、光学層、電子層またはオプトエレクトロニクス層等の機能性コーティングを施すこともできる。

巻き取る代わりに、ガラスリボンまたは接着フィルムに各シートを付着したものをメアンダ状に積層することも可能である。

ガラスリボンを搬送するためには、ローラを備えた搬送装置が用いられる。たとえば米国特許第７４６１５６４号明細書（US 7,461,564 B2）に、ローラの種々の配置構成が記載されており、図６にはたとえば、３つのローラから成るジグザグ路が記載されている。

ガラスリボンの搬送時には、搬送方向での、または搬送方向に対して横方向の波状運動により、ガラスリボンの案内が不安定になり得る。かかる不安定性は、次の巻き取り時に渦巻き面の偏差を生じさせ、また、ガラスの損傷を生じさせる原因となって、リボン亀裂にまで至ることがある。

「渦巻き面」とはここでは、巻き取られたガラスリボンの端面の構造をいう。ガラスリボンを巻き取ることによって形成されるその円柱形の端面は、ガラスリボンの縁辺が互いに重なったものによって形成される。理想的には、ガラスリボンの縁辺は巻き取られた状態では互いに同一平面上に収まって、端面および底面が完全に平坦になる。

しかし、ガラスリボンの搬送方向に対して垂直方向の波状運動により、搬送方向に対して横方向に、ないしはリボンの長手方向に対して横方向に、ガラスリボンの運動が引き起こされてしまう。かかる運動により、巻き取られた後の状態では、ガラスリボンの縁辺はもはや互いに同一平面上に収まらなくなる。すると、ガラスリボンの各層が互いにずれてしまうので、巻き取られたガラスリボンの端面および底面の双方が平坦でなくなる。

ガラスリボンの各層間にたとえば接着フィルムが設けられる場合には、この接着フィルムはガラス層の縁辺から突出する可能性がある。この場合、渦巻き面の品質は、各ガラス層の相互間のずれによって表される。

渦巻き面の品質が低いほど、すなわち、各ガラス層の相互間のずれが大きいほど、巻き取られたときのガラスリボンに応力状態が生じることが多くなる。このことは、特に後続の処理工程の実施中に問題となり、リボン亀裂を伴うガラス破損にまで至ることがある。

よって、渦巻き面の可能な限り高い品質を達成する努力を払う必要がある。この渦巻き面の品質は、ガラス厚さの倍数で測定される。このことは、特に薄板ガラス、すなわち厚さが最大３００μｍであるガラスを搬送して処理する必要があることを背景に生じる。

よって本発明の課題は、ガラスリボンの搬送および向きを、当該ガラスリボンの観点で安定化し、これにより渦巻き面の品質を向上させる装置および方法を実現することである。前記課題は、独立請求項に記載の発明によって解決される。各従属請求項に、本発明の有利な実施形態が記載されている。

これによれば本発明は、搬送経路に沿って搬送するときに、上側面と下側面と２つの外縁辺とを有する、とりわけガラス等の脆性材料から成る板状部材の位置を安定化する方法であって、
・所定の材料種類および厚さの板状部材を準備するステップと、
・脆性材料から成る板状部材を曲げて、表面に対して垂直な方向成分により当該板状部材の搬送の方向を偏向するための少なくとも１つの偏向要素を備えた偏向システムを準備するステップと
を有する。

偏向要素は、当該偏向要素の動きによって板状部材の表面の位置を変化できるように、部材の表面に対して垂直な方向に可動に保持されるもの、または旋回可能なものである。

有利には、偏向システムは複数の偏向要素を備えており、特に有利には３つの偏向要素を備えている。とりわけ、第１の表面を有する第１の機械的作用要素と、第２の要素表面を有する第２の機械的作用要素と、第３の要素表面を有する第３の機械的作用要素である。

有利な一実施形態では、第１の要素は第３の要素から距離をおいて配置されており、第２の要素は第１の要素と第３の要素との間に配置されており、当該要素のうち少なくとも１つ、有利には第２の要素が、傾動軸受部を介して可動に軸受けされていることにより、可動に軸受けされた当該要素は、その回転軸に対して垂直な旋回軸を中心として旋回可能であるように構成されている。さらに本発明の方法は、搬送経路に沿って板状部材を、その上側面と下側面とで少なくとも１回、少なくとも１つの偏向要素を介して案内することも含むことができる。

偏向要素が複数ある場合には、板状部材は３つの要素によって波状に曲がり、各側の面は要素表面と接触する。

偏向要素は機械的に作用する要素であり、板状部材に力またはモーメントを印加する。

この機械的に作用する要素は、本発明の特に有利な一実施形態では、ローラにより構成される。よって以下では、一般的な思想を限定することなく、全体的に「ローラ」という。

上述のローラは特に、一体部品として構成されたローラとすることができ、また、互いに離隔された複数の要素から構成することも可能である。

機械的に作用する要素はまた、たとえば磁気浮上要素または真空要素等の他の形態の偏向要素とすることもできる。

支持体上に設けられたシートを処理する場合には、要素がこの支持体とのみ接触するように、すなわち、各シート間のみとなるように、当該要素を構成することができる。

第２のローラはとりわけ、ローラを介して部材の波状のないしは波動状の案内を達成するため、第１のローラから第３のローラまでの接続線より下方の高さに位置することができる。

板状部材の破損のおそれを低減するために決定的に重要なのは、上述の３つのローラにより構成されるローラジグザグ路の幾何学的形態である。かかる幾何学的形態は、両外側のローラ間の距離と、両外側の接続線に対する中間ローラの表面の相対位置とにより記述される。

よって、本発明の方法の有利な一実施形態では、第１のローラから第３のローラまでの距離を、板状部材の厚さに依存して選択する。

搬送対象の板状部材は、その表面の不規則性を有し得る。これは、製造技術に起因するものであるか、または、ローラに当たったときに初めて波状構造の形態で発生し得るものである。

したがって本発明の方法の他の一実施形態では、表面の輪郭形状の不規則性を、とりわけ波形状を補償するため、第２のローラを垂直方向に動かす。

本発明の方法は有利には、ガラスリボンを搬送するために使用される。よって本発明の方法の他の一実施形態では、板状部材の上述の案内後、当該板状部材を巻き取るステップを含み、当該巻き取り後、板状部材は複数の層に互いに重なる。

渦巻き面の品質は、巻き取りの目標パラメータとして特に重要である。

本発明の方法の上述の実施形態は、渦巻き面の品質を能動制御により改善するための措置を含まない。

よって、本発明の方法の特に有利な一実施形態は、さらに以下のステップを含む。
・板状部材の案内中、センサないしは監視装置を用いて、当該板状部材の外縁辺の輪郭形状の、直線の輪郭形状からの偏差を監視するステップ。
・板状部材の案内中、第２のローラの旋回によって、および／または、第１、第２ならびに第３のローラのうち少なくとも１つのローラの垂直方向の位置の調整により、当該板状部材の外縁辺の輪郭形状の、直線の輪郭形状からの偏差を補正するステップ。

有利には本発明の方法は、上述の板状部材が、長手方向においてローラにより案内される所定の厚さのガラスリボンである環境において使用される。

本発明の方法をガラスリボンに使用する場合、特に有利には、ガラスリボンをローラによって案内した後に巻き取ってロールにする。その際には、外縁辺の位置と外縁辺の位置の平均値との平均偏差としての渦巻き面の品質は２．０ｍｍ未満であり、有利には０．５ｍｍ未満であり、特に有利には０．２ｍｍ未満である。

本発明には、搬送経路に沿って搬送する際に脆性材料の位置を、とりわけガラスリボンの位置を安定化するための装置も包含される。当該装置は、
・脆性材料から成る板状部材を曲げて、表面に対して垂直な方向成分により当該板状部材の搬送の方向を偏向するための少なくとも１つの偏向要素を備えた偏向システム
を備えており、偏向要素は、当該偏向要素の動きによって板状部材の表面の位置を変化できるように、部材の表面に対して垂直な方向に可動に保持され、または旋回可能である。

有利には、偏向システムは３つの偏向要素を備えており、とりわけ、第１の要素表面を有する第１の機械的作用要素と、第２の要素表面を有する第２の機械的作用要素と、第３の要素表面を有する第３の機械的作用要素とを備えており、
・第１の要素は、第３の要素から距離をおいて設けられており、
・第２の要素は、第１の要素と第３の要素との間に配置されており、
・上記要素のうち少なくとも１つ、有利には第２の要素は、回転軸に対して垂直である旋回軸を中心として旋回可能であるように、傾動軸受部を介して可動に軸受けされており、
・搬送経路に沿って板状部材を、その上側面と下側面とで少なくとも１回、上述の要素のうち１つを介して案内し、当該板状部材は曲がって、両側の面が要素表面と接触して波状に曲がる。

本発明の装置の特に有利な一実施形態では、上述の機械的作用要素はローラである。このローラは、円柱形に一体部品とすることができ、また、複数の互いに離隔された要素から構成することもできる。

機械的作用要素はまた、磁気浮上要素または真空要素の態様の偏向要素とすることもできる。

有利な一実施形態では、当該装置は第４のローラを備えており、ローラジグザグ路の通過後、板状部材を当該第４のローラに巻き付ける。

さらに、板状部材のリボン輪郭形状と直線の輪郭形状との偏差を検出するように構成されたセンサを備えた、本発明の装置の一発展態様も提供する。本発明の装置の当該発展態様はさらに、外縁辺の位置と外縁辺の位置の平均値との平均偏差としての渦巻き面の品質は２．０ｍｍ未満となり、有利には０．５ｍｍ未満となり、特に有利には０．２ｍｍ未満となるように、直線の輪郭形状からの、板状部材のリボン輪郭形状の検出された偏差を、少なくとも１つのローラの位置調整により補正するために構成された監視装置も備えている。

本発明にはまた、
板状のガラス品を成形するための、とりわけガラスリボンを成形するための高温成形装置と、
搬送経路に沿って搬送する際に板状部材の位置を安定化するための本発明の装置と
を備えたガラス製造システムも包含される。

本発明ではまた、３００μｍ未満の厚さを有するガラス製のロールであって、板状部材の位置を安定化する本発明の方法を使用して製造可能であるガラス製のロールも対象とする。搬送方向に対して横方向におけるリボン位置の本発明の安定化により、特に平坦な渦巻き面を達成することができる。本発明の有利な一実施形態では、ガラスリボンの互いに重なった層の縁辺の位置の平均偏差は２．０ｍｍ未満であり、有利には０．５ｍｍ未満であり、特に有利には０．２ｍｍ未満である。

本発明の一発展形態は、本発明の方法の実施中にガラスリボンを化学的に硬化させる。かかる化学的硬化は、イオン交換により行われる。化学的硬化のプロセスは、少なくとも以下のステップａ）からｃ）までを含む：
（ａ）３００℃から５５０℃までの範囲内の温度までガラスリボンを予熱するステップ。
（ｂ）３００℃から５５０℃までの範囲内の硬化温度で表面領域におけるイオン交換によりガラスリボンを化学的に硬化するステップ。
（ｃ）硬化されたガラスリボンを、１５０℃未満の温度まで冷却するステップ。

上述の化学的硬化のプロセスの後、本発明の方法を用いてガラスリボンを巻き取る。

硬化プロセスの一実施形態では、ガラスリボンは３００μｍ未満の厚さを有し、有利には、３０μｍから１４４μｍまでの範囲内の厚さを有する。ガラスリボンはイオン交換によって化学的に硬化される。この化学的硬化ではとりわけ、ガラスリボンの表面付近領域のナトリウムイオンおよび／またはリチウムイオンの少なくとも一部が、カリウムイオンに置換される。こうするためには、ステップａ）の前および／またはステップｂ）において、カリウムイオンをガラスリボンに塗布する。

最初にステップａ）において、ガラスリボンを３００℃から５５０℃までの範囲内の温度まで加熱する。ここで薄板ガラスは、ステップｂ）において化学的硬化が行われる温度まで予熱される。硬化温度まで予熱することによって、薄板ガラスにおいて化学的硬化中に温度差が過度に大きくなることにより、ないしは、ガラスが過度に迅速に加熱されることにより、ガラスに応力が形成されて硬化中に薄板ガラスを破損することが防止される。この予熱はたとえば、連続炉内において行うことができる。かかる態様はとりわけ、ガラスリボンが既にガラスロールの形態になっており、繰り出されてその後に再び巻き取られてガラスロールにされる場合に有利である。このようにして、上記硬化方法をたとえばロール・ツー・ロールプロセスに統合することができる。

他の一態様では、ガラスリボンはたとえば延伸工程により、既に硬化温度の範囲内の温度を有する。これにより、ステップａ）においてガラスリボンを能動的に加熱することを省略することができる。

ステップａ）において薄板ガラスを硬化温度まで予熱した後、ステップｂ）において薄板ガラスを、ガラス表面におけるイオン交換により化学的に硬化する。かかる化学的硬化では、ガラスの表面付近の領域のリチウムイオンおよび／またはナトリウムイオンの一部が、既にガラス表面上に塗布されたカリウムイオンに置換されるイオン交換が行われる。

次のステップｃ）において、上述の硬化されたガラスリボンを１５０℃未満の温度まで冷却する。ステップａ）乃至ｃ）は、連続炉内で行われる。

上述の硬化プロセスの一実施形態では、ステップａ）においてガラスリボンを連続炉内において、温度勾配を以て加熱する。かかる加熱により、ガラスリボンを特に丁寧に加熱することができ、これによりガラスに応力が発生するのを回避することができる。ステップａ）において使用される炉（以下「予熱炉」ともいう）は、当該炉の一端から他端に向かって上昇していく温度勾配を有する。よって、炉の一端は下方温度Ｔ_ｕを有し、かつ他端は上方温度Ｔ_ｏを有し、Ｔ_ｕ＜Ｔ_ｏが成り立つ。炉の温度はガラスリボンの搬送方向との関係において上昇していく。すなわちガラスリボンは、炉の温度Ｔ_ｕの端部から当該炉内に入る。１５０℃未満の下方温度Ｔ_ｕと３５０℃から５００℃までの範囲内の上方温度Ｔ_ｏとの間の温度勾配は、ガラスリボンにおける応力の消失と、プロセス時間の観点において特に有利であることが判明した。有利には、上方温度Ｔ_ｏは硬化温度Ｔ_Ｈに等しい。

ステップｂ）においてガラスリボンの化学的硬化は、当該ガラスリボンの表面付近のナトリウムイオンおよび／またはリチウムイオンの少なくとも一部をカリウムイオンに置換することにより行われる。このカリウムイオンは、硬化プロセス前にガラスリボンの表面に塗布される。カリウムイオンの所望の侵入深さ（depth of layer、ＤＯＬ）と、強度向上の程度Ｃｓとは、硬化温度Ｔ_Ｈおよび硬化時間ｔ_Ｈのプロセスパラメータを介して調整することができる。硬化時間ｔ_Ｈすなわち硬化炉内における滞留時間は、ガラスリボンの送り速度と、硬化炉の長さ、ないしは、ガラスリボンが硬化炉内にて通る搬送経路の長さとによって調整することができる。硬化炉内のローラに適した材料はとりわけ、ガラス、セラミック、金属、またはこれらの材料から成る複合材料である。

硬化ステップｂ）の後、ステップｃ）において、硬化されたガラスリボンの冷却を行う。硬化されたガラスにおいて応力を回避するために有利なのは、温度勾配を有する炉を用いることである。この炉は有利には連続炉であり、一端では上方温度Ｔ_ｏを示し、他端では下方温度Ｔ_ｕを示すものである。硬化されたガラスリボンは炉内に通され、上方温度Ｔ_ｏの炉端部において炉内に入り、炉内において冷却されて、温度Ｔ_ｕで炉から出る。下方温度Ｔ_ｕが１５０℃未満であることが有利であることが判明している。有利には、炉の上方温度Ｔ_ｏは３５０℃から５５０℃までである。特に、次のステップｂ）における硬化温度Ｔ_Ｈと同等の上方温度Ｔ_ｏの場合、特に有利であることが判明している。

硬化プロセスの一発展形態では、ステップａ）とステップｃ）とにおいて、温度勾配を有する同一の連続炉を用いる。当該発展形態で必要な炉は１つだけであるから、装置をよりコンパクトな構成とすることができ、かつ、エネルギーを削減することもできる。

本発明の搬送中の硬化プロセスは、延伸工程の次であって、かつガラスロールに巻き取る前に行うことができる。延伸成形されたガラスリボンを洗浄、乾燥、硬化する。ガラスは高温で延伸され、これにより、硬化プロセス前には相応の高温を有するので、予熱の時間を短縮することができ、または、そのステップを完全に省略することもできる。このことはとりわけ、延伸工程後にガラスリボンが硬化温度Ｔ_Ｈの範囲内の温度を有する場合に当てはまる。

一態様では、ステップｂ）においてガラスリボンをカリウム含有溶融物中にくぐらせることにより、カリウムイオンをガラスリボンの表面に塗布する。この溶融物は、たとえばＫＮＯ_３を含むことができる。

これに代えて、またはこれと共に、カリウム含有塩溶液をガラスリボンの上面と下面とに、すなわち、ガラスリボンの上側面と下側面とに塗布することもできる。かかる場合、カリウムイオンの塗布は、ガラスリボンを硬化炉内に通す前に行われる。有利にはカリウム含有塩溶液は、ガラスリボンの予熱（ステップａ））前に塗布される。ステップａ）では、ガラスリボンの予熱の他、さらに溶剤も蒸発する。

上述のカリウム含有塩溶液は、噴霧プロセスによりガラスリボンの表面に塗布することができる。このカリウム含有塩溶液は有利には、塩ＫＮＯ_３，Ｋ_３ＰＯ_４，ＫＣｌ，ＫＯＨおよび／またはＫ_２ＣＯ_３の水溶液である。

これにより、厚さ３００μｍ未満のアルカリ含有化学強化薄板ガラスを含むガラスロールを得ることができる。ガラス厚さが３０μｍから１４５μｍまでのみである化学強化薄板ガラスを有するガラスロールも、上述のようにして得ることができる。

とりわけ、ガラスリボンは表面付近領域において、カリウムイオンが高濃度化される。一実施形態では、侵入深さＤＯＬは最大３０μｍである。有利には、ガラスロールのガラスの侵入深さＤＯＬは２μｍから８μｍまでの範囲内であり、特に有利には３μｍから５μｍまでの範囲内である。かかる侵入深さを有するガラスは、たとえば移動用電子機器のタッチディスプレイ用のカバーガラスとして使用するのに十分に高い強度を有する。それと同時に、このように比較的小さい交換深さでは、必要な硬化時間は短くなり、このことはプロセス技術の観点において有利である。たとえば、硬化時間ｔ_Ｈを１時間未満の時間まで、または３０分未満の時間に短縮することも可能である。１０分から２０分までの範囲内の硬化時間ｔ_Ｈも可能である。

ガラスリボンの搬送に硬化プロセスが統合されている場合、可能な限り短い硬化時間ｔ_Ｈという側面は、ガラスがイオン交換の際に溶融塩中に据え置かれる従来の手法よりも重要性を増す。たとえば、硬化プロセスが統合されている場合、硬化時間ｔ_Ｈが長くなると全搬送プロセスが緩慢になり、かつ、硬化炉内における搬送区間を長くすること、および／または、送り速度を非常に低くすることを要することとなる。

詳細な説明
以下、他の実施形態に基づき、添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図面中、同一の符号はそれぞれ、同一または対応する要素を示している。

脆性材料から成る板状部材を搬送するための装置の基本的構成を示す図である。 ローラジグザグ路の側面図である。 ローラジグザグ路の別の側面図である。 搬送対象のガラスリボンと共に示す、固定的に軸受けされたローラの側面図である。 搬送対象のガラスリボンと共に示す、傾動軸受部を備えたローラの側面図である。 傾動軸受部と共に示す、本発明のローラを上から見た図である。 未処理状態の板状部材用の貯蔵容器と、巻き取られた状態の当該部材とを有する、板状部材を搬送するための装置を示す図である。 さらに切断装置を備えた、図６の装置を示す図である。 巻取ローラを取り外した、図７の装置を示す図である。 板状部材を繰り出すためのローラと、巻き取られた状態の当該部材とを有する、図６の装置を示す図である。 硬化対象のガラスリボンを溶融塩に通す硬化工程の概略図である。 薄板ガラスを製造するための延伸工程の直接後に硬化工程がある、本発明の一実施形態の概略図である。 水溶液の形態のカリウムイオンをガラスリボンに塗布する、他の一実施形態の硬化工程の概略図である。 ステップａ）とｃ）とを同一の炉内で行う硬化工程の概略図である。 ３つのローラにおけるガラスリボンの輪郭形状を表す３次スプライン関数を示す３つのグラフである。

図１は、脆性材料から成る板状部材１を搬送するための装置の基本的要素を示す図である。部材１は、その形状が板状であることにより、互いに反対側の上側面１０と下側面１１とを有する。典型的には、これら両側の面１０，１１は互いに平行にも延在する。

特に有利な一実施形態では、脆性材料はガラスである。また、部材１はガラスリボン１００である。ガラスリボン１００は搬送装置７を用いて、長手方向１０１において移動する。その際には部材１、ないしは具体的にはガラスリボン１００は、第１のローラ４と第２のローラ５と第３のローラ６との構成体を通過する。これらのローラが、部材１ないしはガラスリボン１００を安定化するための装置２を構成する。この装置２は、ローラジグザグ路を成している。

ローラを用いることは、本発明の特に有利な実施形態である。既に述べたように、ローラに代えて、他の種々の形態の機械的作用要素を用いることも可能である。

部材１はローラ４，５，６によって曲げられる。部材１が両側の面１０，１１で、少なくとも１回、３つすべてのローラ４，５，６によって案内されるように、ガラスリボン１００を案内する。具体的には、ガラスリボン１００は片側の面１１でローラ４および６によって案内され、かつ、反対側の面１０で中間のローラ５によって案内される。部材１が両側の面で少なくとも１回はローラ４，５，６によって案内されることにより、ローラジグザグ路において、リボンの輪郭形状が波状ないしは波動状になる。

第１のローラ４は表面４０を有し、第２のローラ５は表面５０を有し、第３のローラは表面６０を有する。

具体的には、ガラスリボン１００はまず最初に、その下側面１１で第１のローラ４上を移動し、その後、上側面１０で第２のローラ５上を移動し、次に、下側面１１で第３のローラ６上を移動する。このとき、ガラスリボン１００は曲げられる。ローラ４，５，６上を移動している側の面１０，１１の湾曲は凹状となり、その反対側の面の湾曲は凸状となる。凸状の湾曲では、曲率半径により定まる引張応力が生じ、それと同時に、現時点でローラ表面４０，５０，６０上を移動している側の面は、凹状に湾曲した領域において圧縮応力を受ける。後者は重大なものではなく、破損を引き起こすものではない。

ローラ４，５，６を介してガラスリボン１００を移動させるため、搬送装置７が設けられている。この搬送装置７によって部材１は、ここではガラスリボン１００は移動し、かつ、両側の面１０，１１が少なくとも２ＭＰａの引張応力を受けるように、移動方向の張力が部材１にかかる。この引張応力は、ローラとは反対側の上側面１０または下側面１１において各ローラにより生じる曲げに起因する引張応力に加算されて、合成引張応力となる。

本発明の一実施形態では、部材１にかかる張力は、搬送方向でみてローラ４，５，６に後置された搬送ベルト８であって、部材１に密着する搬送ベルト８を引っ張ることによりかかる。かかる実施形態では、とりわけ吸引によって、部材１を搬送ベルト８に密着させることができる。よって本発明の当該実施形態では、搬送ベルト８は真空コンベアベルトである。搬送ベルト８の駆動により張力を形成するため、部材１を固定する装置が用いられる。こうするための簡単な手段は、部材１に密着する別の搬送ベルト９を設けることである。とりわけ、この別の搬送ベルト９も、真空コンベアベルトとすることができる。

既に述べたように、３つのローラ４，５，６がローラジグザグ路の形態に合わさったものが、部材１ないしはガラスリボン１００を安定化するための装置２を構成する。３つのローラ４，５，６の軸は、スピンドルを用いて水平方向および垂直方向の双方に手動モードで位置調整することができる。本発明では、この位置調整プロセス中にローラ軸が傾動してはならない。

ローラ４と６とは、水平方向に距離ｄをおいて（図３，４）配置されている。この距離ｄは本発明では、５０ｍｍから５００ｍｍまでの間である。

１，０００ｍｍの幅のローラ４，５，６が使用される。ローラ４，５，６の半径は１０ｍｍから２００ｍｍまでの間であり、これらのローラは交換することができる。

ローラ４，５，６の表面の材料としては、ＥＵＲＯＴＥＣ‐ＡＳ ８４６５６ ＥＰＯＭ、７０ショアＡを選定する。

第２または中間のローラ５は、部材１ないしはガラスリボン１００を搬送する平面から下方に高さｈ（図３，４）に下がった場所に配置することができる。この高さは、本発明では０ｍｍから３００ｍｍまでである。このようにローラ４および６を基準として第２のローラ５を下げることにより、装置２の３つのローラ４，５，６はローラジグザグ路を構成する。このように下げることは、図中にも示されているように、回転軸の位置に関わるものである。

図２および３はそれぞれ、ガラスリボン１００がローラ４および６の上方とローラ５の下方とに沿って移動するように３つのローラ４，５，６を介して板状部材１ないしはガラスリボン１００を案内する、上述のローラジグザグ路を示している。各ローラ４，５，６についてそれぞれ、巻き付け角を記入している。この巻き付け角は、各ローラを含むリボン１００の最初の接触点および最後の接触点からローラの中心点まで直線を引くことにより求められる。これら２つの直線により形成される角度が、巻き付け角である。第１のローラ４では巻き付け角α１が生じ、第２のローラ５では巻き付け角α２が生じ、第３のローラ６では巻き付け角α３が生じる。

図３では、図２と比較してローラ４と６との間の距離が縮小しており、これにより、第２のローラ５における巻き付け角α３が大きくなる。

ガラスリボン１００を搬送する、床より上の高さは、９００ｍｍから１０００ｍｍまでである。

ガラスリボン１００の搬送速度は、３ｍ／ｍｉｎから３０ｍ／ｍｉｎまでである。

板状部材１がローラ４，５，６のいずれかに当たると、部材のしわが発生し得る。このことは、第２のローラ５が固定的に軸受けされている事例についての図４ａにおいて示されている。第２のローラ５は、固定軸受部５１を用いて軸受けされる。ガラスリボン１００はその長手方向１０１に搬送されて、第２のローラ５に当たる。第２のローラ５より手前に、波状のしわ１１０が形成されている。第２のローラ５が固定的に軸受けされていると、このしわ１１０は強くなり、これに伴って破損の危険性が高くなる。

よって本発明では、ローラ４，５，６のうち少なくとも１つ、有利には第２のローラ５を可動に軸受けすることにより、このローラがガラスリボン１００の向きの変化に対して対応できるようにし、ひいてはガラスリボンの向きを制御できるようにする。ローラのこのような可動軸受部は、図４ｂに示されている。第２のローラ５は、傾動軸受部５２を用いて可動に軸受けされる。ガラスリボン１００はその長手方向１０１に搬送されて、第２のローラ５に当たる。ここでもしわ１１１が形成される。しかし、このしわは小さくなる。というのも、第２のローラ５がその可動の軸受部により下方向に動くからである。このようにしわがより小さくなることにより、ガラスリボン１００の破損の危険性が格段に小さくなる。

第２のローラ５の可動の軸受部は、受動的とすることができる。具体的には、軸受部がガラスリボン１００の凹凸に対してローラを待避させることにより応答するだけである、ということである。

しかし、第２のローラ５の可動の軸受部を能動的とすることもできる。その際には、第２のローラ５に当たる前にガラスリボン１００の凹凸を検出して制御装置により第２のローラ５の位置変化をさせるためのセンサないしは監視装置を追加して設ける。第２のローラ５の位置変化により、これに対応する力またはモーメントがガラスリボン１００に印加される。これにより、ジグザグ路からはみ出るガラスリボンの縁辺の横方向位置を、ローラ５の傾きによって調整することができる。かかる傾きにより、入り込むリボン部分の縁辺と、当該リボンの貫通する部分の縁辺との間にも角度が生じる。

センサは、搬送方向に対して垂直方向の、ガラスリボンの縁辺の不規則な輪郭形状を検出する構成とすることも可能である。かかる波状の輪郭形状は、「反り」という。縁辺形状と直線の形状との検出された偏差に依存して、制御装置を用いて、ガラスリボンに印加される力またはモーメントを利用して縁辺形状を補正してリボン輪郭形状を安定化するように、ローラ４，５，６のうち１つまたは複数のローラの空間的位置を変化させることができる。後のプロセス工程においてガラスリボン１００をローラに巻き取る場合には、上述の補正措置により、巻き取られた状態のガラスリボンの渦巻き面の品質が向上する。

リボン移動の不規則性が生じた場合には、同一出願人の DE 10 2015 108 553 に開示されている方法を用いて、この不規則性を検出する。

上述の方法を用いると、長手方向に移動する、有利には薄板ガラスとして形成された材料リボンの製造時におけるプロセス誤差が検出される。このプロセス誤差は、材料リボンのとりわけ幾何的な欠陥の原因となる。材料リボンに顕れる特性量の、長手方向座標に依存する推移であって、上述の欠陥により影響を受ける推移が取得される。かかる推移は、長手方向に対して横方向に広がりを有する。次に、この特性量の推移に依存して、プロセス誤差を判定する。

図５は、傾動軸受部５２と共に、第２のローラ５を上方から見た図である。第２のローラ５は、ローラ軸５３を中心として回転する。第２のローラ５の下方にてガラスリボン１００がその長手方向１０１に搬送される。傾動軸受部５３は、第２のローラ５をガラスリボンに対して垂直方向に、すなわち図平面に対して垂直方向に移動させることにより、ガラスリボン１００の表面の凹凸から待避させて、ガラスリボン１００の破損の危険性を低減するためのものである。

中間のローラ５の上述の軸受部は、搬送方向に対して平行に延在する軸を中心として当該ローラ５を回転させるように構成することもできる。かかる延在方向の軸を中心とする回転により、外縁辺が搬送方向に対して斜めに延在するリボン輪郭形状の不規則性を補償することができる。かかる不規則性は、次の巻き取り時に渦巻き面の品質が低くなる原因となり得るものである。それに対して本発明では、ガラスリボンの互いに重なった各層の縁辺の位置の平均偏差を、ガラスリボンの厚さの３倍未満に抑えることができる。

図６は、ローラ４，５，６により構成されたローラジグザグ路を備えた本発明の装置を示している。板状部材１ないしはガラスリボン１００は２つの搬送装置７および７０を用いて、図面では左側から右側に向かって搬送される。板状部材１ないしはガラスリボン１００は、貯蔵容器１７内のから延伸される。ガラスリボン１００の場合には、貯蔵容器１７内には粘性の加熱されたガラス１９が収容されており、このガラス１９は重力によって、貯蔵容器１７の下側からガラスリボンとなって出てくる。貯蔵容器１７から出た後は、ガラスリボン１００は搬送装置７，７０によって前方に送られ、ローラ４，５，６により構成されたローラジグザグ路を介して案内される。ガラスリボン１００は搬送装置から離れるときに巻き取られ、これにより、最終的に巻き取られた状態１０３となる。

図６では、中間または第２のローラ５の垂直方向の位置が、位置決め装置２２を用いて調整される。この位置決め装置２２は、後で詳細に述べるように、能動的にも受動的にも作動することができる。

図７，８および９は、本発明の装置２の他の用途を示している。

図７は、切断装置３０が追加された、図６の装置を示す図である。この切断装置３０はたとえば、巻き取られた状態１０３のガラスリボン１００が所定の直径に達した場合にガラスリボン１００を切断するものである。かかる場合には、ガラスリボン１００を巻き取ったこのローラを交換しなければならない。

ガラスリボン１００を巻き取ったローラの交換中にガラスリボン１００が搬送装置７から離れた後に下方向に床に向かって動くのを防止するためには、位置決め装置２２を用いて中間のローラ５を下方向に動かす。すなわち下げる。このことにより、ガラスリボン１００が移動する距離が長くなる。搬送速度が一定である場合、このように移動距離が長くなることにより、下方向に落ちて失われて後続の処理のために使用できなくなる、ガラスリボン１００の部分が無くなる。ガラスリボン１００の切断後の、ガラスリボン１００を巻き取るためのローラの交換中の上述の状態は、図８に示されている。

図９は、図６の貯蔵容器１７に代えて巻き取られた状態１０４のガラスリボン１００を設けた装置を示している。搬送装置７０，７およびローラ４，５，６から成るジグザグ路を通過する前に、ガラスリボン１００を繰り出す。よって、図９では本発明の装置は、ロール・ツー・ロール法のために使用される。かかる手法では、第１のローラからガラスリボンを繰り出して処理し、再び巻き取る。非常に簡単な事例では、この処理は、本発明の方法を用いて、改善された渦巻き面を得るものとすることもできる。

ガラスリボン１００の形態の板状部材１の引張応力の分布を、シミュレーションを用いて計算した。かかる計算を行うために、２つの異なるガラス種類を想定した。このガラス種類は、ＡＦ３２およびＤ２６３である。これら２種の材料データは、以下の通りである：

ＡＦ３２
弾性率Ｅ＝７４．８ＧＰａ
ポアソン数ν＝０．２３８
密度ρ＝２４３０ｋｇ／ｍ^３

Ｄ２６３
弾性率Ｅ＝７２．９ＧＰａ
ポアソン数ν＝０．２０８
密度ρ＝２５１０ｋｇ／ｍ^３

上述の実施した計算では、ガラスタイプ、ガラス厚さ、ローラ間距離、ローラ下降および巻き付け角が相違する９つの態様を考察した。かかる態様については、以下の表にて一覧形式にまとめている。

「ローラ間距離」とは、２つの外側のローラ４および６の各対称軸間の距離を意味する。

「ローラ下降」とは、中間のローラ５の位置を、板状部材１ないしはガラスリボン１００を搬送する平面より下の、第２のローラ５の対称軸の高さとして表すものである。

上記表に示されている巻き付け角は、中間のローラ５におけるガラスリボン１００の巻き付け角α２である。この巻き付け角は、ローラ間距離が減少するほど、また第２のローラ５の下降が大きくなるほど、増大する。

上記表に示された態様１乃至９すべてについて、計算のために以下の手順を想定した。

第１のステップにおいて、中間のローラ５を、上記にて示されている各値だけ下降させる。ローラ５がこのように下降している間、ガラスリボン１００の上側面１０には２つの引張応力最大値が生じ、下側面１１には１つの引張応力最大値が生じる。これらの最大値は、最大２６．６ＭＰａである。

次に、第２のステップにおいてガラスリボンないしはローラを送り速度まで加速させる。この加速プロセス中、ガラスリボン１００に、２００ＭＰａの値を上回る高い一時的な引張応力が生じる。

第３のステップは、一定の搬送速度でガラスリボンを搬送するものである。上述の一時的な引張応力は、約３秒乃至５秒後に消失している。その後、定常状態に達し、かかる状態ではガラスリボン１００における引張応力は最大２７．８ＭＰａとなる。

移動中すなわち搬送プロセス中のリボンにおける各応力分布を、静止状態すなわち移動していない状態のリボンにおける応力分布と比較して計算した。

上述の実施した計算により、移動していないリボンにおける引張応力の分布は、移動中のリボンにおける分布と一致するとの結果が得られた。引張応力の最大レベルのみが、移動していないリボンと移動中のリボンとの間で約１ＭＰａ相違し、かかる差は、引張応力の５％未満の上昇に相当する。

態様１乃至６を比較すると、ガラス厚さが５０μｍである場合、約２６ＭＰａの引張応力のレベルはローラ直径にのみ依存することが分かる。

引張応力が生じる区域の大きさは、ローラ間距離が短くなるほど大きくなる。

また、引張応力が生じる区域の大きさは、ローラ下降が大きくなるほど大きくなる。

態様１乃至３と態様７および８とを比較すると、ガラス厚さが比較的大きい場合（態様７および８では１００μｍ）、引張応力のレベルはローラジグザグ路の幾何学的形態にも依存すること、すなわち、ローラ間距離とローラ下降とのそれぞれ選択された組み合わせに依存することが分かる。

使用されるガラス種類の変更（ＡＦ３２に代えてＤ２６３に変更）の有意な影響は、確認できない。その理由は、選定された両ガラス種類の弾性率がほぼ等しいからである。

ガラスリボン１００はローラ４，５，６を用いて偏向され、これによりガラスリボン１００に曲げ力が生じる。偏向の程度、ひいては、ガラスリボン１００に追加的に生じる張力のレベルは、巻き付け角の大きさによって表される。巻き付け角が大きいほどガラスリボン１００の偏向は大きくなり、ひいては、ガラスリボン１００に生じる曲げ力も大きくなる。

ガラスリボン１００が最初の接触点と最後の接触点との間でロールに密着していると仮定すると、ガラスリボンは、中心角が巻き付け角に等しくかつ半径がローラ半径に等しい扇形の円弧の長さに等しい区間Ｌにわたって曲がる。その際には、ガラスリボンはこの区間Ｌにおいて、ローラ半径に等しい曲げ半径で曲がる。この曲げ半径は、発生する張力との間に、曲げ半径が減少するほど発生する張力が増大するという相関関係にある。

脆性材料は、荷重下での不具合に関しては、たとえば延性材料と異なる振舞いを示す。延性材料、とりわけ多くの金属は、曲げ負荷または引張負荷を受けると伸び限界まで伸び、比較的良好に定義される所定の負荷になると亀裂する。それに対して、脆性材料の破損は物性値の強度限界では生じず、統計的に、作用する張力に依存する確率によって生じるものである。破損確率のパラメータ（たとえば正規分布またはワイブル分布）は主に、各試料の加工に依存するが、延性材料とは異なり、材料依存性は僅かしか有しない。

同一出願人の独国特許出願公開第１０２０１４１１０８５６号明細書（DE 10 2014 110 856）に記載の方法により、種類および厚さが予め与えられているガラスの場合、加わった引張応力に依存して、ガラスが高い確率で破損しない曲げ半径を求めることができる。かかる方法では、検査対象の材料の条片状の試料をその両端でホルダに固定する。次に、両ホルダを互いに引き離すことにより、試料に引張応力をかける。試料が裂ける張力を記録する。これを、複数の試料について実施する。これらの記録された張力から、当該張力に対応する曲げ半径の平均と、そのばらつきとが算出される。

最小曲げ半径を求めるためには、上記にて述べたシミュレーション結果から引張応力を引き出す。これにより、逆算的に３つのローラ４，５，６により構成されたジグザグ路の選択すべき幾何学的形態が特定される。

これに代えて、同一出願人の独国特許出願公開第１０２０１３１１０８０３号明細書（DE 10 2013 110 803）に記載されている方法を用いても、加えられた引張応力に依存して最小曲げ半径を求めることができる。

この方法では、
より小さい張力を薄板ガラスに加える。ここで、
は、試料の面における破損時の引張応力の平均値であり、
は、参照試料の縁辺を起点とする破損時の引張応力の平均値であり、Δ_ａおよびΔ_eは、当該平均値の各対応する標準偏差である。Ｌ_ｒｅｆは参照試料の辺長であり、Ａ_ｒｅｆは参照試料の面積である。Ａ_Ａｐｐは薄板ガラスの面積を表し、Ｌ_Ａｐｐは、薄板ガラスの両側の辺の辺長を加算したものを表す。Φは、少なくとも半年の期間内における予め決まった最大破損割合を表す。

後続のステップにおいて薄板ガラスを曲げる。その最小曲げ半径Ｒは、引張応力σ_Ａｐｐと以下の関係にある：
σ_Ａｐｐ＝（Ｅ／１−ν^２）（ｔ／２Ｒ）
ここで、Ｅは弾性率を表し、ｔは薄板ガラスの厚さを表し、νは当該ガラスのポアソン数を表す。

最小曲げ半径を求めるために上述の方法を選択した場合も、上記にて述べたシミュレーション結果から引張応力を引き出す。これにより、逆算的に３つのローラ４，５，６により構成されたジグザグ路の選択すべき幾何学的形態が特定される。

上述のようにして求められた曲げ半径に基づき、最小ローラ半径が特定される。というのもローラ半径は、既に説明したように、ガラスリボン１００の曲げ半径に等しいからである。

ローラ直径により定まる規定の最小曲げ半径を達成するためには、巻き付け角が０°を上回るのが有利である。ガラスリボンを確実に案内するためにも、当該リボンがローラ軸に対して平行な線にのみ沿って載ることがないようにするのが有利である。上記表の各例の巻き付け角は、有限要素計算法により算出されたものである。

一実施形態では、偏向システムの少なくとも１つの偏向要素におけるガラスリボンの輪郭形状、ないしは一般的に板状部材の輪郭形状は、スプライン関数を用いて求めることができる。こうするためには、各偏向要素においてスプライン関数の少なくとも１つの標本点を設ける。その際には、とりわけ３次スプラインが適している。スプライン関数は、標本点においては、脆性材料から成る部材１の表面が偏向要素の表面に対して正接で延在するとの制約を用いて作成される。

図１０から図１３までにおいて、硬化工程の各ステップを概略的に示す。図中の硬化工程は、本発明の方法に組み込むことができる。

図１０に概略的に示されている実施形態の硬化工程では、薄板ガラスは、３０μｍから１４４μｍまでの範囲内の厚さを有する。ここで矢印は、ローラ１３０，１３１，１３２，１３３，１３４を用いて搬送されるガラスリボン１００の移動方向を示す。

まず最初に、ガラスリボン１００を洗浄して乾燥させる。このステップは、四角形１４０によって概略的に示されている。次に、ガラスリボン１００を連続炉１５０内に通す。連続炉１５０内においてガラスリボン１００は３００℃から５５０℃までの範囲内の温度まで加熱され、硬化温度Ｔ_Ｈの範囲内の温度で連続炉１５０から出る。これにより、ステップｃ）において、温度差によってガラスリボンに誘導される応力が回避される。その際に特に有利なのは、連続炉１５０内において温度勾配を以てガラスリボン１００を加熱することであることが判明した。炉１５０のこの温度勾配は、矢印２２０によって概略的に示されている。炉の温度勾配は、炉の下方温度Ｔ_ｕと上方温度Ｔ_ｏとによって形成される。ガラスリボン１００が炉内に入るときに通過する、当該炉１５０の開口は、温度Ｔ_ｕを有する。炉内において温度は温度Ｔ_ｏまで上昇し、ガラスリボン１００は炉から出るときには温度Ｔ_ｏまたはＴ_ｏ付近の温度を有する。有利には、温度Ｔ_ｕは２０℃から１５０℃までの範囲内であり、および／または、上方温度Ｔ_ｏは３５０℃から５５０℃までの範囲内である。適切な温度勾配でガラスリボン１００が加熱されることにより、ガラスに応力が発生するのが回避される。ここで特に有利なのは、ステップｂ）における硬化温度Ｔ_Ｈと同等の温度までガラスリボンを加熱することであることが判明した。

さらに、製造プロセスによりガラスに応力が誘導された場合には、温度勾配を用いた加熱によって、かかる応力を消失させることもできる。

ステップａ）において予熱されたガラスリボン１００を、ステップｂ）において硬化炉１６０内に通す。この硬化炉は、３００℃から５５０℃までの範囲内の硬化温度Ｔ_Ｈを有する。この硬化温度Ｔ_Ｈすなわちイオン交換が行われる温度は、ガラスリボンの実際のガラス組成と、達成すべき交換深さＤＯＬと、所望の圧縮応力Ｃｓとに依存する。

硬化炉１６０内には溶融塩１７０が入っており、これによってガラスリボン１００が延伸加工される。溶融塩１７０はカリウムイオンを含んでおり、これにより、ガラスリボンの表面付近の領域において、ナトリウムイオンおよび／またはリチウムイオンがカリウムイオンに置換されるイオン交換が生じる。

本実施形態では、硬化炉１６０のローラ１３２の一部または全部が溶融塩１７０中に入っているので、ローラ１３２の材料は溶融塩に対して不活性、または少なくとも十分に不活性である必要がある。ローラ１３２に適した材料は、ガラス、金属およびセラミックであることが判明している。ガラス、金属および／またはセラミックから成る複合材料も使用することができる。

ガラスリボンの送り速度は、ガラスリボンが所要硬化時間ｔ_Ｈにわたってガラス溶融物中に入っているように調整される。硬化時間ｔ_Ｈは、硬化温度Ｔ_Ｈと、達成すべき交換深さＤＯＬとに依存する。たとえば、１０分から２０分までの間の硬化時間だけで既に、３μｍから５μｍまでの範囲の侵入深さを達成することができる。

硬化工程後、硬化されたガラスリボンをステップｃ）において、別の連続炉１８０において冷却する。この連続炉１８０により、ガラス中の応力が回避されるようにガラスリボン１００が緩慢に冷却されることが保証される。図中の実施形態では、炉１８０も温度勾配を有する。この温度勾配は矢印２２１によって示されている。炉１８０は、ガラスリボン１００が当該炉１８０内に入るときに通過する開口において、温度Ｔ_ｏを有する。ガラスリボン１００の移動方向に炉１８０内の温度は低下していき、炉は、ガラスリボン１００が当該炉から出るときに通過する開口において、温度Ｔ_ｕを有し、Ｔ_ｏ＞Ｔ_ｕが適用される。有利には、温度Ｔ_ｏは硬化温度Ｔ_Ｈの範囲内である。特に有利なのは、１５０℃未満の温度まで冷却することであることが判明している。

図２に、薄板ガラスリボン１０１を製造するための延伸工程（図示されていない）の次に硬化法を実施する、硬化工程の一変形態様が示されている。延伸工程後のガラスリボン１０１の温度は硬化温度Ｔ_Ｈの範囲またはこれを上回るので、図２に示された実施態様では、ガラスリボン１００の予熱（ステップａ））を省略することができる。ガラスリボン１０１は洗浄されて乾燥されるだけで、その次に、図１に示された態様の硬化工程と同様、ステップｂ）およびｃ）を経る。

よって当該実施形態は、エネルギーの観点において特に有利である。

イオン交換に必要なカリウムイオンは、溶液の形態でガラスリボン１００の表面に塗布することもできる。かかる塗布は、図１２にて概略的に示されている。まず最初に、ガラスリボン１００を洗浄して乾燥させる。次のステップにおいてガラスリボン１００は、カリウム塩の溶液２１１をガラスリボン１００の上面および下面に塗布するための装置２１０内を通過する。これは、有利には水溶液である。図中の実施形態では、溶液２１１はガラスリボンの表面上に噴霧される。

次に、上述のように処理されたガラスリボン１００は、ステップｂ）において炉１５０内を通過し、炉１５０内において、硬化温度Ｔ_Ｈの範囲内の温度まで加熱される。このとき、溶剤が蒸発する。次に、ガラスリボン１１０は硬化炉１６０内を通過する。この硬化炉１６０は、３００℃から５５０℃までの範囲内の温度Ｔ_Ｈを有する。このステップｂ）においてイオン交換が生じ、このイオン交換では、ガラスリボンの表面付近の領域においてナトリウムイオンおよび／またはリチウムイオンが、ガラス表面に塗布されたカリウムイオンに置換される。選択される通過時間ｔ_Ｈは、所望の交換深さＤＯＬに依存する。

図１３に、本発明の他の一実施態様の方法を示しており、かかる態様では、ステップａ）とステップｂ）とにおいて、温度勾配を有する同一の連続炉２３０内にガラスリボン１００を通す。炉２３０は、下方温度Ｔ_ｕと上方温度Ｔ_ｏとを有する温度勾配を有し、この温度勾配は矢印２２０によって示されている。互いに反対側の両開口２３１および２３２を通過して、ガラスリボン１００は炉２３０を出入りする。炉は、開口２３１では下方温度Ｔ_ｕを有し、開口２３２では上方温度Ｔ_ｏを有する。ここで、Ｔ_ｏ＞Ｔ_ｕが適用される。

本実施態様ではガラスリボン１００は、ステップａ）において開口２３１を通って炉２３０内に導入される。ガラスリボン１００は、ステップａ）において炉２３０内を通過する間に加熱され、開口２３２を通って温度Ｔ_ｏで炉２３０から出る。次のステップｂ）において、炉１６０内においてイオン交換が行われる。本発明の本実施形態では、この硬化炉１６０は１つの開口１６１のみを有する。本発明の本実施形態では硬化ローラ１３１は、当該硬化ローラによってガラスリボン１００の移動方向を変化させるように、偏向ローラとして構成されている。

ガラスリボン１００は、硬化時間ｔ_Ｈにわたって炉１６０内において硬化温度Ｔ_Ｈまで加熱された後、開口１６１を通って当該炉１６０から出る。このようにして硬化されたガラスリボン１００を冷却するため、ステップｃ）においてガラスリボン１００を開口２３２から炉２３０内に引き込む。その際にはガラスリボンは、炉の温度勾配によって下方温度Ｔ_ｕまで緩慢に冷却され、炉２３０の開口２３１から出る。

以下、スプライン関数に基づいて１つまたは複数の偏向要素における板状部材の輪郭形状をどのように求めるか、また、かかる輪郭形状から、発生する引張応力負荷についてのパラメータをどのように求めるかについて、詳細に説明する。板状部材の輪郭形状の記述に関する本発明の実施形態は、一般的に、算出された輪郭形状から、すなわちスプライン関数から、実際の最小曲げ半径を求める、というものである。かかる実施形態は、リボン安定化のための本発明のシステムにおいて、ないしは当該システムを用いて、１つまたは複数の偏向要素の位置によって定まる瞬時引張応力を求めるように具現化することができる。最小曲げ半径をスプライン補間に基づいて求める手法は、ごく一般的に、プルーフテストとして使用することもできるものである。かかるプルーフテストでは、当該プルーフテストにおいて表面にかけられた、最小曲げ半径により定まる引張応力に板状部材が耐えられることを、記録して検証する。

これによれば、互いに反対側の２つの面１０，１１を有する脆性材料から成る板状部材１、とりわけガラスから成る板状材料１の強度を検査するための方法であって、
・部材１を両側の面で、１つまたは複数の偏向要素を介して、有利には全部で少なくとも３つの偏向要素を介して案内し、これによって当該部材１を曲げることにより、脆性材料から成る部材１ないしはその両側の面１０，１１が偏向要素と接触する領域において両側の面１０，１１に引張応力がかかり、部材１が、かけられた引張応力のレベルにおいて規定の破損耐性を示すか、または、かけられた引張応力下で部材１が破損するかを監視して特定し、当該引張応力を偏向要素の表面上にて規定された複数の標本点間のスプライン関数の最小曲率半径、特に３次スプラインの最小曲率半径から求める
方法を提供する。

図１４に、その例を３つ示す。図示されているのは、スプライン関数を用いた３つのグラフであり、これらの各スプライン関数は、ローラ４，５，６の形態の３つの偏向要素を備えたシステムにおける板状部材１の輪郭形状、とりわけガラスリボンの輪郭形状を、図１〜３，６〜９の各実施例に応じて記述したものである。これらのローラは、各グラフ中において、各対応する関数により記述されている。横軸のスケールと縦軸のスケールとは異なるため、ローラ４，５，６は円形ではなく楕円形になっている。

このスプライン関数は、ローラ上の標本点４１，５１，６１によって決定される。中間ローラ５の位置に応じて、グラフ（ａ），（ｂ），（ｃ）中に示された各事例となる。グラフ（ａ）では変位は、ローラ５における曲率半径がローラ半径より大きくなるほど小さい。グラフ（ｂ）の場合には、ローラ５のローラ半径と標本点５１における曲率半径とは互いに等しい。最後にグラフ（ｃ）では、１つの標本点５１において、ローラ４，６と比較してローラ５の変位が大きいことにより、当該標本点５１における部材１の曲率半径がローラ半径より小さくなっている。かかる場合、部材１の輪郭形状は、図示の３つの標本点４１，５１，６１によって記述することができなくなる。むしろここでは、ある程度の巻き付け角が得られる。部材は、たとえば図２および図３に示されているように、対応する円弧に沿ってローラ表面上に密着している。これに応じて、部材１の最小曲げ半径がローラ半径によって決定される。１つの標本点における部材１の曲率半径Ｒ_Ｅが偏向要素の曲率半径Ｒ_Ｕより小さい（Ｒ_Ｅ＜Ｒ_Ｕ）上述の場合には、当該標本点を用いて偏向要素における部材１の輪郭形状を（全体的にも）正確に表すスプライン関数は、以下のようにして算出することができる：
少なくとも２つの標本点を設け、部材１の曲率半径が偏向要素の表面の曲率半径と十分に良好に一致するまで、偏向要素の表面上における当該少なくとも２つの標本点の位置を変化させる。「十分に良好」との文言は、偏差が所定の限界値より小さいことも意味する。標本点の位置は、補間手法によって迅速に発見することができる。適しているのは、たとえば二分法である。二分法を用いて、段階的な区間二等分により、適切な関数の０位置を探索する。こうするためにはとりわけ、曲率半径の差Ｒ_Ｅ−Ｒ_Ｕの０位置を簡単に探索することができる。

しかしグラフ（ｃ）では、最小曲げ半径が偏向要素の表面の曲率によって決定される事例は、ローラ４および６には当てはまらない。直線状のみのシステムの場合には、ローラ４および６における曲率半径は中間ローラ５における曲率半径より小さくなる場合もあり得る。このことにより、両側の面１０，１１にかかる引張応力の強さは相違することとなる。よって場合によっては、実施されるプルーフテストの信頼性は、両側の面について異なることとなる。よって一般的には、具体的に示した実施例に限定されることなく、本発明の発展形態では、板状部材１が両側の面１０，１１で少なくとも１回、偏向要素を介して案内され、これにより両側の面に引張応力がかかり、偏向要素における標本点を用いたスプライン関数を使用して、両側の面１０，１１における引張応力が等しいこと、または両引張応力差が少なくとも所定の限界値未満であることを検証する。よって簡単にいうと、スプラインテストを用いて、偏向要素の所与の位置においてプルーフテストが対称的であることが検証される。

本発明の当該実施形態の発展形態では、上述のスプライン関数を用いて得られた、部材１の輪郭形状の情報を用いて、曲率半径が互いに等しくなり、ひいては、偏向要素における曲げによってかかる引張応力が互いに等しくなるように、偏向要素の位置を変化させることができる。したがって次に、偏向要素における標本点を用いたスプライン関数を使用して、両側の面（１０，１１）における引張応力が等しいか、または、両引張応力の差が少なくとも所定の限界値未満であるか否かを検討し、当該限界値を超える場合には、両側の面１０，１１における両引張応力の差が小さくなるように、少なくとも１つの偏向要素の位置を変化させる。その際には特に、偏向要素４と６との間の距離を小さくするのが適している。

１ 板状部材
２ １を安定化するための装置
４ 第１のローラ
５ 第２のローラ
６ 第３のローラ
７ 搬送装置
８ 搬送ベルト
９ 搬送ベルト
１０ １の上側面
１１ １の下側面
１３ センサ
１７ 貯蔵容器
１９ 未処理状態の１，１００
２２ ５のための位置決め装置
２４ 監視装置
３０ 切断装置
４０ ４の表面
４１，５１，６１ 標本点
５０ ５の表面
５１ ５の固定軸受部
５２ ５の傾動軸受部
５３ ５の軸
６０ ６の表面
７０ 搬送装置
１００ ガラスリボン
１０１ １００の長手方向
１０３ ２を通過した後の巻き取られた状態の１，１００
１０４ ２を通過する前の巻き取られた状態の１，１００
１１０ １００のしわ
１１１ １００のしわ

Claims (34)

1. 搬送経路に沿って搬送するときに、上側面（１０）と下側面（１１）と２つの外縁辺とを有する、脆性材料から成る板状部材（１）の位置を安定化する方法であって、
   所定の材料種類および厚さの板状部材（１）を準備するステップと、
   脆性材料から成る前記板状部材（１）を曲げて、表面に対して垂直な方向成分により当該板状部材（１）の搬送の方向を偏向するための少なくとも１つの偏向要素を備えた偏向システムであって、当該偏向要素は、当該偏向要素の動きによって前記板状部材（１）の表面の位置が可変であるように、当該板状部材（１）の表面に対して垂直な方向に可動に保持され、または旋回可能である偏向システムを準備するステップと
   を有する方法において、
   スプライン関数を用いて、前記偏向システムの前記少なくとも１つの偏向要素における前記板状部材（１）の輪郭形状を求め、この際、前記各偏向要素上に、前記スプライン関数の少なくとも１つの標本点を設け、
   前記板状部材（１）を各側の面（１０，１１）で、１つまたは複数の偏向要素を介して案内し、当該板状部材（１）が曲がることにより、当該板状部材（１）が当該偏向要素と接触する領域において片側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、このとき、前記板状部材（１）が、かけられた前記引張応力のレベルにおいて規定の破損耐性を示すか、または、かけられた前記引張応力下で前記板状部材（１）が破損するかを、監視して特定し、当該引張応力を、前記偏向要素の表面上にて規定された複数の標本点間のスプライン関数の最小曲率半径から求め、
   前記板状部材（１）を両側の面（１０，１１）で少なくとも１回、１つの偏向要素を介して案内することにより、両側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、この際、前記偏向要素における標本点を用いたスプライン関数を使用して、両側の面（１０，１１）における引張応力が等しいか、または両引張応力差が少なくとも所定の限界値未満であるかを検証し、
   前記限界値を超える場合には、両側の面（１０，１１）における両引張応力の差が小さくなるように、少なくとも１つの前記偏向要素の位置を変化させる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記偏向システムは３つの偏向要素を備えており、即ち、第１の要素表面を有する、機械的に作用する第１の要素と、第２の要素表面を有する、機械的に作用する第２の要素と、第３の要素表面を有する、機械的に作用する第３の要素とを備えている、
   請求項１記載の方法。
3. 前記第１の要素は前記第３の要素から距離をおいて配置されており、前記第２の要素は当該第１の要素と当該第３の要素との間に配置されており、
   前記第２の要素が、傾動軸受部を介して可動に軸受けされていることにより、可動に軸受けされた当該第２の要素は、自己の回転軸に対して垂直な旋回軸を中心として旋回可能であるように構成されており、
   前記方法はさらに、
   前記搬送経路に沿って前記板状部材を当該板状部材の上側面または下側面で少なくとも１回、前記少なくとも１つの偏向要素を介して案内するステップ
   を有する、
   請求項２記載の方法。
4. 機械的に作用する前記第１の要素は、第１のローラ表面（４０）を有する第１のローラ（４）であり、
   機械的に作用する前記第２の要素は、第２のローラ表面（５０）を有する第２のローラ（５）であり、
   機械的に作用する前記第３の要素は、第３のローラ表面（６０）を有する第３のローラ（６）である、
   請求項２記載の方法。
5. 前記第１のローラ（４）から前記第３のローラ（６）までの距離は、前記板状部材（１）の厚さに依存して選択される、
   請求項４記載の方法。
6. 前記板状部材（１）の表面輪郭形状の不規則性を補償するため、前記第２のローラ（５）を垂直方向に動かす、
   請求項４または５記載の方法。
7. 前記方法は、前記板状部材（１）の前記偏向要素を介した案内後、当該板状部材（１）を巻き取るステップをさらに含み、
   前記板状部材（１）は巻き取られた後、複数の層に互いに重なる、
   請求項１記載の方法。
8. 前記方法は、前記板状部材（１）の前記偏向要素を介した案内前に、当該板状部材（１）をロール（１０４）から繰り出すステップをさらに有する、
   請求項１記載の方法。
9. 前記方法はさらに、前記板状部材（１）の前記偏向要素を介した案内中、監視装置（２４）を用いて、当該板状部材（１）の外縁辺の輪郭形状の、直線の輪郭形状からの偏差を監視するステップと、
   前記板状部材（１）の案内中、前記第２のローラ（５）の旋回によって、および／または、前記第１のローラ（４）、前記第２のローラ（５）ならびに前記第３のローラ（６）のうち少なくとも１つのローラの垂直方向の位置の調整により、当該板状部材（１）の外縁辺の輪郭形状の、直線の輪郭形状からの偏差を補正するステップと
   を有する、
   請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記板状部材（１）は、厚さ（Ｄ）を有するガラスリボン（１００）であり、
    前記ガラスリボン（１００）は、当該ガラスリボン（１００）の長手方向（１０１）において前記第１〜第３のローラ（４，５，６）を介して案内される、
    請求項４から６までのいずれか１項、または、請求項９記載の方法。
11. 前記第１〜第３のローラ（４，５，６）を介して前記ガラスリボン（１００）を案内した後、巻き取ってロールにし、
    前記外縁辺の位置と当該外縁辺の位置の平均値との平均偏差としての渦巻き面の品質は２．０ｍｍ未満である、
    請求項１０記載の方法。
12. 巻き取る際、前記板状部材（１）または前記ガラスリボン（１００）の各層間に第２の材料の層を配置する、
    請求項１１記載の方法。
13. 前記脆性材料はアルカリ含有ガラスであり、
    前記搬送経路に沿って搬送する際、前記ガラスリボン（１００）の化学的硬化を行い、
    前記ガラスリボンは３００μｍ未満の厚さを有し、
    前記化学的硬化のプロセスは少なくとも、
    （ａ）前記ガラスリボン（１００）を３００℃から５５０℃までの範囲内の温度まで選択的に予熱するステップと、
    （ｂ）３５０℃から５５０℃までの範囲内の硬化温度Ｔ_Ｈで表面領域におけるイオン交換により前記ガラスリボン（１００）の化学的硬化を行うステップと、
    （ｃ）前記ガラスリボン（１００）を、１５０℃未満の温度まで冷却するステップと
    を有し、
    前記ステップ（ａ）の前および／または前記ステップ（ｂ）中に、前記ガラスリボン（１００）の上側面（１０）と下側面（１１）とにカリウムイオンを塗布し、前記ステップ（ｂ）において前記ガラスリボン（１００）を硬化温度Ｔ_Ｈまで加熱し、
    前記ステップ（ａ）から（ｃ）までを、連続炉（１５０，１６０，１８０，２３０）内にて行う、
    請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 前記ステップ（ａ）の前に、前記ガラスリボン（１００）の上側面（１０）と下側面（１１）とにカリウム塩の溶液（２１１）を塗布する、
    請求項１３記載の方法。
15. 前記カリウム含有塩溶液（２１１）は水溶液であり、かつ、ＫＮＯ_３，Ｋ_３ＰＯ_４，ＫＣｌ，ＫＯＨ，Ｋ_２ＣＯ_３および／またはこれらの混合物から成る群から選択された塩を含む、
    請求項１４記載の方法。
16. 前記ステップｂ）において前記ガラスリボン（１００）をカリウム含有塩溶融物（１７０）中にくぐらせる、
    請求項１３記載の方法。
17. 前記ステップ（ａ）において、温度勾配を有する連続炉（１５０，２３０）内に前記ガラスリボン（１００）を通過させる、
    請求項１４から１６までのいずれか１項記載の方法。
18. 前記連続炉（１５０）の温度は、前記ガラスリボン（１００）の搬送方向との関係において上昇していき、および／または、
    前記炉の温度勾配の下限温度Ｔ_ｕは１５０℃未満であり、当該炉の温度勾配の上限温度Ｔ_ｏは３５０℃から５５０℃までの範囲内である、
    請求項１７記載の方法。
19. 前記ステップ（ｃ）において、温度勾配を有する炉（１８０，２３０）内において前記ガラスリボン（１００）を冷却し、
    前記連続炉（１８０）の温度は、前記ガラスリボン（１００）の搬送方向との関係において低下していき、および／または、
    前記炉の温度勾配の下限温度Ｔ_ｕは１５０℃未満であり、当該炉の温度勾配の上限温度Ｔ_ｏは３５０℃から５５０℃までの範囲内である、
    請求項１４から１８までのいずれか１項記載の方法。
20. 前記ステップ（ｃ）において、前記ステップ（ａ）と同一の炉（２３０）を使用する、
    請求項１４から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 硬化炉のローラ（１３２）は、ガラス、セラミック、金属、または、ガラス、セラミックならびに／もしくは金属から成る複合材料から成る、
    請求項１４から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. １μｍから１０μｍまでの範囲内の交換深さＤＯＬを達成するように、硬化時間ｔ_Ｈを選択する、
    請求項１４から２１までのいずれか１項記載の方法。
23. 前記ガラスリボン（１００）は１４５μｍ未満の厚さを有する、
    請求項１４から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 前記方法は、前記板状部材（１）の案内前に、ロール（１０４）から前記板状部材を繰り出すステップを有し、および／または、前記化学的硬化の後に前記ガラスリボン（１００）を巻き取り、当該ガラスリボン（１００）は巻き取り後に複数の層に互いに重なる、
    請求項１４から２３までのいずれか１項記載の方法。
25. 前記スプライン関数から、前記板状部材の最小曲げ半径を求める、
    請求項１から２４までのいずれか１項記載の方法。
26. １つの標本点における前記板状部材（１）の曲率半径Ｒ_Ｅが前記偏向要素の曲率半径Ｒ_Ｕより小さい場合、少なくとも２つの標本点を設け、当該標本点における当該板状部材（１）の曲率半径が当該偏向要素の表面の曲率半径と十分に良好に一致するまで、当該標本点の、当該偏向要素の表面上における位置を変化させることにより、当該偏向要素における当該板状部材（１）の輪郭形状を正確に表すスプライン関数を求める、
    請求項１から２５までのいずれか１項記載の方法。
27. 搬送経路に沿って搬送するときに、上側面（１０）と下側面（１１）と２つの外縁辺とを有する、脆性材料から成る板状部材（１）の強度を検査する方法であって、
    所定の材料種類および厚さの板状部材（１）を準備するステップと、
    脆性材料から成る前記板状部材（１）を曲げて、表面に対して垂直な方向成分により当該板状部材（１）の搬送の方向を偏向するための少なくとも１つの偏向要素を備えた偏向システムであって、当該偏向要素は、当該偏向要素の動きによって前記板状部材（１）の表面の位置が可変であるように、当該板状部材（１）の表面に対して垂直な方向に可動に保持され、または旋回可能である偏向システムを準備するステップと
    を有する方法において、
    スプライン関数を用いて、前記偏向システムの前記少なくとも１つの偏向要素における前記板状部材（１）の輪郭形状を求め、この際、前記各偏向要素上に、前記スプライン関数の少なくとも１つの標本点を設け、
    前記板状部材（１）を各側の面（１０，１１）で、１つまたは複数の偏向要素を介して案内し、当該板状部材（１）が曲がることにより、当該板状部材（１）が当該偏向要素と接触する領域において片側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、このとき、前記板状部材（１）が、かけられた前記引張応力のレベルにおいて規定の破損耐性を示すか、または、かけられた前記引張応力下で前記板状部材（１）が破損するかを、監視して特定し、当該引張応力を、前記偏向要素の表面上にて規定された複数の標本点間のスプライン関数の最小曲率半径から求め、
    前記板状部材（１）を両側の面（１０，１１）で少なくとも１回、１つの偏向要素を介して案内することにより、両側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、この際、前記偏向要素における標本点を用いたスプライン関数を使用して、両側の面（１０，１１）における引張応力が等しいか、または両引張応力差が少なくとも所定の限界値未満であるかを検証し、
    前記限界値を超える場合には、両側の面（１０，１１）における両引張応力の差が小さくなるように、少なくとも１つの前記偏向要素の位置を変化させる、
    ことを特徴とする方法。
28. 搬送経路に沿って搬送するときに、上側面（１０）と下側面（１１）と２つの外縁辺とを有する、所定の材料種類および厚さの脆性材料から成る板状部材（１）の位置を安定化するための装置であって、
    脆性材料から成る前記板状部材（１）を曲げて、表面に対して垂直な方向成分により当該板状部材（１）の搬送の方向を偏向するための少なくとも１つの偏向要素を備えた偏向システム
    を備えており、
    前記偏向要素は、当該偏向要素の動きによって前記板状部材（１）の表面の位置が可変であるように、当該板状部材（１）の表面に対して垂直な方向に可動に保持され、または旋回可能であり、
    スプライン関数を用いて、前記偏向システムの前記少なくとも１つの偏向要素における前記板状部材（１）の輪郭形状を求め、この際、前記各偏向要素上に、前記スプライン関数の少なくとも１つの標本点を設け、
    前記板状部材（１）を各側の面（１０，１１）で、１つまたは複数の偏向要素を介して案内し、当該板状部材（１）が曲がることにより、当該板状部材（１）が当該偏向要素と接触する領域において片側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、このとき、前記板状部材（１）が、かけられた前記引張応力のレベルにおいて規定の破損耐性を示すか、または、かけられた前記引張応力下で前記板状部材（１）が破損するかを、監視して特定し、当該引張応力を、前記偏向要素の表面上にて規定された複数の標本点間のスプライン関数の最小曲率半径から求め、
    前記板状部材（１）を両側の面（１０，１１）で少なくとも１回、１つの偏向要素を介して案内することにより、両側の面（１０，１１）に引張応力がかかり、この際、前記偏向要素における標本点を用いたスプライン関数を使用して、両側の面（１０，１１）における引張応力が等しいか、または両引張応力差が少なくとも所定の限界値未満であるかを検証し、
    前記限界値を超える場合には、両側の面（１０，１１）における両引張応力の差が小さくなるように、少なくとも１つの前記偏向要素の位置を変化させる、
    ことを特徴とする装置。
29. 前記偏向システムは３つの偏向要素を備えており、即ち、第１の要素表面を有する、機械的に作用する第１の要素と、第２の要素表面を有する、機械的に作用する第２の要素と、第３の要素表面を有する、機械的に作用する第３の要素とを備えている、
    請求項２８記載の装置。
30. 前記第１の要素は前記第３の要素から距離（ｄ）をおいて設けられており、
    前記第２の要素は前記第１の要素と前記第３の要素との間に配置されており、
    前記第２の要素が、傾動軸受部（５２）を介して可動に軸受けされていることにより、当該第２の要素は、回転軸に対して垂直な旋回軸を中心として旋回可能であるように構成されている、
    請求項２９記載の装置。
31. 機械的に作用する前記第１の要素は、第１のローラ表面（４０）を有する第１のローラ（４）であり、
    機械的に作用する前記第２の要素は、第２のローラ表面（５０）を有する第２のローラ（５）であり、
    機械的に作用する前記第３の要素は、第３のローラ表面（６０）を有する第３のローラ（６）である、
    請求項２９記載の装置。
32. 第４のローラが設けられており、
    前記第１〜第３のローラ（４，５，６）を通過した後、前記第４のローラに前記板状部材（１）を巻き取り、
    または、
    前記第１〜第３のローラ（４，５，６）を通過する前に当該板状部材（１）をロールから繰り出す、
    請求項３１記載の装置。
33. 前記装置はさらに、
    前記板状部材（１）のリボン輪郭形状と直線の輪郭形状との偏差を検出するように構成されたセンサ（１３）と、
    外縁辺の位置と外縁辺の位置の平均値との平均偏差としての渦巻き面の品質が２．０ｍｍ未満となるように、前記板状部材（１）のリボン輪郭形状と直線の輪郭形状との検出された偏差を、少なくとも１つの前記第１〜第３のローラ（４，５，６）の位置調整により補正するために構成された監視装置（２４）と
    を備えている、
    請求項３１または３２記載の装置。
34. 板状のガラス品を成形するための高温成形装置と、
    請求項２８から３３までのいずれか１項記載の装置と
    を備えていることを特徴とする、ガラス製造システム。