TW201446498A - 用於製造與切割撓性玻璃與聚合物複合結構之方法及設備 - Google Patents

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Abstract

方法及設備提供用於：提供具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之間的周邊邊緣的超薄玻璃片，該玻璃片具有在第一表面與第二表面之間的小於約400微米之厚度；將至少一個聚合物層直接或間接黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者以形成積層結構；及使用以下技術中之至少一者切割積層結構：剪切切割、爆裂切割、狹縫切割及壓擠切割。

Description

用於製造與切割撓性玻璃與聚合物複合結構之方法及設備 【相關申請案之交叉引用】
本申請案根據專利法規定主張2013年3月14申請之美國臨時申請案第61/782,621號之優先權權益，本文依賴該案之內容且該案內容全文以引用之方式併入本文中。
本揭示案係關於用於製造與切割撓性玻璃與聚合物積層結構之方法及設備。
連續處理超薄玻璃腹板(諸如，量測小於約0.3mm之玻璃腹板)係相對新之領域且示出大量製造挑戰。用於生產、傳送及處理該玻璃腹板之習知製程包括以下步驟：利用捲軸式技術，其中玻璃腹板以連續運輸在供應輥與卷取輥之間傳送。為生產最終產品，諸如，用於障壁之玻璃、光學膜或平板顯示器或其他產品應用，玻璃腹板必須切割成適當大小之寬度及長度。
然而，用於切割超薄玻璃腹板之習知方法指定需要專業機械技術及/或雷射技術，以實現所需邊緣品質。當然，材料科學領域中之習知知識為，當將玻璃腹板切割成所需大 小時，通常材料越薄，破壞機率越高，且更具體言之，橫向邊緣裂縫之可能性、數量、深度及整體大小越高。換言之，熟習此項技術者之習知知識為使用非常專業且昂貴之切割方法切割超薄玻璃腹板，或將玻璃腹板之厚度增加至高於300微米之厚度，其中可使用傳統機械刻痕及破裂。若更簡單、更快及/或更低成本之方法係可用的，則習知替代案均不為特別理想的。不幸的是，迄今為止，該替代案為不可用的。因此，在本領域中存在對用於製造與切割撓性玻璃腹板成各種寬度及長度的新方法及設備。
本揭示案係關於製備與處理超薄玻璃與聚合物複合 腹板成所需形狀及大小，諸如，連續傳送期間的不同寬度及/或不同長度。
對於某些應用，利用玻璃與聚合物複合(或積層) 結構係理想的，該結構將各種屬性之材料組合成單一複合物。藉由積層超薄玻璃與一或多個聚合物層，聚合物獲得玻璃之尺寸穩定性(特定言之，在大體上垂直於厚度方向之平面中)及障壁性質，同時超薄玻璃獲得類似於塑膠材料之更大可撓性及可彎曲性。增加之穩定性可關於抗潛變性、降低之彈性及屈服伸長率、降低之透濕性、積層熱膨脹係數(CTE)或後成型結晶中之任一或多者。相比於不論以片形式或腹板形式安置於輥中之平面超薄玻璃，玻璃與聚合物積層進一步提供易於操作及處理。有時，使用術語「玻璃片」，而其他時候使用術語「玻璃腹板」。然而，應理解，出於本揭示案之目 的，該等術語在很大程度上可互換地使用，因為本文中揭示之技術可應用於玻璃材料之片或腹板，因為腹板可視為具有比其寬度大得多的長度的片。
根據本文中揭示之一或多個實施例之特定態樣，獲 得切割玻璃與聚合物積層之優勢。例如，對比關於切割超薄玻璃腹板之習知知識(亦即，至玻璃可能破裂程度之不良邊緣特徵將由簡單機械切割技術(例如，剪切切割(諸如，剪刀切割)、爆裂(或剃刀)切割、狹縫切割或壓擠(或刻痕)切割(諸如，轉模切割)等)造成，本文中之實施例使用該等切割技術，同時獲得可接受之邊緣品質特徵(例如，甚至在低於玻璃片之軟化點之溫度(諸如，室溫)下及/或在足夠低以使得一或多個聚合物層106保持完整性的溫度下)。此外，該等切割技術(遠比切割超薄玻璃材料之習知雷射方法簡單與便宜)可應用於超薄玻璃與聚合物積層之捲軸式連續製程，以生產任何數目之成本效益商業產品。
應注意，習知知識指定使用雷射切割技術在傳送期 間切割超薄玻璃腹板，例如，移除腹板之不良特徵結構，諸如，腹板熔融珠(亦即，位於腹板之周邊邊緣處的珠)。當然，由於傳遞至消費者之最終產品通常必須顯示出極好的無顆粒邊緣，及最小邊緣缺陷及/或邊角缺陷，故習知意見為需要極複雜且昂貴之切割技術(如雷射切割)。
然而，已發現上述極佳邊緣及最小邊緣缺陷及/或邊 角缺陷可經由方法及設備獲得，該等方法包括以下步驟：提供具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之 間的周邊邊緣的超薄玻璃片，該玻璃片具有在第一表面與第二表面之間的小於約400微米之厚度；將至少一個聚合物層直接或間接黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者以形成積層結構；及使用以下技術中之至少一者切割積層結構：剪切切割(諸如，剪刀切割)、爆裂(或剃刀)切割、狹縫切割及/或壓擠(或刻痕)切割(諸如，轉模切割)。
本文中之一或多個實施例之優勢及權益包括下文詳 細描述之任何彼等優勢及權益。本文中之實施例可提供非常有效之障壁，該障壁顯示出對玻璃片之主表面及/或裝置的表面保護。例如，在光伏打應用中，玻璃片可用作密封式防濕障壁，同時積層結構(聚合物-玻璃-聚合物)為薄膜光伏打(PV)應用，尤其是建築整合光伏打(BIPV)應用提供良好障壁層。另外，玻璃可藉由在負載衝擊期間提供材料剛性以在衝擊下改良PV模組之可靠性。另外及/或或者，玻璃片可用作防濕障壁，且亦可阻擋不良紫外線能(相比於單獨聚合物障壁層)。類似於玻璃片上之薄聚合物層，強化之超薄玻璃片亦可積層於聚合物層頂部以保護聚合物層變質且保護內部組件免受水分影響。例如，該結構可作為密封劑用於有機發光二極體(OLED)或陣列。
本文中之實施例可提供高尺寸穩定性及剛性，同時 保持可撓性(例如，彎曲至約2cm半徑)、增加之玻璃強度及/或保護。另外或或者，本文中之實施例可提供高光學清晰度，因為聚合物層確保玻璃片保持原始。
另外或或者，本文中之實施例可為連續捲軸式製程 提供高可撓性，諸如，在捲軸式運輸期間提供直觀低成本方法以應用一或多個聚合物層及/或切割玻璃片(例如，剪切切割對雷射切割)。
對於熟習此項技術者而言，其他態樣、特徵及優點 自本文中之描述結合附隨圖式將係顯而易見的。例如，各種特徵可依據以下態樣組合。
根據第一態樣，提供一種方法，該方法包含以下步驟：提供具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之間的周邊邊緣的超薄玻璃片，該玻璃片具有在第一表面與第二表面之間的小於約400微米之厚度；將至少一個聚合物層直接或間接黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者以形成積層結構；及使用以下技術中之至少一者切割積層結構：剪切切割、爆裂切割、狹縫切割及壓擠切割。
根據第二態樣，提供態樣1之方法，其中切割步驟產生具有邊緣特徵之至少一個切割邊緣，其中自切割邊緣進入玻璃片之橫向裂縫穿透遠超過以下一者：(i)約1400微米；(ii)約1000微米；(iii)約800微米；(iv)約600微米；及(v)約400微米；(vi)約200微米；(vii)約100微米及(viii)約50微米。
根據第三態樣，提供態樣1或態樣2之方法，其中至少一個聚合物層之厚度為以下一者：(i)在約1密耳至2 密耳之間；(ii)在約2密耳至3密耳之間；(iii)在約3密耳至5密耳之間；(iv)在約5密耳至10密耳之間；及(v)在約10密耳至20密耳之間。
根據第四態樣，提供態樣1至3中任一態樣之方法， 其中至少一個聚合物層由以下至少一者形成：(i)聚丙烯(PP)及/或丙烯共聚物；(ii)聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；(iii)乙烯醋酸乙烯酯(EVA)；(iv)乙烯四氟乙烯(ETFE)；(v)包括三醋酸纖維素(TAC)之醋酸纖維素聚合物(CA)；(vi)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；(vii)聚乙烯及/或聚乙烯共聚物(PE)；(viii)聚氯乙烯(PVC)；(ix)聚碳酸酯(PC)；(x)丙烯酸聚合物(ACRYL)；及(xi)耐綸聚合物。
根據第五態樣，提供態樣1至4中任一態樣之方法， 其中玻璃片之厚度為以下一者：(i)小於約400微米；(ii)小於約300微米；(iii)小於約200微米；(iv)小於約100微米；(v)小於約50微米；(vi)小於約30微米；(vii)小於約20微米；及(viii)小於約10微米；(IX)約2微米。
根據第六態樣，提供態樣1至5中任一態樣之方法， 其中玻璃片由以莫耳百分數計之組成物形成：50%至80%之SiO2、2%至15%之Al2O3、10%至36%之B2O3、1%至15%之RO(其中RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO中之一或多者)及0至5%之其他微量組分。
根據第七態樣，提供態樣1至6中任一態樣之方法， 其中黏附步驟包括以下步驟：將至少一個聚合物層直接積層至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者。
根據第八態樣，提供態樣7之方法，其中將至少一 個聚合物層直接積層至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者的步驟在以下製程中之一者期間的溫度下執行：向上拉製製程、向下拉製製程、熔融製程、再拉製製程及狹槽拉製製程。
根據第九態樣，提供態樣1之方法，其中黏附步驟 包括以下步驟：經由一或多個中間黏合劑層將至少一個聚合物層間接積層至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者。
根據第十態樣，提供態樣1至9中任一態樣之方法， 其中黏附步驟包括以下步驟：將至少一個聚合物層積層至玻璃片之第一表面及第二表面中之僅一者。
根據第十一態樣，提供態樣1至9中任一態樣之方 法，其中黏附步驟包括以下步驟：將一或多個第一聚合物層積層至玻璃片的第一表面；及將一或多個第二聚合物層積層至玻璃片的第二表面。
根據第十二態樣，提供態樣1至9中任一態樣之方 法，其中黏附步驟包括以下步驟：將一或多個聚合物層積層至玻璃片之邊緣中之至少一者。
根據第十三態樣，提供態樣1至12中任一態樣之方 法，該方法進一步包含以下步驟：提供積層結構之腹板；在傳送方向上沿腹板之長度將腹板連續移動至目的輥；及當腹板移動至目的輥時，使用所列之切割技術之一或多者在 一或多個切割區域處將腹板連續切割成一或多個帶。
根據第十四態樣，提供態樣13之方法，其中提供步驟包括以下步驟：將玻璃片之腹板提供於源輥上；在傳送方向上沿腹板之長度將腹板從源輥連續移動至目的輥；及當腹板朝向目的輥移動時，連續將至少一個聚合物層直接或間接積層至腹板之第一表面及第二表面。
根據第十五態樣，提供態樣1至14中任一態樣之方法，該方法進一步包含以下步驟：在切割步驟之前，將可移除支撐層直接或間接應用至積層結構之第一主表面及第二主表面中之至少一者。
根據第十六態樣，提供態樣15之方法，該方法進一步包含以下步驟：經由一或多個中間黏合劑層將可移除支撐層間接施加至積層結構之第一主表面及第二主表面中之至少一者。
根據第十七態樣，提供一種設備，該設備包含：超薄玻璃片，該超薄玻璃片具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之間的至少一個切割周邊邊緣，該玻璃片具有在第一表面與第二表面之間的小於約400微米之厚度；及至少一個聚合物層，該至少一個聚合物層直接或間接黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者，從而形成積層結構， 其中至少一個切割周邊邊緣由使用以下技術中之至少一者切割積層結構造成：剪切切割、爆裂切割、狹縫切割及壓擠切割。
根據第十八態樣，提供態樣17之設備，其中包含以下至少一者：積層結構包括至少一個聚合物層，該至少一個聚合物層經由一或多個中間黏合劑層間接黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之至少一者；積層結構包括至少一個聚合物層，該至少一個聚合物層黏附至玻璃片之第一表面及第二表面中之僅一者；及積層結構包括黏附至玻璃片之第一表面的一或多個第一聚合物層及黏附至玻璃片之第二表面的一或多個第二聚合物層。
根據第十九態樣，提供態樣17或態樣18之設備，該設備進一步包含以下至少一者：直接或間接黏附至積層結構之第一主表面及第二主表面中之至少一者的可移除支撐層；及經由一或多個中間黏合劑層間接黏附至積層結構之第一主表面及第二主表面中之至少一者的可移除支撐層。
根據第二十態樣，提供態樣17至19中任一態樣之設備，其中設備顯示出小於10-6g.mm/m2.天之水蒸氣傳輸速率。
根據第二十一態樣，提供態樣17至20中任一態樣之設備，其中超薄玻璃片根據以下一者定尺寸：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長； 1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度。
根據第二十二態樣，提供態樣17至21中任一態樣 之設備，其中聚合物層根據以下一者定尺寸：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長；1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度。
根據第二十三態樣，提供態樣1至16中任一態樣之 方法，其中超薄玻璃片根據以下一者定尺寸：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長；1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度。
根據第二十四態樣，提供態樣1至16或23中任一 態樣之方法，其中聚合物層根據以下一者定尺寸：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長；1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m 或10m之長度。
100‧‧‧設備/積層或複合結構
100A‧‧‧積層結構
102‧‧‧玻璃片
103‧‧‧腹板
103A‧‧‧帶
103B‧‧‧帶
104‧‧‧黏合劑層
106‧‧‧聚合物層
108‧‧‧黏合劑層
110‧‧‧可移除支撐層
112‧‧‧可選保護層
120‧‧‧切割元件
147‧‧‧切割區域
200‧‧‧設備
201‧‧‧邊緣部分
202‧‧‧源
203‧‧‧邊緣部分
204A‧‧‧線軸
204B‧‧‧線軸
204C‧‧‧線軸
205‧‧‧中心部分
206‧‧‧非接觸支撐部件
208‧‧‧非接觸支撐部件
252‧‧‧源
254‧‧‧源
260‧‧‧積層機
出於說明之目的，形式圖示於當前較佳之圖式中，然而，應理解，本文中揭示且描述之實施例不限於圖示之精確設置及方法。
第1圖為根據本文中之實施例之一或多個態樣的積層結構(具有聚合物層之超薄玻璃片)的側面正視圖；第2圖為根據本文中之實施例之一或多個態樣的替代積層結構(具有聚合物層及可移除支撐層之超薄玻璃片)的側面正視圖；第3A圖及第3B圖圖示積層結構之切割邊緣特徵(第3A圖)(經由剪切切割)相比於平面超薄玻璃片之切割邊緣特徵(第3B圖)的高度放大相片；第4A圖及第4B圖圖示具有不同厚度之積層結構之切割邊緣特徵(經由模切割)的高度放大相片；第5A圖及第5B圖為圖示在各種積層結構之實驗期間使用之玻璃組成物的表格；第6圖為圖示生產本文中之實施例之積層結構中使用的玻璃組成物的適當組分範圍的表格；第7圖為用於在連續製程中生產積層結構之腹板之處理系統的示意圖；第8圖為用於在連續傳送製程中將腹板(例如，積層結構)至少切割成帶之設備的示意性俯視圖；及第9圖為圖示第8圖之設備的進一步細節之示意性 側面正視圖。
參看圖式，其中相同元件符號指示相同元件，第1圖中圖示設備(積層結構或複合結構)100，該設備100包括具有第一及第二相對主表面、在第一與第二相對主表面之間的複數個周邊邊緣的超薄玻璃片102。值得注意的是，玻璃片102為超薄，在第一表面與第二表面之間具有以下一種厚度：(i)小於約400微米；(ii)小於約300微米；(iii)小於約200微米；(iv)小於約100微米；(v)小於約50微米；(vi)小於約30微米；(vii)小於約20微米；(viii)小於約10微米；及(ix)約2微米。玻璃片可具有任何所需寬度及長度，例如：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長；1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度。如上所述，此項技術中之習知知識為使用簡單低成本方法(諸如，剪切切割)不能切割該超薄玻璃片102，因為所得邊緣品質並未達到預期要求。
然而，根據本文中之一或多個實施例，至少一個聚合物層106直接或間接黏附至玻璃片102之第一表面及第二表面中之至少一者，從而形成積層結構100。聚合物層106可具有與玻璃片相同之寬度尺寸及長度尺寸，聚合物層106可為更大或可為更小(按需要)，因此，可獲得聚合物層106與玻璃片102之間的任何所需重疊量。舉例而言，聚合物層 106可具有任何所需寬度及長度，例如：1cm寬；10cm寬；1m寬；10m寬；1cm長；10cm長；1m長；10m長；0.5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；5cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度；或10cm之寬度，及5cm、10cm、1m或10m之長度。當需要間接黏附時，積層結構100可視情況包括玻璃片102與一或多個聚合物層106之間的一或多個中間黏合劑層104。若使用黏合劑層104，則該結構可大約在約100微米至500微米厚之間。根據一個態樣，聚合物層黏附至玻璃片102之部分，其中需要切割玻璃片102。
第1圖中所示之積層結構100圖示單一聚合物層106 經由黏合劑層104黏附至玻璃片102；然而，技術人員可使用大量變化。例如，積層結構100可包括直接黏附至玻璃片102之第一表面及第二表面中之一者或另一者或兩者的至少一個(或複數個)聚合物層106。或者，積層結構100可包括黏附至玻璃片102之第一表面的第一(或複數個第一)聚合物層106，及黏附至玻璃片102之第二表面的第二(或複數個第二)聚合物層106，其中當複數個聚合物層安置於玻璃片102之一個側面上時，該等聚合物層可安置於彼此頂部且可由相同或不同聚合物製成。
至少一個聚合物層106之厚度為以下一者：(i)在 約1密耳至2密耳之間；(ii)在約2密耳至3密耳之間；(iii)在約3密耳至5密耳之間；(iv)在約5密耳至10密耳之間；及(v)在約10密耳至20密耳之間。至少一個聚合物層106 可由以下至少一者形成：(i)聚丙烯(PP)及/或丙烯共聚物；(ii)聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；(iii)乙烯醋酸乙烯酯(EVA)；(iv)乙烯四氟乙烯(ETFE)；(v)包括三醋酸纖維素(TAC)之醋酸纖維素聚合物(CA)；(vi)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；(vii)聚乙烯及/或聚乙烯共聚物(PE)；(viii)聚氯乙烯(PVC)；(ix)聚碳酸酯(PC)；(x)丙烯酸聚合物(ACRYL)；及(xi)耐綸聚合物。
參看第2圖，圖示進一步替代積層結構100A。在該 實施例中，結構100A進一步包括可移除支撐層110，該可移除支撐層110直接或間接黏附至積層結構100之第一主表面及第二主表面中之至少一者。例如，結構100A可具有可移除支撐層110，該可移除支撐層110經由一或多個中間黏合劑層108間接黏附至積層結構100。可選保護層112可應用至玻璃片102(假設無進一步聚合物層106位於玻璃片102之該側面上)。舉例而言，積層結構100A可用於「撕開」應用，其中支撐層100及黏合劑層108經撕開以暴露用於積層結構100之玻璃片102及聚合物106。例如，一種此應用為「撕開」型車輛前照燈罩，若/當前照燈刮傷及/或損失其清晰度，該罩可容易更換。
結構100及/或結構100A之邊緣中之一或多個可為 使用以下技術中之至少一者的切割製程的結果：剪切切割、爆裂切割、剃刀切割、壓擠切割、刻痕切割及轉模切割。積層結構100之性質使得自切割積層結構100所得之一或多個邊緣顯示出極佳的無顆粒特徵、較少缺陷及/或邊角缺陷。值 得注意的是，複雜且昂貴之雷射切割技術不需要用於切割積層結構100、積層結構100A。所需邊緣特徵使得自切割操作所得之且自切割邊緣進入玻璃片102中之任何橫向裂縫穿透不超過以下各者：(i)約1400微米；(ii)約1000微米；(iii)約800微米；(iv)約600微米；(v)約400微米；(vi)約200微米；(vii)約100微米及(viii)約50微米。
在實驗室中製備大量積層結構樣本，具體言之，大 量15cm×15cm之玻璃片102與聚合物膜106積層。玻璃片102由可具有不同厚度(諸如，100微米、50微米、35微米、25微米及10微米)之撓性玻璃形成。聚合物層106由各種厚度(包括3密耳、5密耳及10密耳)之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成。
樣本由大量不同切割機構切割，包括剪切型切割機 構、手動剪刀、剪床及旋轉修邊機、剪切切條機、壓擠切割機及轉模切割機。
現參看第3A圖至第3B圖，該第3A圖至第3B圖為 向下查看各個玻璃片102之主平面的俯視圖，其中切割邊緣沿圖式頂部水平行進，且玻璃片102之厚度在垂直於圖式之平面的方向上延伸。第3A圖至第3B圖中之影線表示橫向裂縫進入玻璃片102之深度。剪刀型切割機構之剪切切割在第3A圖中產生極高品質之切割邊緣，具體言之，自切割操作所得之且自切割邊緣進入玻璃片102之橫向裂縫穿透不超過約586微米。相比之下，第3B圖圖示在玻璃片102上執行之同一切割技術，其中聚合物層並未產生自切割邊緣行進且穿透 至玻璃片102中約1600微米的橫向裂縫。在一些實驗中，當試圖使用剪切切割時，不具有聚合物層106之樣本導致玻璃片102破裂且破碎成許多片。
參看第4A圖及第4B圖，轉模切割機構亦產生極高 品質之切割邊緣。又，第4A圖至第4B圖為向下查看各個玻璃片102之主平面的俯視圖，其中切割邊緣沿圖式頂部水平行進，且玻璃片102之厚度在垂直於圖式之平面的方向上延伸。第4A圖至第4B圖中之影線表示橫向裂縫進入玻璃片102中之深度。具有不同厚度(包括100微米、50微米、25微米及10微米)之大量樣本使用轉模切割機切割，該等樣本各自具有3密耳(PET，亦即自Staples as Staples Brand Heat Seal Lamination Film獲得之熱封PET)聚合物層106(結合至玻璃以形成玻璃聚合物積層)。積層樣本為約20cm×20cm(長度×寬度)。第4A圖圖示10微米厚之樣本顯示出邊緣特徵，其中自切割操作所得之且自切割邊緣進入玻璃片102中之橫向裂縫穿透不超過約84微米。第4B圖圖示100微米厚之樣本顯示出邊緣特徵，其中自切割操作所得之且自切割邊緣進入玻璃片102中之橫向裂縫穿透不超過約380微米。所有樣本之表面分析指示，視玻璃片102之厚度而定，存在表面裂縫程度與沿邊緣之橫向裂縫程度之明顯差異，因此，較薄10微米之樣本相比於較厚樣本顯示出較少且較小之橫向裂縫。
除改良上述之切割邊緣特徵之外，將一或多個聚合 物層106用於玻璃片102還為積層結構100提供一些額外特徵。例如，形成玻璃片102及一或多個聚合物層106之材料 的適當選擇可提供非常理想的水蒸氣傳輸速率(WVTR)。 WVTR為障壁膜對水蒸氣之氣密性或不滲透性的量測。超薄玻璃與聚合物結構100提供與玻璃類似之不滲透性，遠高於市售之單獨塑膠膜障壁。事實上，玻璃已知為較佳障壁且超過當前量測能力。根據應用文獻，玻璃WVTR已引證為小於約10-6g.mm/m2.天。可用量測結果指示玻璃實際上顯示出約6x10-6g.mm/m2.天；然而，該值實際上係由於可用量測設備之限制，而非玻璃之實際蒸氣障壁特徵。本文中之玻璃與聚合物積層結構100將具有類似於玻璃之值的WVTR。相比之下，市售之單獨聚合物障壁膜顯示出高得多的WVTR，諸如，針對PET為0.39g.mm/m2.天至0.51g.mm/m2.天，針對聚碳酸酯為3.82g.mm/m2天至4.33g.mm/m2.天及針對耐綸6為15g.mm/m2.天至16g.mm/m2.天。
又，藉由積層超薄玻璃102與一或多個聚合物層 106，聚合物獲得玻璃之尺寸穩定性(特定言之，在大體上垂直於厚度方向之平面中)及障壁性質，同時超薄玻璃獲得類似於塑膠材料之更大可撓性及可彎曲性。增加之穩定性可關於抗潛變性、降低之彈性及屈服伸長率、降低之透濕性、積層之熱膨脹係數(CTE)或後成型結晶中之任一或多者。相比於不論以片形式或腹板形式安置於輥中之平面超薄玻璃，玻璃與聚合物積層進一步提供易於操作及處理。
參看第5A圖至第5B圖，玻璃片102之組成物在實 驗期間改變以評估對結構100之邊緣特徵之影響。例如，在十九個樣本中進行SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、 BaO及ZnO的莫耳百分數改變。參看第6圖，當玻璃片102由以下以莫耳百分數計之組成物形成時，發現可接受之邊緣特徵：50%至80%之SiO2、2%至15%之Al2O3、10%至36%之B2O3、1%至15%之RO(其中RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO中之一或多者)及0%至5%之其他微量組分。雖然已發現以上組成物係極有效的，但應相信，玻璃之其他組成物亦將產生滿意的(雖然不同)結果，視特定應用而定。
參看第7圖，將聚合物層106黏附至玻璃片102的 製程可包括以下步驟：在以下製程中之一者期間，將直接積層至玻璃片102之第一表面及第二表面中之至少一者：向上拉製製程、向下拉製製程、狹槽拉製製程、熔融製程、再拉製製程(例如，自線軸源、自片源等)。所說明之製程為再拉製製程，其中玻璃片102材料之腹板自源輥202供應至熔爐中且經加熱至再拉製溫度。在將玻璃片102呈現至再拉製熔爐之前，可能必須移除臨時靜態膜(該膜可能先前已作為保護膜施加至玻璃片102)。當然，該臨時膜可能已在再拉製之前自先前成形製程施加以保持原始玻璃品質。抗靜電桿亦可在製程之各個點處使用以保護玻璃片102之未用表面。接著小心拉伸玻璃片102至所需厚度(例如，小於約300微米或其他厚度，如上所述)。聚合物膜106之一或多個源(例如，輥或線軸)252、254提供於拉伸區域下游且將一或多個聚合物層106施加至玻璃片102(由於向下拉製之玻璃熔爐之餘熱，此舉可在高溫下進行)。積層機260提供額外壓力、加熱/冷卻、張力等以促進一或多個聚合物層106至玻璃片102的 所需黏附，且生產積層結構100的腹板103。
上述切割步驟(例如，經由剪切切割、切縫等)可 提供於積層區域下游。可提供複數個切割元件120以生產大量積層材料帶，該等帶經輥軋至適當數目之目的線軸204A、204B、204C上。當丟棄腹板103之邊緣時，切割元件120位於更靠近腹板103之邊緣處，外線軸204A、外線軸204C可收集廢棄物，而外線軸204B收集所需帶以隨後處理。
應注意，存在將一或多個聚合物層106應用至玻璃 片102的任何數目之替代方式。例如，聚合物層106可經由模、經由噴射技術等自線軸應用至玻璃片102。聚合物層106可經由壓力、化學技術、熱技術、紫外線固化技術、黏合劑層及/或以上各者之任何組合或此項技術中已知或未來開發之其他技術結合至玻璃片。
第8圖至第9圖中圖示用於切割積層結構100之額 外及/或替代連續捲軸式設備200。應注意，設備200可與第7圖之一些結構組合以獲得進一步功能，雖然技術人員將看到第7圖及第8圖至第9圖之各別設備的一些共同或至少相似之結構。設備200操作以將積層結構100之腹板103切割成至少兩個帶103A、103B。額外切割可提供以丟棄腹板103之邊緣201、邊緣203附近之廢棄物。大體言之，設備200操作以提供腹板103且在傳送方向上沿腹板103之長度將腹板103自源202連續移動至目的地204(由箭頭所示)。在將腹板103自源202運送至目的地204期間，腹板103在切割區域147中切割成至少第一帶103A及第二帶103B。腹板103具有長 度(在傳送方向上)及垂直於長度之寬度，且第一帶103A及第二帶103B之各別寬度將明顯約束於腹板103之整體寬度內。
腹板103可由大範圍之源提供。例如，在沒有目的 線軸204的情況下，亦即，在所得腹板103可引入設備200之傳送機構中用於切割的情況下，腹板103可使用上述再拉製製成形設備(參見第7圖)提供。或者，腹板103之源可包括螺旋狀線軸202，如圖所示，其中(例如)在如上文關於第7圖所描述之再拉製製程之後，腹板103首先纏繞至線軸202上。通常，螺旋狀線軸202將具備提供可接受之彎曲應力以容納腹板103之特徵的直徑。一旦捲繞，腹板103可自線軸202展開且引入設備200的傳送機構中。應注意，腹板103通常將包括一對相對邊緣部分201、203及橫跨在相對邊緣部分201、203之間的中心部分205。由於再拉製製程(或其他成形製程)，腹板103之邊緣部分201、邊緣部分203可具有不良特徵結構，諸如，厚度通常大於腹板103之中心部分205之厚度的珠。該等特徵結構可使用本文中揭示之切割技術或其他方法移除。
設備之目的地204可包括用於累積各別帶103A、 103B之任何適當機構。在第9圖中所示之實例中，目的地204包括第一線軸204A及第二線軸204B，每一線軸收納並纏繞帶103A、帶103B中之一者。又，線軸204A、線軸204B應具備適當直徑以提供適當彎曲半徑，以便容納各別帶103A、帶103B之特徵。
設備200包括具有大量個別元件之傳送機構，該等 元件協作以在傳送方向上將腹板103自源線軸202連續移動至目的線軸204。可實現該傳送功能而不使邊緣部分201、邊緣部分203之所需特徵、由切割操作產生之邊緣或腹板103之中心部分205的任一(原始)側面降級。簡而言之，實現傳送功能而不使個別帶103A、帶103B之所需特徵降級。
特定言之，設備200可包括複數個非接觸支撐部件 206、208、滾子等，以經由系統將腹板103及帶103A、帶103B自源線軸202導引至目的線軸204。非接觸支撐部件206、非接觸支撐部件208可為平的及/或彎曲的，以實現各個工件之定向運送。非接觸支撐部件206、非接觸支撐部件208中之每一者可包括流體桿及/或低摩擦表面，以確保腹板103及帶103A、帶103B在不損壞或污染的情況下經由系統適當傳送。 當給定非接觸支撐部件206、非接觸支撐部件208包括流體桿時，該元件包括複數個通道及埠，該複數個通道及埠經配置以提供正流體壓力流(諸如，空氣)，及/或複數個通道及埠，該複數個通道及埠經配置以提供負流體壓力流至腹板103及/或帶103A、帶103B的相關表面，以形成用於該非接觸支撐之氣墊。在經由系統傳送期間，正流體壓力流與負流體壓力流之組合可使腹板103及帶103A、帶103B穩定。
視情況，大量橫向導件(未圖示)可接近於腹板103 之邊緣部分201、邊緣部分203及/或帶103A、帶103B使用，以幫助在相對於傳送方向之所需橫向位置中定向腹板103。例如，橫向導件可使用滾子實施，該等輥子經配置以嚙合腹板 103之相對邊緣部分201、邊緣部分203及/或帶103A、帶103B之一或多個邊緣部分中之相應一者。當腹板103經由設備傳送時，由相應橫向導件施加至邊緣部分201、邊緣部分203的相應力可在適當橫向定向上移動及對準腹板103。
設備200進一步包括切割機構120，該切割機構120 操作以在腹板103穿過例如非接觸支撐部件208時在切割區域147中切割或斷開腹板103。切割機構120可進行單一切割或同時多個切割。然而，值得注意的是，切割機構120不必為雷射系統以實現所需邊緣特徵。相反，切割機構可為上述之較不複雜、較便宜類型，諸如，剪切切割、爆裂切割、剃刀切割、壓擠切割、刻痕切割、切條機等。
根據一或多個進一步實施例，上述切割技術中之一 或多者(諸如，剪切切割)可與刻痕(或劃痕)操作組合以獲得所需結果。如上所述，當積層結構100經切割時，橫向裂縫將在切割邊緣處開始且傳播至玻璃片102中(參見第3圖至第4圖)。已發現可使用劃痕技術獲得對該等裂縫之傳播深度的某種控制。特定言之，劃痕工具(諸如，金剛石鑽頭工具)可用於首先劃痕或刻痕凹槽至玻璃片102中平行於且稍微間隔遠離預期切割線。一旦劃痕線(在玻璃片102之表面中顯示出凹槽狀特徵)處於相應位置，則執行切割操作以沿預期切割線切割。自切割邊緣朝向劃痕線傳播之任何裂縫將在劃痕線處停止傳播。當然，由於凹槽，到達劃痕線之任何裂縫將突然改變方向，其中傳播方向自大體上垂直於玻璃片102之厚度改變成大體上平行於玻璃片102之厚度。因此， 劃痕線相對於預期切割線之佈置將為技術人員提供對微裂痕之程度之某種控制，且因此提供對切割邊緣之品質特徵之某種控制。
已發現，上述劃痕技術可由剪刀型機構(雖然其他 切割技術亦可能有益)成功用於剪切切割。值得注意的是，當用剪刀切割積層結構100時，裂縫將自(自單一切割所得之)切割邊緣兩者傳播且傳播至玻璃片102的各別部分。已發現，該等裂縫(相比於其他裂縫)明顯進一步傳播至玻璃片之部分中之一者，且該等特徵與剪刀之側面高度相關，玻璃片102之各別部分在切割期間定位於該等側面上。換言之，剪刀之機械特徵不會導致切割之任一側上的玻璃片102的各別部分的對稱處理；相反，剪刀之動作實際上以以下方式操控玻璃片102之部分中之一者：相比於其他部分，使得裂縫進一步傳播至該部分中之方式。在實施例不限於任何操作理論的情況下，相信起作用之特定操控機制為：剪刀在剪刀之一個側面上比另一側面更嚴重地彎曲玻璃片102的部分，從而一個側面之玻璃片102之部分中相比另一側面上產生更多裂縫。將劃痕線佈置於預期切割線之一個側面上(亦即，在預期切割線之對應於剪刀之側面的側面上，該側面趨向於更嚴重地彎曲玻璃片102)將減輕裂縫在該側面上之傳播。
上述劃痕技術可應用於預期切割線之僅一個側面， 或可應用於預期切割線之兩個側面，皆視特定應用之緊急情況而定。積層結構100之已使用劃痕線切割之所得邊緣將包括極端處之切割邊緣、含有自切割邊緣朝向劃痕線行進之裂 縫之自切割邊緣向內的中間區域及在切割操作中實質上不含裂縫之自劃痕線向內之整體區域。所得結構可用於該情況或可進一步處理，例如，藉由移除中間區域中之聚合物層106及移除中間區域(含有裂縫)之玻璃片102的部分。移除玻璃片102在中間區域中之部分可包括以下步驟：折斷該部分或以其他方式提供機械加重以導致該部分脫離結構100。該操作將在結構100之劃痕線處產生新邊緣。
根據替代方法，劃痕技術可在不使用後續切割技術 的情況下應用於積層結構100。當然，劃痕工具可用於沿預期分離線刻痕穿過聚合物層106且進入玻璃片102。然而，結構100將沿該劃痕線(亦即，沿預期分離線)折斷以獲得所需切割邊緣，而非使用進一步切割技術(諸如，剪切)。
雖然已參考特定實施例描述本文中之揭示案，但應理解，該等實施例僅為說明本文中之實施例之原理及應用。因此，應理解，可對說明性實施例進行許多修改，並且在不脫離本申請案之精神及範疇的情況下可想到其他設置。
100‧‧‧設備/積層或複合結構
102‧‧‧玻璃片
104‧‧‧黏合劑層
106‧‧‧聚合物層

Claims (10)

  1. 一種方法，該方法包含以下步驟：提供一超薄玻璃片，該玻璃片具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之間的周邊邊緣，該玻璃片具有在該第一表面與第二表面之間的小於約400微米之一厚度；將至少一個聚合物層直接或間接黏附至該玻璃片之該第一表面及第二表面中之至少一者以形成一積層結構；及使用以下技術中之至少一者切割該積層結構：剪切切割、爆裂切割、狹縫切割及壓擠切割，其中該切割步驟產生至少一個切割邊緣，該至少一個切割邊緣具有一邊緣特徵，其中自該切割邊緣進入該玻璃片之橫向裂縫穿透遠超過以下一者：(i)約1400微米；(ii)約1000微米；(iii)約800微米；(iv)約600微米；及(v)約400微米；(vi)約200微米；(vii)約100微米及(viii)約50微米。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該至少一個聚合物層之一厚度為以下一者：(i)在約1密耳至2密耳之間；(ii)在約2密耳至3密耳之間；(iii)在約3密耳至5密耳之間；(iv)在約5密耳至10密耳之間；及(v)在約10密耳至20密耳之間。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該至少一個聚合物層由以下至少一者形成：(i)聚丙烯(PP)及/或丙烯共聚物；(ii)聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；(iii)乙烯醋酸乙烯酯(EVA)； (iv)乙烯四氟乙烯(ETFE)；(v)包括三醋酸纖維素(TAC)之醋酸纖維素聚合物(CA)；(vi)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；(vii)聚乙烯及/或聚乙烯共聚物(PE)；(viii)聚氯乙烯(PVC)；(ix)聚碳酸酯(PC)；(x)丙烯酸聚合物(ACRYL)；及(xi)耐綸聚合物。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃片之該厚度為以下一者：(i)小於約400微米；(ii)小於約300微米；(iii)小於約200微米；(iv)小於約100微米；(v)小於約50微米；(vi)小於約30微米；(vii)小於約20微米；及(viii)小於約10微米；(IX)約2微米。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃片由以莫耳百分數計之一組成物形成：50%至80%之SiO2、2%至15%之Al2O3、10%至36%之B2O3、1%至15%之RO(其中RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO中之一或多者)及0至5%之其他微量組分。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中該黏附步驟包括以下步驟：將該至少一個聚合物層直接積層至該玻璃片之該第一表面及第二表面中之至少一者。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該將該至少一個聚合物層直接積層至該玻璃片之該第一表面及第二表面中之至少一者的步驟在以下製程中之一者期間的溫度下執行：一向上拉製 製程、一向下拉製製程、一熔融製程、一再拉製製程及一狹槽拉製製程。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該黏附步驟包括以下步驟：經由一或多個中間黏合劑層將該至少一個聚合物層間接積層至該玻璃片之該第一表面及第二表面中之至少一者。
  9. 如請求項1至5中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：提供該積層結構之一腹板；在一傳送方向上沿該腹板之一長度將該腹板連續移動至一目的輥；及當該腹板移動至該目的輥時，使用該等所列之切割技術在一或多個切割區域處將該腹板連續切割成一或多個帶。
  10. 一種設備，該設備包含：一超薄玻璃片，該玻璃片具有第一及第二相對主表面及該第一與第二相對主表面之間的至少一個切割周邊邊緣，該玻璃片具有在該第一表面與第二表面之間的小於約400微米之一厚度；及至少一個聚合物層，該至少一個聚合物層直接或間接黏附至該玻璃片之該第一表面及第二表面中之至少一者，從而形成一積層結構，其中該至少一個切割周邊邊緣由使用以下技術中之至少 一者切割該積層結構造成：剪切切割、爆裂切割、狹縫切割及壓擠切割，及進一步地，其中該設備顯示出小於10-6g.mm/m2.天之一水蒸氣傳輸速率。
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