JP2016166097A - フレキシブルガラスのロールおよびその巻取り方法 - Google Patents

フレキシブルガラスのロールおよびその巻取り方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ガラスリボンを巻き取ると、巻かれたロールに横方向の力が生じ、そのため巻回されたロールの側壁が真っ直ぐではなく傾斜した状態になる。【解決手段】０．３ｍｍ以下の厚さを有するガラスリボン（２０）のロール（１０）であって、厚さ方向に柔軟な材料の中間膜（４０）が、このガラスリボンとともに巻回される。中間膜の特性が、ロールに形成される横方向のずれ（９）を最小にするように選択される。例えば、中間膜とガラスリボンとの間の静摩擦係数を、３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）としてもよい。他の特性として、中間膜の幅、厚さ、およびコンプライアンスを挙げることができる。さらに、ガラスリボンを巻き取る方法が開示され、例えばウェブ張力およびロール層間圧力などのロール巻回パラメータが、横方向のずれを最小にするように選択される。【選択図】図２

Description

関連出願の説明
本出願は、２０１０年５月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／３４９，４３８号の優先権を主張するものである。
本発明は、フレキシブルガラスのロールと、このガラスを巻き取る方法に関する。より具体的には、本発明は、中間膜とともに巻回されるフレキシブルガラスリボンのロールと、これらをともに巻き取る方法に関する。
連続したリボンとして成形されたガラスは、典型的には冷却されて固化するとすぐにシートに分割される。近年の製品動向―例えば、電子ペーパー（ｅＰａｐｅｒ）の前面基板や、光起電モジュール、タッチセンサ、固体照明、および電子装置などの保護カバーシート―から、より一層薄いガラスを要求する声が高まっている。しかしながら、ガラスの厚さが減少し続けると、そのシートはより曲がり易くなる。こういったことにより、処理の観点からの課題が、特に厚さ０．３ｍｍ以下のガラスで生じている。したがって、処理を容易にする手法として、薄いガラスの巻取りが試みられてきた。しかしガラスにはいくつかの特有の特徴が存在し、これが巻取り作業を実施する際に、その成功を困難にする課題を生み出している。第１に、ガラスのエッジに「ビード」が形成されると、ビードの厚さは両エッジ間の一定厚さのエリアよりも大幅に厚いものとなる。第２に、ガラスは表面の欠陥に極めて敏感である。表面の欠陥は応力点を生成し、この応力点によりクラックが生じて破損に繋がる。すなわち、材料が巻かれたロールでは典型的であるが、ガラス自体の表面と表面とを直接接触させることは薦められない。これら２つの特性による課題は、巻回時にガラスリボンの層間に種々の間紙材料を使用することで既に対処されている。
第３に、本開示の発明者らが気付いたことであって、本発明者らが知っている限りにおいて現時点まで―薄い、すなわち厚さ０．３ｍｍ以下のガラスリボンの巻取りへのその影響に関して―対処されないままとなっているものは、成形プロセスが、ガラスリボンの幅に亘る厚さの違い、および／または反り（２つのエッジビード間での冷却の差により生じる一方向の連続した湾曲）を生じさせ得るということである。リボンの横断方向において厚さが異なる、および／または反りを有する、ガラスリボンを巻き取ると、巻かれたロールに横方向の力が生じ、そのため巻回されたロールの側壁が真っ直ぐではなく傾斜した状態になる。いくつかの事例では、側壁が傾斜していると、巻回されるスプールのフランジにガラスリボンが接触することに繋がり得、これによりガラスリボンを損傷する危険がある。さらに、スプールの側壁が傾斜していると、このロールを解いて連続する製造プロセスでガラスリボンを使用する際に処理が困難になる。したがって、真っ直ぐな側壁を有した、ガラスリボンを巻回したロールが必要である。
真っ直ぐな側壁を有した、ガラスリボンを巻回したロールを形成するために、本発明者らは、リボンの横断方向における厚さの違いおよび／または反りの影響を、とりわけ間紙材料および巻取り条件を適切に選択することで弱めることができることを見出した。
いくつかの該当するこの間紙材料の特性は、巻回されるガラスリボンとの摩擦係数、ガラスリボンに対するこの中間膜の幅、コンプライアンス、および厚さである。第１に、巻回されるガラスリボンとの間で十分な摩擦係数を有する間紙材料を選択することによって、厚さの違いおよび／または反りにより生じる力に抵抗する力を与える助けとなる。さらに、摩擦係数が十分であれば、続く処理の際に、以下で論じるようにロール内の層間圧力が非常に低いロールであっても、ロールが完全な状態を維持する助けとなる。より具体的には、中間膜とガラスリボンとの間の有益な静摩擦係数は、約３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）、別のものは約３．０から約４．６（鉛直力０．５Ｎで測定）、さらに別のものは約３．４から約４．２（鉛直力０．５Ｎで測定）であることが分かった。第２に、ガラスリボン幅よりも狭い幅を有する中間膜によれば、中間膜とガラスリボンとの間の接触を、厚さの変動が小さいガラスリボンの中心エリアで生じさせることができる。さらに、このような相対幅であれば、ガラスリボンはその縦軸に関していくらか自由に旋回することができる。こういった旋回は、ガラスリボンの反りの影響で生じることがある。第３に、ガラスリボンの中心部分に存在し得る任意の厚さの違いを吸収するために、中間膜は厚さ方向に柔軟であるべきであり、すなわち、圧縮されたときに中間膜はそれに合わせていくらかの弾力性を有するべきである。中間膜材料の適切な剛性は、約２８．１４Ｎ／ｍｍ以下、または約２７．１２Ｎ／ｍｍ以下、あるいは約２６．１Ｎ／ｍｍ以下であることが見出された。なお、これら全ての範囲の下限は０超であった。上記の剛性を得るために、中間膜を、例えばポリエチレンフォーム（オープンセルまたはクローズドセル）、段ボール紙材料、あるいはエンボス面またはテクスチャ面を有する軟質ポリビニル材料シートから形成してもよい。第４に、ビードをエッジに有するガラスリボンを巻回する場合には、中間膜が以下で論じるような巻取り条件下で圧縮されたときにビードが互いに接触することのないよう、中間膜は十分な厚さを有するように選択される。ビードを有するガラスリボンを巻き取る能力は、ガラスリボンの製造を容易にする。
いくつかの該当する巻取り条件は、ウェブ張力と、ロールの層間圧力である。より具体的には、典型的なウェブ巻回の処理パラメータである、１〜２ポンド／リニアインチ（０．１７９から０．３５７ｋｇ／ｃｍ）のウェブ張力、および１５〜５０ポンド／平方インチ（１．０５４から３．５１５ｋｇ／ｃｍ2）の層間圧力とすると、これを薄いガラスリボンで用いたときにロールに傾斜した側壁が生成されることを本発明者らは見出した。さらに本発明者らは、従来の常識に反し、ウェブ張力および層間圧力が増加すると実際には側壁の特性を悪化させることを見出した。意外なことであるが、低いウェブ張力を用いると、および低い層間圧力を用いると、より真っ直ぐな側壁がロールに生成されることが本発明者らにより見出された。より具体的には、ウェブ張力が０ポンド／リニアインチ（０ｋｇ／ｃｍ）超かつ０．２５ポンド／リニアインチ（０．０４５ｋｇ／ｃｍ）以下であるときに、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。さらに、ロールの層間圧力が１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2） 以下かつ０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超であるときに、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。ロールの層間圧力が別の値、すなわち７ポンド／平方インチ（０．４９２ｋｇ／ｃｍ2） 以下かつ０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超であるときにも、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。さらに、中間膜とガラスリボンとの間の上記摩擦係数が、このように異常に低いウェブ張力およびロール層間圧力の使用を助けた。さらに、層間圧力が過度に低いことおよび／または摩擦係数が過度に低いことの組み合わせによって中間膜の摩擦が十分でない場合には、連続的な巻き付けが互いの上で横方向にスライドして、望ましくない「テレスコープ型の」側壁が生成される可能性がある。
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは書かれた説明や添付の図面で例示したように本発明を実施することにより認識されるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明の例示であり、請求される本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものであることを理解されたい。
添付の図面は、本発明の原理のさらなる理解を提供するために含まれ、また本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその記述とともに、本発明の原理および動作を、例を用いて説明するのに役立つ。本書および本図面において開示された本発明の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用することができることを理解されたい。限定しない例として、本発明の種々の特徴を、以下の態様に明記するように互いに組み合わせてもよい。
第１の態様によれば、ガラスリボンのロールが提供され、このガラスリボンのロールは、
ガラスリボンと、
ガラスリボンとともに巻回される中間膜であって、このときガラスリボンが０．３ｍｍ以下の厚さを有するものである、中間膜とを含み、
中間膜とガラスリボンとの間の静摩擦係数が、３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）であることを特徴とする。
第２の態様によれば、態様１または態様３１記載のロールが提供され、ここで静摩擦係数は３．０から４．６まで（鉛直力０．５Ｎで測定）である。
第３の態様によれば、態様１または態様３１記載のロールが提供され、ここで静摩擦係数は３．４から４．２まで（鉛直力０．５Ｎで測定）である。
第４の態様によれば、態様１〜３または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜の剛性は２８．１４Ｎ／ｍｍ以下である。
第５の態様によれば、態様１〜３または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜の剛性は２７．１２Ｎ／ｍｍ以下である。
第６の態様によれば、態様１〜３または３１いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜の剛性は２６．１Ｎ／ｍｍ以下である。
第７の態様によれば、態様１〜６いずれか１項記載のロールが提供され、ここでガラスリボンの連続層間の圧力は１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2） 以下である。
第８の態様によれば、態様１〜７または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ロールが最大１５０以上の層のガラスリボンを含むときでさえ、ガラスリボンの最内層とガラスリボンの最外層との間の横方向のずれが１．６ｍｍ以下となるように、中間膜およびガラスリボンが巻回されることを特徴とする。
第９の態様によれば、態様１〜８または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜は第１部分と第２部分とを含み、この第１部分および第２部分は、互いに一定距離離れて配置されかつガラスリボンの中心から±１０％以内を中心とした幅を有するものであり、
このときガラスリボンが外側端部部分を有し、さらに、
この外側端部部分上に中間膜が配置されていないことを特徴とする。
第１０の態様によれば、態様１〜８または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜が第１の幅を有し、ガラスリボンが第２の幅と外側端部部分とを有し、
このとき第１の幅が第２の幅未満であり、さらに、
外側端部部分上に中間膜が配置されていないことを特徴とする。
第１１の態様によれば、態様１〜１０または３１〜３６いずれか１項記載のロールが提供され、ここでガラスリボンはそのエッジの１つにビードを含む。
第１２の態様によれば、態様１１記載のロールが提供され、ここで中間膜は、７０ｋＰａ（１０ｐｓｉ）までのロール巻回圧力で圧縮されたときにある厚さを有し、かつビードが厚さを有するものであり、さらに中間膜の前記ある厚さが、ビードの厚さとリボンの厚さの差よりも厚いことを特徴とする。
第１３の態様によれば、態様１〜１２いずれか１項記載のロールが提供され、ここで中間膜はポリエチレンフォームを含む。
第１４の態様によれば、態様１〜１３いずれか１項記載のロールが提供され、ガラスリボンおよび中間膜をその周りに巻回する、芯をさらに含む。
第１５の態様によれば、ガラスリボンを巻回する方法が提供され、この方法は、
中間膜をガラスリボンとともに巻回するステップであって、このガラスリボンが０．３ｍｍ以下の厚さを有するものであるステップ、を含み、
中間膜とガラスリボンとの間の静摩擦係数が、３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）であることを特徴とする。
第１６の態様によれば、態様１５記載の方法が提供され、ここで静摩擦係数は３．０から４．６まで（鉛直力０．５Ｎで測定）である。
第１７の態様によれば、態様１５記載の方法が提供され、ここで静摩擦係数は３．４から４．２まで（鉛直力０．５Ｎで測定）である。
第１８の態様によれば、態様１５〜１７いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜の剛性は２８．１４Ｎ／ｍｍ以下である。
第１９の態様によれば、態様１５〜１７いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜の剛性は２７．１２Ｎ／ｍｍ以下である。
第２０の態様によれば、態様１５〜１７いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜の剛性は２６．１Ｎ／ｍｍ以下である。
第２１の態様によれば、態様１５〜２０いずれか１項記載の方法が提供され、ここで巻回するステップは、ガラスリボンの連続層間に生じる圧力が０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように実行される。
第２２の態様によれば、態様１５〜２１いずれか１項記載の方法が提供され、ここで巻回するステップは、ガラスリボンの連続層間に生じる圧力が０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ７ポンド／平方インチ（０．４９２ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように実行される。
第２３の態様によれば、態様１５〜２２いずれか１項記載の方法が提供され、ここで巻回するステップは、０ポンド／リニアインチ（０ｋｇ／ｃｍ）超かつ０．２５ポンド／リニアインチ（０．０４５ｋｇ／ｃｍ）以下のガラスリボンのウェブ張力で実行される。
第２４の態様によれば、態様１５〜２３いずれか１項記載の方法が提供され、このとき巻回するステップは、ガラスリボンが最内層と最外層の間に配置され、この最内層と最外層との間の横方向のずれが、最大約１５０以上の層のガラスリボン２０、例えば、２層超、３層超、４層超、５層超、６層超、７層超、８層超、９層超、１０層超、１５層超、２０層超、３０層超、４０層超、５０層超、６０層超、７０層超、８０層超、９０層超、１００層超、１１０層超、１２０層超、１３０層超、１４０層超、１〜１５０層、２〜１５０層、３〜１５０層、４〜１５０層、５〜１５０層、６〜１５０層、７〜１５０層、８〜１５０層、９〜１５０層、１０〜１５０層、１５〜１５０層、２０〜１５０層、３０〜１５０層、４０〜１５０層、５０〜１５０層、６０〜１５０層、７０〜１５０層、８０〜１５０層、９０〜１５０層、１００〜１５０層、１１０〜１５０層、１２０〜１５０層、１３０〜１５０層、または１４０〜１５０層のガラスリボン２０を含むロールでも、１．６ｍｍ以下となるように実行される。
第２５の態様によれば、態様１５〜２４いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜は第１部分と第２部分とを含み、この第１部分および第２部分は、互いに一定距離離れて配置されかつガラスリボンの中心から±１０％以内を中心とした幅を有するものであり、
このときガラスリボンが外側端部部分を有し、さらに、
この外側端部部分上に中間膜が配置されていないことを特徴とする。
第２６の態様によれば、態様１５〜２４いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜が第１の幅を有し、ガラスリボンが第２の幅と外側端部部分とを有し、
このとき第１の幅が第２の幅未満であり、さらに、
外側端部部分上に中間膜が配置されていないことを特徴とする。
第２７の態様によれば、態様１５〜２６いずれか１項記載の方法が提供され、ここでガラスリボンはそのエッジの１つにビードを含む。
第２８の態様によれば、態様２７記載の方法が提供され、ここで中間膜は、７０ｋＰａ（１０ｐｓｉ）までのロール巻回圧力で圧縮されたときにある厚さを有し、かつビードが厚さを有するものであり、さらに中間膜の前記ある厚さが、ビードの厚さとリボンの厚さの差よりも厚いことを特徴とする。
第２９の態様によれば、態様１５〜２８いずれか１項記載の方法が提供され、ここで中間膜はポリエチレンフォームを含む。
第３０の態様によれば、態様１５〜２９いずれか１項記載の方法が提供され、ここで巻回するステップは、ガラスリボンと中間膜とを芯の周りに巻回するステップを含む。
第３１の態様によれば、材料のロールが提供され、このロールはガラスリボンとともに巻回される間挿材料を含み、ロールの層間圧力が、１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2）以下であり、かつ０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超であることを特徴とする。
第３２の態様によれば、態様３１記載の材料のロールが提供され、ロールの層間圧力が、７ポンド／平方インチ（０．４９２ｋｇ／ｃｍ2）以下であり、かつ０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超であることを特徴とする。
第３３の態様によれば、態様３１または態様３２記載の材料のロールが提供され、ここで間挿材料は厚さ方向に柔軟なものである。
第３４の態様によれば、態様３３記載の材料のロールが提供され、ここで間挿材料はポリエチレンフォームである。
第３５の態様によれば、態様３１〜３４いずれか１項記載の材料のロールが提供され、ここで層間のロール圧はロールを通じて略一定である。
第３６の態様によれば、態様３１〜３５いずれか１項記載の材料のロールが提供され、ここでガラスリボンの厚さは０．３ｍｍ以下である。
ロール巻回プロセスの概略図 図１の線２−２に沿った、ガラスリボンおよび中間膜材料のロールの概略断面図 図１のロールの概略上面図 図２に示したものに類似している、ガラスリボンおよび中間膜のロールの概略断面図 図２に示したものに類似している、別の実施形態によるガラスリボンおよび中間膜材料のロールの概略断面図 図２に示したものに類似している、別の実施形態によるガラスリボンおよび中間膜材料のロールの概略断面図
以下の詳細な説明においては、説明のためであって限定するものではないが、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本発明の種々の原理の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得たことのある通常の当業者には、本発明をここで開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の種々の原理の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は類似の要素を示す。
本書では範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。範囲がこのように表現されるとき、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までというのは、別の実施形態が含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表されるとき、その特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連でも重要であるし、また他方の端点と無関係に重要でもあることをさらに理解されたい。
本書で使われる、例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部などの、方向を示す用語は、単に描かれている図を基準にしたものであって、絶対的な向きの意味を含むと意図されたものではない。
他に明確に述べられていなければ、本書に明記されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることを全く意図していない。したがって、方法の請求項においてそのステップが続いていく順序を実際に説明していない場合、あるいは請求項または説明の中でステップが特定の順序に限定されると具体的に述べられていない場合には、順序が推測されることはどの点においても全く意図されていない。これは、ステップまたは動作フローの配置に関する論理の問題、文法構成または句読点から導かれる明白な意味、本明細書内で説明される実施形態の数または種類を含めた、全ての可能性のある明示されていない解釈の原則として適用される。
本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含むものとする。すなわち、例えばある「構成要素」に言及したときには、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこの構成要素を有する態様を含む。
図１は、ガラスリボン２０を巻き取るプロセスの概略図である。ガラスリボン２０は―例えば、ダウンドロー法、フュージョンドロー法、アップドロー法、スロットドロー法、またはフロート法などの任意の適切な方法で生成された後―方向１１に回転しているロール１０へと方向１に沿って供給される。同時に、中間膜材料４０が方向３に回転しているロール２から解かれ、方向４に沿って供給される。中間膜４０は、ガイドローラ１６によってロール１０に対して位置付けられる。一態様によれば、中間膜４０が芯１２（図２参照）の周りに１回以上巻回されてから、ガラスリボン２０は中間膜４０の連続層間のニップ６に供給される。別の態様によれば、ガラスリボン２０が芯１２の周りに巻回された後に、中間膜４０がガラスリボン２０の連続層間のニップに供給されるが、前者の態様の方が好ましい。いずれの事例でも、ガラスリボン２０と中間膜４０は共に巻回されて、芯１２の周りのロール１０を形成する。芯１２はロール１０内に残したままとしてもよいし、これから取り除いてもよい。芯１２をロール１０内に残す場合には、最内層を（中間膜材料またはガラスリボンのいずれであっても）芯１２に付着させてもよい。芯１２をロール１０内に保持する場合、中間膜材料４０を芯１２に付着させると、続くプロセスステップにおいてロールを解く際に、巻かれたガラス／中間膜の束全体が横にシフトしてしまうことを防ぐ助けになる。
ロール１０の断面を図２に示す。これは図１の線２−２に沿った図であるが、図をより明瞭にするために最上部の中間膜を省いている。図２に見られるように、ロール１０は、ガラスリボン２０と、中間膜４０と、さらに随意的に芯１２を含み、芯１２の周りにガラスリボン２０および中間膜４０が巻回されている。芯１２が存在する場合には、この芯１２は、中心縦軸１３と芯１２の幅方向の中心軸１４とを含む。
ガラスリボン２０は、最内層２１、中間層２３、および最外層２５の状態で配置される。３層のみを図示したが、層２１および２５の間には任意の適切な数（０を含む）の中間層２３を設けてもよい。ガラスリボン２０は厚さ２６と幅２４を有し、厚さ２６は約５０μｍから約３００μｍまでとし得る。ガラスリボン２０は、成形プロセスによって最も厚さの変動が生じる可能性の高い、外側端部部分２８をさらに含む。さらに、ガラスリボンはエッジ２０４を含み、これは形成されたままの状態のエッジでもよいし、あるいは切断されたエッジでもよい。さらに、ガラスリボンの最内層２１と最外層２５との間には、横方向のずれ９が存在している。横方向のずれ９は、ガラスリボン２０の任意の２つの隣接した層間にも存在し得る。さらに、図３に示したように、ガラスリボン２０は中心縦軸２２を含む。
図２に示したように、一態様によれば、中間膜材料４０は距離４５だけ離れた第１ストリップ４１および第２ストリップ４３として形成される。中間膜４０は、１つの層におけるストリップ４１、４３の外側エッジ４４間にあたる、全体幅４２を有している。さらに、中間膜４０は厚さ４６を有する。
反り（例えば成形プロセス中に２つのエッジビード間の冷却が異なることにより生じる、一方向における連続的な湾曲）の影響について図３を参照して説明する。図３はロール１０の上面図である（説明を容易にするため、中間膜４０を除いて示す）。ここでの詳解を簡単にするため、反りがロール１０の横方向のずれに影響を与える唯一の要素であると仮定する。芯１２を中心縦軸１３に関して回転させると、ガラスリボン２０が巻回されてロール１０となる。ガラスリボン２０に反りが存在していなかったら、ガラスリボン２０の中心縦軸２２は中心縦軸１３と実質上垂直な状態で維持されることになり、それによりガラスリボン２０は真っ直ぐな側壁を有するロール１０に巻回され、すなわち、たとえあったとしても横方向のずれがほとんどないものとなる。しかし反りが存在していると、ガラスリボン２０が連続的に湾曲して、縦軸２２が両矢印１５で誇張して図示した方向に曲がり、それによりガラスリボン２０を矢印５の方向にシフトさせようとする力がガラスリボン２０に生成され、このためロール１０の側面が傾斜して横方向のずれが増加し得る。
真っ直ぐな側壁を有する、すなわち横方向のずれ９（ガラスリボンの隣接する層間のずれの他、ガラスリボンの最内層２１から最外層２５までの全体のずれ）の小さい、ガラスリボンを巻回したロール１０を形成するために、本発明者らは反りの影響を、とりわけ間紙材料および巻取り条件を適切に選択することで弱めることができることを見出した。
いくつかの該当する間紙材料の特性は、巻回されるガラスリボンとの摩擦係数、ガラスリボンの幅に対するこの中間膜の幅、コンプライアンス、および厚さである。
本発明者らは、ガラスリボンとの静摩擦係数が、約３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）、または約３．０から約４．６（鉛直力０．５Ｎで測定）、あるいは約３．４から約４．２（鉛直力０．５Ｎで測定）の中間膜を選択すると、ロールが真っ直ぐな側壁を維持する助けとなることを見出した。この範囲の静摩擦係数によれば、図２に関連して上述したような反りの影響に抵抗する力や、またロールの層を処理中に所定の位置に保持するのを助けるような力を生成する助けとなる。静摩擦係数が高くなればなるほど、反りの影響に対するロールの抵抗力が増加し、さらに処理中にロールがより安定する。静摩擦係数が過度に小さくなると、ガラスリボンが巻回されるときに反りの影響に抵抗するのに十分な力がガラスリボンに生成されず、ロールの壁が傾斜したり、あるいは階段状になったりすることになり、そうでなくても、もはや真っ直ぐなものとはならない。さらに、静摩擦係数が低すぎる場合には、ロールの処理中にロールの層を所定の位置に保持するのに十分な力が得られない。
上記の範囲内の静摩擦係数を有する中間膜材料４０を選択することによって、ガラスリボン２０の最内層２１とガラスリボンの最外層２５との間の横方向のずれ９（図２参照）が１．６ｍｍ以下のロールを生成することができる。１．６ｍｍ以下の横方向のずれ９は、最大約１５０以上の層のガラスリボン２０、例えば、２層超、３層超、４層超、５層超、６層超、７層超、８層超、９層超、１０層超、１５層超、２０層超、３０層超、４０層超、５０層超、６０層超、７０層超、８０層超、９０層超、１００層超、１１０層超、１２０層超、１３０層超、１４０層超、１〜１５０層、２〜１５０層、３〜１５０層、４〜１５０層、５〜１５０層、６〜１５０層、７〜１５０層、８〜１５０層、９〜１５０層、１０〜１５０層、１５〜１５０層、２０〜１５０層、３０〜１５０層、４０〜１５０層、５０〜１５０層、６０〜１５０層、７０〜１５０層、８０〜１５０層、９０〜１５０層、１００〜１５０層、１１０〜１５０層、１２０〜１５０層、１３０〜１５０層、または１４０〜１５０層のガラスリボン２０を含むロール１０でも得ることができる。横方向のずれ９の量がこのように小さいと、製造プロセスでロールを容易に解くことができる。
中間膜材料４０の幅および厚さも、真っ直ぐな側壁を有するロール１０を生成する助けとなる。例えば、図２を参照すると、中間膜４０の幅４２はガラスリボンの幅２４未満となるように選択してもよい。幅４２を幅２４未満となるように選択することで、ガラスリボン２０は、ウェブの横断方向における厚さの違いおよび／または反りの影響により生じる両矢印８の方向への旋回を、より自由に行うことができ、それによりこれらの影響を補償するために必要となる圧縮量を低減することができる。さらに、中間膜４０はガラスリボン２０の外側部分２８から離して設けられる。したがって、ガラスリボン２０の厚さ変動の可能性がより低い中心部分に中間膜材料４１、４３を置くことで、ロール１０はより安定し、かつ真っ直ぐな側壁がより得やすくなる。さらに、ガラスリボン２０の中心７（幅方向において）から±１０％以内に距離４５の中心がくるように、ストリップ４１、４３を置いてもよい。図４を参照されたい。あるいは、またはこれに加えて、ガラスリボン２０の中心７から±１０％以内に全体幅４２の中心がくるように、これらのストリップを置いてもよい。図２を参照されたい。この後者の事例においても、ストリップは外側部分２８から離して設けられる。後者の事例は、２つのストリップ４１、４３で使用してもよいし、あるいは２つを超えるストリップまたは１つのストリップが存在している場合に使用することもできる。
図５は、ガラスリボン２０および中間膜４０夫々の別の実施形態を示したものである。この図に示されているガラスリボン２０を他の図の中間膜材料と使用してもよいし、またこの図の中間膜４０を他の図のガラスリボン２０と使用してもよいことを理解されたい。他の図との主な相違点は、ガラスリボン２０および中間膜材料４０の物理的形状にある。したがって、説明を簡単にするために主に相違点を説明し、残りの性質および同じ参照番号で示した類似の特徴は、変化がないものとし得ると理解する。この図において、ガラスリボン２０は、厚さ３２を有するビード３０を含むものとして図示されている。さらに中間膜材料４０は、幅４２、外側エッジ４４、および厚さ４６を有している、１つの連続片として形成されている。中間膜４０がロールの層間で圧力を加えられたときに、以下で説明するように隣接するビード３０間の間隙３４が中間膜４０によって維持されるように厚さ４６は選択され、そのためガラスリボン２０を、ビード３０が互いに接触することにより損傷させるということなく、ロール１０に巻回することができる。またこの場合も上記と同様に、幅４２は幅２４よりも小さく、かつ中間膜材料４０は外側端部部分２８上に配置されることはない。ここでガラスリボンの厚さの変動は、ビード３０が存在しているため誇張されている。さらにこの場合も、ガラスリボン２０の中心７から±１０％以内に、幅４２の中心を置いてもよい。
最後に、中間膜の特性に関しては、中間膜材料４０のコンプライアンスが、ガラスリボン２０の厚さの変動を補償することによって、真っ直ぐな側壁を有するロール１０の形成において役割を果たす。厚さの変動の影響について、図６を参照して説明する。この図において、しばらくの間ビード３０を無視すると、図示のガラスリボンの左側エッジは厚さ２７であり、また右側のエッジはより厚い第２の厚さ２９である。中間膜４０が柔軟ではなく堅いものであったら、厚さ２９がより厚いことによって（図６に示されているロール１０の上部分を見たときに）ガラスリボン２０は左から右へと上がるように傾斜することになる。このように傾斜すると、層２３がさらに次の層２３を矢印５の方向に押すことになり易く、それによりロール１０の側壁が右方向へとシフトすることになる。同じ厚さ２７、２９の差が、リボン２０が成形されるときに繰り返され得るため、厚さの差の影響が互いの上で増大することになる。しかしながら、柔軟な中間膜材料４０を選択することによって、中間膜４０が厚さ２７、２９の差を補償する。より具体的には、ガラスリボン２０のより厚い厚さ２９を有する部分に隣接したときに中間膜４０はより圧縮され、またガラスリボン２０のより薄い厚さ２７を有する部分に隣接したときに、中間膜４０の圧縮は小さくなる。すなわち図６に示されているように、ロールの圧縮下で中間膜４０の右側はより薄い厚さ４９となり、また左側ではより厚い厚さ４７となり、それにより層２３は厚さ２７、２９が異なっているにも拘わらず略水平な向きを取ることができる。この事例においては、厚さ４９によって、ビード３０間に適切な間隙３４が依然として十分に維持される。中間膜材料４０の適切な剛性は、約２８．１４Ｎ／ｍｍ以下、または約２７．１２Ｎ／ｍｍ以下、あるいは約２６．１Ｎ／ｍｍ以下であり、これら全ての範囲の下限は０超であることが見出された。上記の剛性を得るために、中間膜４０を、例えばポリエチレンフォーム（オープンセルまたはクローズドセル）、段ボール紙材料、あるいはエンボス面またはテクスチャ面を有する軟質ポリビニル材料シートから形成してもよい。
巻取り条件もまた、真っ直ぐな側壁を有するロールの形成に関与する。いくつかの該当する巻取り条件は、ウェブ張力と、ロールの層間圧力である。意外なことであるが、低いウェブ張力を用いると、および低い層間圧力を用いると、より真っ直ぐな側壁がロールに生成されることが本発明者らにより見出された―すなわち、ここでの「低い」は典型的に期待されているものよりも低いものである。より具体的には、０ポンド／リニアインチ（０ｋｇ／ｃｍ）超かつ０．２５ポンド／リニアインチ（０．０４５ｋｇ／ｃｍ）以下のウェブ張力で、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。さらに、０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2）以下のロール層間圧力で、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ７ポンド／平方インチ（０．４９２ｋｇ／ｃｍ2）以下の、別のロール層間圧力でも、ロールに真っ直ぐな側壁が生成された。さらに、中間膜とガラスリボンとの間の上記摩擦係数が、このように異常に低いウェブ張力およびロール層間圧力の使用を助けた。このウェブ張力および圧力の範囲を、本書において説明したガラスリボン２０および中間膜材料４０の任意の構成で使用すると、ロールが最大約１５０以上の層のガラスリボン２０を含んでいるときでさえ、横方向のずれ９を上記の最小のものにすることができる。
上述した本発明の実施形態、特に任意の「好ましい」実施形態は、単に実施可能な例であって、本発明の種々の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本発明の精神および種々の原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対して多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示および本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図されている。
例えば、図示の芯はその端部にフランジを有していないが、フランジが存在していることもあり得る。さらに、フランジは芯に恒久的に取り付けられていてもよいし、あるいは取外し可能なものでもよい。
さらに、３層の中間膜と３層のガラスリボンとがロールに巻回されているものとして図示されているが、中間膜とガラスリボンのいずれも任意の適切な数の層が存在し得る。
さらに、ガラスリボンの層がロールの最外層であるように図示されているが、これは必須ではない。すなわち、中間膜をガラスリボンの最外層の周りに１回以上巻回して、この層を保護するようにしてもよい。同様に、中間膜がロールの最内層であるように図示されているが、これは必須ではなく、ガラスリボンの最内層をロールの最内層とすることも可能である。ただし、ガラスリボンの最内層を保護するために、中間膜をロールの最内層とすることが好ましい。
さらに、ガラスリボン２０の中心７は芯１２の中心１４と位置合わせされているように図示されているが、必ずしもこうである必要はない。
１０ ロール
１２ 芯
２０ ガラスリボン
２１ 最内層
２５ 最外層
２８ 外側端部部分
３０ ビード
４０ 中間膜
４１ 第１ストリップ
４２ 第２ストリップ
４４ 外側エッジ

Claims (8)

  1. ガラスリボンを巻回する方法であって、
    中間膜を、０．３ｍｍ以下の厚さを有する前記ガラスリボンとともに巻回するステップ、
    を含み、
    前記巻回するステップが、前記ガラスリボンのウエブ張力が０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ０．２５ポンド／平方インチ（０．０４５ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように、実行されることを特徴とする方法。
  2. 前記中間膜の剛性が、２８．１４Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 前記巻回するステップが、前記ガラスリボンの連続層間に生じる圧力が０ポンド／平方インチ（０ｋｇ／ｃｍ2）超かつ１０ポンド／平方インチ（０．７０３ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように、実行されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 前記巻回するステップは、前記ガラスリボンが最内層と最外層との間に配置されるよう実行され、
    前記ガラスリボンの最内層と最外層との間の横方向のずれが１．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
  5. 前記中間膜が第１部分と第２部分とを含み、該第１部分および第２部分が、互いに一定距離離れて配置されかつ前記ガラスリボンの中心から±１０％以内を中心とした幅を有するものであり、
    前記ガラスリボンが外側端部部分を有し、さらに、
    該外側端部部分上に前記中間膜が配置されていないことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
  6. 前記中間膜が第１の幅を有し、前記ガラスリボンが第２の幅と外側端部部分とを有し、
    前記第１の幅が前記第２の幅未満であり、さらに、
    前記外側端部部分上に前記中間膜が配置されていないことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
  7. 前記中間膜がポリエチレンフォームを含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
  8. 前記中間膜と前記ガラスリボンとの間の静摩擦係数が、３．０以上（鉛直力０．５Ｎで測定）であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
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