WO2018030097A1 - 帯状ガラスフィルムの切断方法 - Google Patents

帯状ガラスフィルムの切断方法 Download PDF

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strip
shaped glass
laser
fusing
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博司 瀧本
薫 鑑継
直弘 猪飼
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日本電気硝子株式会社
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass

Definitions

  • the present invention relates to a method for cutting a strip-shaped glass film along the longitudinal direction.
  • the manufacturing process of a glass film includes a cutting process of cutting the band-shaped glass film that is the source of the glass film along the longitudinal direction.
  • this cutting process while transporting the strip-shaped glass film formed by the downdraw method or the like in the longitudinal direction, the ineffective portions (parts including the ear portions) located at both ends in the width direction of the strip-shaped glass film are cut and removed. To do.
  • part used as a product remained is obtained.
  • examples of the cutting method used for the execution of the cutting step include a laser cutting method and a laser fusing method.
  • the glass substrate being conveyed in a predetermined direction is irradiated with a laser to melt the glass substrate and form both fused end portions (peripheral portions in the same document) facing each other. To do. Further, after heating by laser irradiation, due to the residual stress generated in the glass substrate as it cools, both fusing end portions are peeled off from the fusing glass substrate as filament glass (precipitates in the same document) and removed.
  • both the fusing end portions facing each other on the effective portion side and the non-effective portion side that are sequentially formed along with the fusing along the longitudinal direction of the belt-like glass film are respectively thread-like glass. As it peels off. Thereby, the distortion which arose in the effective part of the strip
  • Patent Document 1 when the cutting method disclosed in Patent Document 1 is used for executing the cutting process of the belt-shaped glass film, the above-described advantages can be obtained, but the following problems to be solved still occur. ing.
  • the present invention made in view of the above circumstances, when fusing the strip-shaped glass film in the longitudinal direction and forming both fusing ends facing each other, when both fusing ends are peeled and removed as thread glass, respectively, It is a technical problem to prevent the separation from being separated.
  • the present inventors have shown that there is a strong correlation between the amount of strip-shaped glass film removed at the time of fusing and the residual stress remaining on the strip-shaped glass film after fusing, which affects stable peeling of the filamentous glass. I got that knowledge.
  • the actual removal amount at the time of fusing of the glass ribbon film is also related to the conveyance speed of the glass ribbon film and the output of the laser, and these parameters are closely related to the continuous peeling of the glass filament glass. As a result, the present invention has been obtained.
  • the present invention which was created to solve the above-mentioned problems, irradiates a laser along the longitudinal direction of the band-shaped glass film, thereby melting the band-shaped glass film and forming both fusing ends facing each other.
  • the dimensionless number Z calculated from the formula [1] is 5.0 ⁇ 10 6 to 3.0 ⁇ 10 8 . Under conditions that are within range, Characterized in that blowing Jo glass film.
  • the strip-shaped glass film is melted in the longitudinal direction to form both melt-cut ends facing each other, and both the melt-cut ends are peeled off as a filament glass and removed. In doing so, it is possible to prevent discontinuity of peeling.
  • FIG. 2 is a longitudinal front view showing an AA cross section in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a longitudinal front view showing a BB cross section in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a longitudinal front view showing a CC cross section in FIG. 1.
  • the effective portion G ⁇ b> 1 which is a part that becomes the strip glass film G as a product.
  • the non-effective part G2 which is a part to be discarded.
  • the band-shaped glass film G is glass formed by an overflow downdraw method, and has ineffective portions G2 including ear portions Gm at both ends in the width direction, and an effective portion G1 between the ineffective portions G2.
  • the belt-shaped glass film G is cut along the planned cutting line X that becomes the boundary between the effective portion G1 and the ineffective portion G2.
  • the effective portion G1 after being divided from the ineffective portion G2 is overlapped with the protective sheet, and then wound around the core in a roll shape to form a glass roll.
  • the ineffective portion G2 after being divided from the effective portion G1 is separated from the conveying path of the effective portion G1 and discarded.
  • the thickness t of the strip-shaped glass film G to be cut is preferably 0.0001 m (100 ⁇ m) or less, and more preferably 0.00005 m (50 ⁇ m) or less.
  • the density ⁇ of the ribbon film G preferably in the range of 2300kg / m 3 ⁇ 2600kg / m 3, and still more preferably in the range of 2350kg / m 3 ⁇ 2500kg / m 3.
  • belt-shaped glass film G is shape
  • the composition of the strip-shaped glass film is not particularly limited, but in the present embodiment, alkali-free glass is targeted for cutting.
  • the cutting of the glass ribbon G is performed by irradiating the laser glass L along the planned cutting line X to the glass ribbon G transported in the longitudinal direction in a flat position to melt the glass ribbon G. To do.
  • the strip-shaped glass film G is transported at a transport speed V on the transport path using a transport device (for example, a belt conveyor).
  • a transport device for example, a belt conveyor.
  • the laser L irradiated to the belt-shaped glass film G is irradiated from a laser irradiator 1 that is fixedly installed as shown in FIG.
  • the irradiation spot Ls of the laser L formed on the strip glass film G (on the planned cutting line X) and the strip glass film G are relatively moved at a relative movement speed equal to the transport speed V.
  • the focal point Lf of the laser L emitted from the laser irradiator 1 is set so as to be within the range of the thickness t of the strip glass film G.
  • the conveying speed V of the glass strip G is preferably in the range of 0.100 m / s to 0.530 m / s, and preferably in the range of 0.130 m / s to 0.500 m / s. Is more preferable.
  • the output P of the laser L is preferably 30 W or more, and more preferably 50 W or more.
  • the output P of the laser L is preferably 250 W or less, and more preferably 200 W or less.
  • the width w of the gap formed between the melted ends G1a and G2a formed opposite to each other as the belt-shaped glass film G is melted.
  • the type of laser L to be irradiated is not particularly limited, and a CO 2 laser, an excimer laser, a copper vapor deposition laser, a YAG laser, or the like can be used. In this embodiment, a CO 2 laser is used. is doing.
  • the output of the laser L is P [W]
  • the relative movement speed between the strip-shaped glass film G and the irradiation spot Ls of the laser L formed on the strip-shaped glass film G (in this embodiment, V [m / s], the thickness of the strip glass film G is t [m]
  • the width of the gap formed between the fusing ends G1a and G2a is w [m].
  • the density of the band-shaped glass film G is ⁇ [kg / m 3 ]
  • the dimensionless number Z calculated from the formula [1] is 5.0 ⁇ 10 6 to 3.0 ⁇ 10 8 .
  • the strip-shaped glass film G is melted under conditions that fall within the range.
  • the band-shaped glass film G is divided into an effective portion G1 and an ineffective portion G2.
  • the fusing end portions G1a and G2a on the effective portion G1 side and the non-effective portion G2 side facing each other are sequentially formed.
  • both fusing edge part G1a and G2a will be in the state heated with the heat
  • both fusing end portions G1a and G2a are peeled off and removed from the effective portion G1 and the ineffective portion G2, respectively, as shown in FIG.
  • the strain generated in the effective portion G1 of the belt-shaped glass film G due to the heating by the irradiation of the laser L can be removed along with the peeling of the fusing end portion G1a, and the effective portion G1 without distortion is obtained.
  • a strip glass film is formed under 15 different conditions (conditions of Example 11 and Comparative Example 4). It cut
  • both the melt-cut ends are formed into filamentous glass while the strip-shaped glass film is melted in the longitudinal direction to form both melt-cut ends facing each other.

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Abstract

帯状ガラスフィルムＧの長手方向に沿ってレーザーＬを照射することで、これを溶断して相互に対向する両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａを形成しつつ、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａをそれぞれ糸状ガラスＧｔとして剥離させて除去するに際し、レーザーＬの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムＧとレーザーＬの照射スポットＬｓとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムＧの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの相互間の隙間の幅をｗ［ｍ］、 帯状ガラスフィルムＧの密度をρ［ｋｇ／ｍ3］として、［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０6～３．０×１０8 の範囲内となる条件の下で、帯状ガラスフィルムＧを溶断するようにした。［数１］Ｚ＝Ｐ／（９．８０６６５×Ｖ3×ｔ×ｗ×ρ）

Description

帯状ガラスフィルムの切断方法
　本発明は、帯状ガラスフィルムを長手方向に沿って切断するための方法に関する。
　近年、急速に普及しているスマートフォンやタブレット型ＰＣ等のモバイル端末は、薄型、軽量であることが求められるため、これらの端末に組み込まれるガラス基板においても、必然的に薄板化への要請が高まっているのが現状である。このような現状の下、フィルム状にまで薄板化（例えば、厚みが３００μｍ以下）されたガラスフィルムが開発、製造されるに至っている。
　通常、ガラスフィルムの製造工程には、これの元となる帯状ガラスフィルムを長手方向に沿って切断する切断工程が含まれる。この切断工程では、ダウンドロー法等によって成形された帯状ガラスフィルムを長手方向に搬送しつつ、帯状ガラスフィルムの幅方向両端に位置する非有効部（耳部を含んだ部位）を切断して除去する。これにより、切断工程の実行後には、製品となる部位である有効部のみが残存した帯状ガラスフィルムが得られる。ここで、切断工程の実行に利用される切断手法としては、例えば、レーザー割断法やレーザー溶断法等を挙げることができるが、この他、特許文献１に開示された切断手法を利用することにより、切断工程を実行することも可能である。
　同文献に開示された切断手法では、所定の方向に搬送中のガラス基板にレーザーを照射することで、ガラス基板を溶断して相互に対向する両溶断端部（同文献では周辺部）を形成する。さらに、レーザーの照射による加熱後、冷却に伴ってガラス基板に発生した残留応力により、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラス（同文献では析出物）として溶断後のガラス基板から剥離させて除去する。
　同手法を上記の切断工程に利用すれば、帯状ガラスフィルムの長手方向に沿った溶断に伴って順次に形成される有効部側および非有効部側の対向した両溶断端部が、それぞれ糸状ガラスとして剥離していく。これにより、レーザーの照射による加熱で帯状ガラスフィルムの有効部に生じた歪を溶断端部の剥離に伴って除去することができ、切断工程の実行後には、歪のない帯状ガラスフィルムを得られる利点がある。
国際公開第２０１４／００２６８５号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された切断手法を帯状ガラスフィルムの切断工程の実行に利用した場合には、上述のような利点が得られる一方で、以下のような未だ解決すべき問題が発生している。
　すなわち、同手法では、溶断端部の剥離を途切れなく連続的に発生させることが難しく、溶断端部の剥離が断続的にしか生じない状態に陥りやすい問題がある。そして、剥離が断続的に生じた場合には、切断工程の実行後に得られる帯状ガラスフィルム（有効部のみが残存した帯状ガラスフィルム）における幅方向端面の直線度が不可避的に悪化してしまう。その結果、この帯状ガラスフィルムを元に製造されるガラスフィルムの品質を低下させてしまう不具合があった。そのため、溶断端部の剥離の途切れを防止できる技術の確立が期待されているのが現状であった。
　上記の事情に鑑みなされた本発明は、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することを技術的な課題とする。
　本発明者らは、鋭意研究の結果、溶断時における帯状ガラスフィルムの除去量と、溶断後に帯状ガラスフィルムに残存する残留応力とが、強い相関を示し、安定した糸状ガラスの剥離に影響を及ぼすことの知見を得た。帯状ガラスフィルムの溶断時の実際の除去量は、帯状ガラスフィルムの搬送速度とレーザーの出力とも関係し、安定した糸状ガラスの剥離の継続のためには、これらのパラメータが密接に関わりあっていることの知見を得て、本発明に至った。
　上記の課題を解決するために創案された本発明は、帯状ガラスフィルムの長手方向に沿ってレーザーを照射することで、帯状ガラスフィルムを溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして溶断後の帯状ガラスフィルムから剥離させて除去する帯状ガラスフィルムの切断方法であって、レーザーの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムと、帯状ガラスフィルム上に形成されたレーザーの照射スポットとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部の相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、帯状ガラスフィルムの密度をρ［ｋｇ／ｍ3］としたとき、［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０6～３．０×１０8の範囲内となる条件の下で、帯状ガラスフィルムを溶断することに特徴付けられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本発明に係る帯状ガラスフィルムの切断方法によれば、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することが可能となる。
本発明の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法を示す平面図である。 図１におけるＡ－Ａ断面を示す縦断正面図である。 図１におけるＢ－Ｂ断面を示す縦断正面図である。 図１におけるＣ－Ｃ断面を示す縦断正面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法について、添付の図面を参照して説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法では、帯状ガラスフィルムＧを長手方向に沿って切断することで、当該帯状ガラスフィルムＧを製品となる部位である有効部Ｇ１と、廃棄される部位である非有効部Ｇ２とに分断する。
　帯状ガラスフィルムＧは、オーバーフローダウンドロー法により成形したガラスであり、幅方向の両端にそれぞれ耳部Ｇｍを含んだ非有効部Ｇ２を有すると共に、両非有効部Ｇ２の相互間に有効部Ｇ１を有する。本実施形態においては、これら有効部Ｇ１と非有効部Ｇ２との境界となる切断予定線Ｘに沿って帯状ガラスフィルムＧを切断する。なお、非有効部Ｇ２と分断された後の有効部Ｇ１は、保護シートと重ね合わせた後、巻芯の周りにロール状に巻き取ってガラスロールとする。一方、有効部Ｇ１と分断された後の非有効部Ｇ２は、有効部Ｇ１の搬送経路から離脱させて廃棄する。
　ここで、切断の対象となる帯状ガラスフィルムＧの厚みｔは、０．０００１ｍ（１００μｍ）以下とすることが好ましく、０．００００５ｍ（５０μｍ）以下とすることが更に好ましい。また、帯状ガラスフィルムＧの密度ρは、２３００ｋｇ／ｍ3～２６００ｋｇ／ｍ3の範囲内とすることが好ましく、２３５０ｋｇ／ｍ3～２５００ｋｇ／ｍ3の範囲内とすることが更に好ましい。なお、本実施形態では、帯状ガラスフィルムＧをオーバーフローダウンドロー法により成形しているが、この他、スロットダウンドロー法、リドロー法、フロート法等により成形した帯状ガラスフィルムＧを切断の対象としてもよい。また、帯状ガラスフィルムの組成は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、無アルカリガラスを切断の対象としている。
　帯状ガラスフィルムＧの切断は、平置き姿勢で長手方向に搬送される帯状ガラスフィルムＧに対して、切断予定線Ｘに沿ってレーザーＬを照射することにより、帯状ガラスフィルムＧを溶断して実行する。
　帯状ガラスフィルムＧは、搬送装置（例えば、ベルトコンベア等）を用いて搬送経路上を搬送速度Ｖで搬送している。これに対し、帯状ガラスフィルムＧに照射されるレーザーＬは、図２に示すように、固定して設置されたレーザー照射器１から照射している。これにより、帯状ガラスフィルムＧ上（切断予定線Ｘ上）に形成されたレーザーＬの照射スポットＬｓと、帯状ガラスフィルムＧとが、搬送速度Ｖに等しい相対移動速度で相対移動している。なお、レーザー照射器１から照射されるレーザーＬの焦点Ｌｆは、帯状ガラスフィルムＧの厚みｔの範囲内に収まるように設定している。
　ここで、帯状ガラスフィルムＧの搬送速度Ｖは、０．１００ｍ／ｓ～０．５３０ｍ／ｓの範囲内とすることが好ましく、０．１３０ｍ／ｓ～０．５００ｍ／ｓの範囲内とすることが更に好ましい。また、レーザーＬの出力Ｐは、３０Ｗ以上とすることが好ましく、５０Ｗ以上とすることが更に好ましい。一方、レーザーＬの出力Ｐは、２５０Ｗ以下とすることが好ましく、２００Ｗ以下とすることが更に好ましい。加えて、図３に示すように、帯状ガラスフィルムＧの溶断に伴って相互に対向して形成される両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａについて、これらの相互間に形成される隙間の幅ｗは、０．００００５ｍ（５０μｍ）～０．０００２ｍ（２００μｍ）の範囲内となるようにすることが好ましく、０．００００８ｍ（８０μｍ）～０．０００１５ｍ（１５０μｍ）の範囲内となるようにすることが更に好ましい。なお、照射するレーザーＬの種類は、特に限定されるものではなく、ＣＯ2レーザー、エキシマレーザー、銅蒸着レーザー、ＹＡＧレーザー等を使用することができるが、本実施形態では、ＣＯ2レーザーを使用している。
　以下、帯状ガラスフィルムＧの切断方法の具体的な態様について説明する。
　この帯状ガラスフィルムの切断方法では、レーザーＬの出力をＰ［Ｗ］、帯状ガラスフィルムＧと、帯状ガラスフィルムＧ上に形成されたレーザーＬの照射スポットＬｓとの相対移動速度（本実施形態では上記の搬送速度Ｖに等しい）をＶ［ｍ／ｓ］、帯状ガラスフィルムＧの厚みをｔ［ｍ］、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、帯状ガラスフィルムＧの密度をρ［ｋｇ／ｍ3］としたとき、［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０6～３．０×１０8の範囲内となる条件の下で、帯状ガラスフィルムＧを溶断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このようにした場合、図２に示すように、帯状ガラスフィルムＧの切断予定線Ｘに沿ってレーザーＬを照射すると、まず、照射部で溶融ガラスが生成されると共に、溶融ガラスが除去されることで、図３に示すように、帯状ガラスフィルムＧが有効部Ｇ１と非有効部Ｇ２とに分断される。これにより、相互に対向する有効部Ｇ１側および非有効部Ｇ２側の両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａが順次に形成されていく。
　なお、両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａの周辺部は、レーザーＬの熱で加熱された状態となるが、加熱された後、それぞれ搬送経路の下流側に搬送されながら自然冷却により冷却されていく。これに伴って、分断された有効部Ｇ１および非有効部Ｇ２の各々において、溶断端部Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）に隣接する部位（図３に斜線を入れて示す部位）では、引張応力（残留応力）が発生した状態となる。
　この引張応力によって両溶断端部Ｇ１ａ，Ｇ２ａが、図４に示すように、それぞれ有効部Ｇ１および非有効部Ｇ２から糸状ガラスＧｔとして剥離して除去されていく。その結果、レーザーＬの照射による加熱で帯状ガラスフィルムＧの有効部Ｇ１に生じた歪を溶断端部Ｇ１ａの剥離に伴って除去することができ、歪のない有効部Ｇ１が得られる。
　本発明の実施例として、上記の実施形態に係る帯状ガラスフィルムの切断方法と同様の態様により、相互に異なる１５の条件（実施例１１条件、比較例４条件）の下で、帯状ガラスフィルムを切断して有効部と非有効部とに分断した。そして、分断後の帯状ガラスフィルム（有効部のみでなる帯状ガラスフィルム）における幅方向端面の直線度の良否について検証を行った。
　実施例１～実施例１１、及び、比較例１～比較例４におけるＰ［Ｗ］、Ｖ［ｍ／ｓ］、ｔ［ｍ］、ｗ［ｍ］、ρ［ｋｇ／ｍ3］の値、及び、これらの値から上記の［数１］式で算出される無次元数Ｚの値は、下記の表１に示すとおりである。また、表１の「評価」の項目において、「○」とは、分断後における帯状ガラスフィルムの幅方向端面の直線度が良好であることを表し、「×」とは、幅方向端面の直線度が不良、若しくは、分断を安定して継続させること自体が不可能であったことを表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１に示す結果から、実施例１～実施例１１では、分断後における帯状ガラスフィルムの幅方向端面の直線度が良好であったことが分かる。このような結果が得られたのは、溶断端部の剥離を途切れなく連続的に発生させることができたためと想定される。これに対し、比較例１および比較例３では、溶断端部の剥離が断続的に発生すると共に、幅方向端面の直線度が不良なものとなった。また、比較例２および比較例４では、帯状ガラスフィルムの分断を安定して継続させること自体が不可能であった（切断不良が生じた）。
　以上の結果から、本発明に係る帯状ガラスフィルムの切断方法によれば、帯状ガラスフィルムを長手方向に溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして剥離させて除去するに際し、剥離の途切れを防止することが可能となるものと推認される。
　Ｇ　　　　　帯状ガラスフィルム
　Ｇ１ａ　　　溶断端部
　Ｇ２ａ　　　溶断端部
　Ｇｔ　　　　糸状ガラス
　Ｌ　　　　　レーザー
　Ｌｓ　　　　照射スポット
　Ｖ　　　　　搬送速度
　ｔ　　　　　厚み
　ｗ　　　　　幅
　ρ　　　　　密度

Claims (1)

  1. 　帯状ガラスフィルムの長手方向に沿ってレーザーを照射することで、該帯状ガラスフィルムを溶断して相互に対向する両溶断端部を形成しつつ、該両溶断端部をそれぞれ糸状ガラスとして溶断後の帯状ガラスフィルムから剥離させて除去する帯状ガラスフィルムの切断方法であって、
    　前記レーザーの出力をＰ［Ｗ］、
    　前記帯状ガラスフィルムと、該帯状ガラスフィルム上に形成された前記レーザーの照射スポットとの相対移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、
    　前記帯状ガラスフィルムの厚みをｔ［ｍ］、
    　前記両溶断端部の相互間に形成される隙間の幅をｗ［ｍ］、
    　前記帯状ガラスフィルムの密度をρ［ｋｇ／ｍ3］としたとき、
    　［数１］式から算出される無次元数Ｚの値が、５．０×１０6～３．０×１０8の範囲内となる条件の下で、前記帯状ガラスフィルムを溶断することを特徴とする帯状ガラスフィルムの切断方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
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