被預緊的玻璃卷的制作方法
【專利摘要】一種玻璃卷，其包括至少一個玻璃膜和至少一個中間材料，它們以至少相應兩層相互疊置地卷繞到卷繞芯上，其中，玻璃膜層通過玻璃卷中的中間材料層固定。玻璃卷利用一種方法來制成，該方法包括如下步驟：提供玻璃膜、卷繞芯和可壓縮的中間材料，將至少一個內中間材料層卷繞到卷繞芯上，將玻璃膜和中間材料卷繞到卷繞芯上，其方法是，玻璃膜以與中間材料分層交替的方式放置在卷繞芯上，其中，中間材料和/或玻璃膜以拉應力卷繞，該拉應力適用于壓縮中間材料和將玻璃膜端部固定在玻璃卷上。
【專利說明】被預緊的玻璃卷
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種玻璃卷，其由卷繞到卷繞芯上的玻璃膜構成，該玻璃棍子具有在各玻璃膜層之間的中間材料。
【背景技術】
[0002]薄玻璃逐漸被用于以下多種多樣的應用，譬如，在消費性電子產品的領域內例如作為半導體模塊、有機LED光源或者薄或彎的顯示設備的覆蓋玻璃，或者在可再生能源或能源技術的領域內例如作為太陽能電池的覆蓋玻璃。針對于此的示例為觸控面板、電容器、薄膜電池、柔性電路板、柔性的有機發光二極管、柔性的光伏模塊或還有電子紙。對于許多應用來說，薄玻璃基于其如下突出的特性而越來越多地被關注，例如，耐化學物質能力、溫度變化穩定性和耐熱性、氣密性、高的電絕緣能力、可調整的膨脹系數、曲撓性(Biegsamkeit)、高的光學質量和透光性或者基于兩個薄玻璃側的火拋光的(feuerpolierten)表面的具有非常小的粗糙度的高表面質量。薄玻璃在此理解為具有小于大致1.2mm至15 μ m或更小的厚度的玻璃膜。基于其曲撓性，作為玻璃膜的薄玻璃越來越多地在制成之后被卷起,并且作為玻璃卷存儲，或者輸送去修整(Konfektionierung)或進一步加工。在卷到卷過程中，玻璃膜也可以在中間處理，例如表面覆層或修整之后被再次卷起，并且被提供給進一步的應用。相對于存儲和運輸平面地展開的材料，玻璃的卷包含更廉價的緊湊的存儲、運輸和在進一步加工中操控的優點。
[0003]在所有卓越的特性中，作為脆性材料的玻璃具有特別小的破裂強度，這是因為玻璃相對于拉應力來說是低耐抗性的。在玻璃彎曲時，拉應力在彎曲的玻璃的外表面上出現。首先，為了無破裂地存儲這種玻璃卷和無破裂地運輸這種玻璃卷，重要的是棱邊的質量和完整性，以便避免在已卷起的玻璃膜中形成裂紋或破裂。棱邊上已產生的損壞(例如微小的裂紋，例如微裂紋)可能變成玻璃膜中的更大的裂紋或破裂的原因。此外，基于已卷起的玻璃膜的上側處的拉應力重要的是表面完整性和表面上沒有刮痕、線痕或其他表面缺陷，以便避免在已卷起的玻璃膜中形成裂紋或破裂。第三，視制造而定的、玻璃中的內應力也應該盡可能小或不存在，以便避免在已卷起的玻璃膜中形成裂紋或破裂。因為在商業生產中，所有的三個因素僅可有限地優化，所以這種已卷起的玻璃至其材料特性的本來就存在的邊界的破裂趨勢還被進一步提高。因此對于卷繞玻璃膜和存儲且運輸這種玻璃卷來說，特別規定和條件是重要的，以便避免損壞玻璃。
[0004]在此問題是一方面單個或所有玻璃膜層在玻璃卷上的擺動或振動。另一方面，整體在卷繞芯上的已卷起的玻璃的軸向移動可以導致損壞。此外，單個或所有玻璃膜層彼此之間的，即，彼此相對的側向指向的軸向移動是非常關鍵的。玻璃膜層于是分級地疊置，從而形成凸出的棱邊區域，于是這些棱邊區域是特別易碎的。該效應在此應該通過玻璃膜層或玻璃卷的伸出(Teleskopieren)來說明。在這種情況下，尤其是可能使一個另外的或多個另外的玻璃膜層的相對于另一玻璃膜層凸出的區域破裂或撕裂，這還可能被碰撞、撞擊或外部接觸，或者被擺動或振動促進。即，玻璃膜凸出的區域在該狀態下，在玻璃卷復合物中沒有受到保護。
[0005]此外也要避免玻璃膜層之間的顆粒狀的夾雜物導致損壞。一方面，夾雜物可以刮傷表面，這尤其是通過玻璃膜層彼此之間的或彼此相對的移動或運動來促進，或者夾雜物可以通過引起點狀的壓力負載導致裂紋或破裂。
[0006]為了避免由于玻璃表面之間的贓物顆粒引起的薄玻璃的破裂，在使用玻璃卷的情況下，W087/06626提出一種用于在卷到卷過程中覆層薄玻璃的方法，在玻璃層之間設置有針對玻璃的非研磨性材料(例如塑料膜)的一個或多個層。塑料膜可以是聚合物，例如聚酯或聚乙烯，并且也可包含被壓印的樣式，以便保護玻璃上的金屬覆層或金屬氧化物覆層。對于玻璃膜層的側向移動或擺動或振動問題來說，在此沒有提供解決方案。關于玻璃表面或覆層表面與中間層材料之間的相互作用問題也沒有提供解決方案。
[0007]結合制造和卷起玻璃膜，US3, 622，298僅提及作為玻璃膜層之間的中間層的包裝紙的使用，而沒有認識到例如在運輸時玻璃膜層的移動、擺動或振動問題。
[0008]US3, 089, 801公開了包裝紙或鋁膜的一種用途，其中，紙作為加固材料可分離地粘貼在薄玻璃上。玻璃由此應該在彎曲或搬運時得到更大的強度，并且由此也在卷起時被保護以防破裂。但該措施沒有防止玻璃膜在玻璃卷上的可能破裂的原因，例如，破裂由于玻璃膜層的移動、擺動或振動，例如在運輸玻璃卷時形成。粘貼的紙層也僅阻止瓦解成碎片，但沒有阻止形成裂紋或破裂。
[0009]US2011/0171417還在此進一步說明，并且為了保護薄玻璃棱邊而提出在卷起成玻璃卷之前將薄玻璃層壓到兩個塑料層之間。提出一種粘性地粘貼在薄玻璃的一側上的承載層上，該承載層凸出超過薄玻璃的邊緣。全面地或者僅在棱邊的范圍內并且凸出超過棱邊地，覆蓋層可拆卸地粘貼在薄玻璃的另一側上，從而在兩個塑料層之間層壓地存在棱邊，并且隨后卷起薄玻璃。也像在US3，089，801中那樣，沒有提出用于防止玻璃膜在玻璃卷上的可能破裂的原因的解決方案。問題還在于在揭下粘貼的中間層時玻璃膜的破裂危險。此外，在該解決方案中，粘合劑的粘著的殘余物或者玻璃表面由于粘合劑的影響是非常不利的。
[0010]另外，W02010/038760認識到了問題并且作為解決方案提出在玻璃膜層之間的緩沖片的側向凸出。玻璃卷具有帶有與卷起的玻璃相間隔的突緣的卷繞芯。側向凸出的緩沖片材料應該在卷繞芯上的整個玻璃卷側向移動時，或者在各玻璃膜層彼此側向移動或玻璃膜層彼此伸出時阻止已卷起的玻璃膜的棱邊碰撞突緣并且破裂。在此缺點還在于，沒有提出阻止卷繞芯上的玻璃膜層或玻璃的側向移動的解決方案。結果是:當玻璃卷例如伸出，或者玻璃膜層諧振時，盡管有凸出的緩沖層或中間層，但還是可能會發生破裂。應該僅提供如下解決方案，即，在移動時，棱邊與突緣保持間隔。此外缺點還在于，在展開玻璃卷時，凸出的中間層可能會相互鉤住，并且玻璃棱邊在此受到無法承受的負荷并且破裂。
[0011]US2011/0200812示出將玻璃帶或玻璃膜卷起成卷繞件，其中，在兩個玻璃膜層之間引入中間層，以便避免在玻璃膜卷繞件中出現裂紋。中間層在US2011/0200812中因此僅用于避免玻璃膜的損壞和吸收施加到玻璃卷上的外部壓力。
[0012]W02010/038760A1也示出一種玻璃卷，其中，在各玻璃膜層之間引入中間層，由此應該會降低破裂危險。該文獻也僅示出引入用于避免損壞的中間層。
[0013]W087/06626示出一種玻璃卷，其中，各玻璃層例如利用作為覆層方法的濺射法設有覆層，以便分離玻璃卷中的相鄰的玻璃層的表面。該文獻也僅示出中間層的引入以便避免相鄰的玻璃層在卷繞件內的表面上和棱邊處的彼此之間的接觸。在過松卷繞的情況下，玻璃層彼此之間可以側向地移動，或者其可以擺動或振動。
【發明內容】
[0014]因此本發明的任務是避免上面描述的缺點，并且提供一種玻璃卷，該玻璃卷除了良好地保護已卷起的玻璃以外還避免玻璃卷的移動、擺動或振動。
[0015]本發明以權利要求1以及17和權利要求41和43的特征來解決該任務。其他設計方案是從屬權利要求2至16、18至40和42的主題。
[0016]玻璃卷包括至少一個玻璃膜和至少一個中間材料，它們以至少各兩層相互疊置地卷繞到卷繞芯上，其中，玻璃膜層通過中間材料層固定。在本申請中，固定理解為:在玻璃卷內部，在已卷繞的玻璃層之間作用有如下力，即，在基本上橫向于卷繞方向作用的力的情況下，盡可能保持卷繞件的盡可能直地卷繞側面，并且盡可能避免玻璃卷的伸出。
[0017]發明人認識到:可以根據玻璃帶的預緊力影響卷內部的摩擦，并且因此避免玻璃層彼此之間的移動，即，玻璃卷的伸出。
[0018]當考慮到卷繞件具有η個卷繞層，并且在層之間出現靜摩擦系數μ，并且有徑向力FR作用時，那么卷繞物與芯之間的摩擦力FF由以下得出:
[0019]FF=PF*AF* μ =FR* μ *η
[0020]徑向力FR相應于預緊FV，其可在卷繞時例如在中間材料處調節。適用的是:FR=FV0
[0021]為了使卷繞件不伸出·要求的是，摩擦力大于作用到卷繞件上的重力，即，FF>FG。因為摩擦力與總質量的比在最內部的玻璃膜層上是最不利的，所以卷繞件大多在最內部的層上出問題。作用到卷繞件上的重力通過如下來描述:
[0023]在說明的公式中描述的是:
[0024]FV預緊
[0025]FG重力
[0026]FR徑向力
[0027]FF摩擦力(卷繞物與芯之間)
[0028]η卷繞層數
[0029]b玻璃材料寬度
[0030]r卷半徑(芯)
[0031]tl玻璃厚度
[0032]t2中間層厚度
[0033]μ靜摩擦系數
[0034]PF表面壓強
[0035]AF作用面
[0036]M卷繞物的總質量
[0037]P玻璃密度[0038]g=9.81m/s2 g力，重力加速度
[0039]像由公式得到的那樣，僅需要相對小的預緊FV=FR,以便阻止卷伸出。
[0040]要認識到的是發明人的成果，S卩，利用之前的關系實現了對于每個玻璃已知例如以下特性的情況下，
[0041]b 玻璃材料寬度
[0042]r 卷半徑(芯)
[0043]tl玻璃厚度
[0044]t2中間層厚度
[0045]μ 靜摩擦系數
[0046]P 玻璃密度
[0047]在預定的卷繞層數η的情況下確定必需的預緊力FV，以便防止具有η個卷繞層的玻璃卷繞件伸出。
[0048]卷繞芯通常具有200至600mm的直徑,并且可以由各種堅固的材料,例如木材、塑料、紙板、金屬或復合材料構成。卷繞芯也可以在表面上具有適當的、防滑的、并且必要時可壓縮的覆層或結構化的表面。
[0049]玻璃膜是一種特定長度的連續的長帶，其中，在玻璃卷中玻璃膜可以具有唯一的連續的長度，或者在卷上卷繞多個較短的長度。通常，這些玻璃膜具有300至800mm范圍內的寬度和200至IOOOm的長度。這些玻璃膜在公知的方式中以下拉法或溢流下拉熔融法制造(參見例如針對下拉法的W002/051757A2以及針對溢流下拉熔融法的W003/051783A1 )。成形的和拉出的連續不斷的帶卷繞到玻璃卷上，并且根據規格來裁切。
[0050]玻璃膜在此可以由各種適當的玻璃類型構成，尤其是由硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃構成。為了在卷起時減小破裂危險和裂紋的形成，表面可以被火拋光，并且是特別光滑的。其由此可以吸收彎曲的玻璃的外側上的更高的拉應力，并且可在更小的半徑上彎曲。根據表面粗糙度，對于每個玻璃來說在表面上存在臨界應力，其中，已經存在的初始裂紋(其深度位于表面粗糙度的數量級內)本身進一步延續，并且破壞玻璃(脆裂)。玻璃越薄，那么應力越小，這些應力在表面上通過給出的彎曲半徑產生。因此，100 μ m厚的具有激光切割的棱邊的玻璃膜例如可卷繞50mm的半徑而不破裂,30 μ m厚的玻璃膜可卷繞24mm的半徑而不破裂，或15 μ m厚的玻璃膜可卷繞12_的半徑而不破裂。50 μ m厚的玻璃膜也可卷繞5mm的半徑而不破裂，并且2mm的卷繞半徑是可能的。證實的是，尤其是在優選15-30 μ m的厚度范圍內，通過薄拉伸低堿玻璃來提供特別光滑的表面。
[0051 ] 為了確保薄玻璃無破裂地卷繞，也可以以適當的措施(例如火拋光)盡可能無微裂紋地且以小的粗糙度提供棱邊，從而以更小的由于破裂導致的損壞概率來提供玻璃帶的卷繞。
[0052]制造具有特定直徑的玻璃卷繞件的可能性通過損壞概率來描述，S卩，在考慮具有IOOOm的長度和5μπι至350μπι范圍內的厚度的大量玻璃膜時，玻璃帶或玻璃膜在以50mm至1000mm,尤其是150mm至650mm范圍內的直徑卷繞到卷上時的該概率小于1%。
[0053]對于不同的玻璃膜來說，表I說明了棱邊強度，即，通過玻璃膜以卷繞半徑卷繞而形成的應力(MPa):
[0054]
【權利要求】
1.一種玻璃卷，其包括至少一個玻璃膜和中間材料，所述玻璃膜和中間材料以至少各兩層相互疊置地卷繞到卷繞芯上，其中，所述玻璃膜層通過所述中間材料層來固定，其特征在于，所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上具有火拋光的表面，并且所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上有最高Inm,優選最高0.8nm,特別優選地最高0.5nm的均方根粗糙度(RMS) Rq。
2.根據權利要求1所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜層通過壓縮的中間材料固定。
3.根據權利要求2所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜層通過壓縮的、向玻璃膜層施加復位壓力的中間材料固定。
4.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是泡沫材料膜。
5.根據權利要求4所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是聚烯烴泡沫材料，尤其是交聯的聚烯烴泡沫材料。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是一種被壓印的或其他結構化的紙或紙板。
7.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜具有最高350μ m,優選最聞100 u m,更優選地最聞50 u m,特別優選地最聞30 u m的厚度。
8.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜具有至少5μ m,優選至少10 μ m,特別優選地至少15 μ m的厚度。
9.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上具有最聞2納米，優選最聞1.5納米，特別優選地最聞I納米的平均表面粗糖度Ra。
10.根據前述權利要求 中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其至少一個側面上覆層有塑料層，尤其是聚合物層。
11.根據權利要求10所述的玻璃卷，其中，所述塑料層形成所述中間材料。
12.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料由多個中間材料層形成。
13.根據權利要求12所述的玻璃卷，其中，所述多個中間材料層具有不同的寬度。
14.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料層在側面超出玻璃膜層。
15.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜層通過所述中間材料層的固定借助0.15至10N，優選I至ION范圍內的靜摩擦Fs實現，所述靜摩擦在所述玻璃膜層與所述中間材料層之間作用，并且/或者所述玻璃膜層通過所述中間材料層的固定借助0.15至5N，優選0.2至2.5N,特別優選地I至2.5N范圍內的摩擦力Fd實現，所述摩擦力在所述玻璃膜層與所述中間材料層之間作用。
16.根據前述權利要求中 任一項所述的玻璃卷，其中，在如下玻璃參數: b玻璃材料寬度 r卷半徑(芯) tl玻璃厚度 t2中間層厚度 μ靜摩擦系數P玻璃密度 和預先已知的卷繞層數η的情況下，以如下方式選擇所述預緊力FV，即，使所述摩擦力FF大于所述卷繞件的重力FG。
17.—種玻璃卷，其包括至少一個玻璃膜和中間材料，所述玻璃膜和中間材料以至少各兩層相互疊置地卷繞到卷繞芯上，其中，所述玻璃膜層通過所述中間材料層來固定，其特征在于，所述中間材料包括至少一個中間層帶或中間層作為中間材料層，其中，所述玻璃膜具有第一寬度(BI)，并且所述中間層帶具有第二寬度(Β2)，其中，所述第二寬度(Β2)比所述第一寬度(BI)窄得多。
18.根據權利要求17所述的玻璃卷，其特征在于，所述中間層帶或所述中間層的第二寬度(Β2)位于所述玻璃膜的第一寬度(BI)的10%至70%的范圍內，優選位于所述第一寬度(BI)的30%至50%的范圍內。
19.根據權利要求17至18中任一項所述的玻璃卷，其特征在于，所述中間層帶或所述中間層的寬度(Β2)位于2mm至600mm的范圍內。
20.根據權利要求17至19中任一項所述的玻璃卷，其特征在于，所述中間層或所述中間層帶的數量位于I至300個的范圍內，優選位于10至100個的范圍內。
21.根據權利要求17至20中任一項所述的玻璃卷，其特征在于，所述中間層帶或中間層是繩或線。
22.根據權利要求17至21中任一項所述的玻璃卷，其特征在于，所述中間層帶或中間層在所述玻璃卷的第一寬度上以如下方式分布地布置，即，在寬度方向上盡可能補償玻璃膜的表面中的幾何不規則性。·
23.根據權利要求22所述的玻璃卷，其特征在于，所述幾何不規則性是所述玻璃膜的表面的波紋和/或翹曲。
24.根據權利要求17至23中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是一種壓縮的中間材料。
25.根據權利要求24所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜層通過所述壓縮的中間材料來固定，所述中間材料向玻璃膜層施加復位壓力。
26.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是泡沫材料膜。
27.根據權利要求26所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是聚烯烴泡沫材料，尤其是交聯的聚烯烴泡沫材料。
28.根據權利要求17至25中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料是一種被壓印的或其他結構化的紙或紙板。
29.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜具有最高350μ m,優選最聞100 u m,更優選地最聞50 u m,特別優選地最聞30 u m的厚度。
30.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜具有至少5μπι，優選至少10 μ m,特別優選地至少15 μ m的厚度。
31.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上具有火拋光的表面。
32.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上具有最聞I納米，優選最聞0.8納米，特別優選地最聞0.5納米的均方根粗糖度(RMS) Rq。
33.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其兩個側面的至少一個表面上具有最高2nm，優選最高1.5nm，特別優選地最高Inm的平均表面粗糙度Ra。
34.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜在其至少一個側面上覆層有塑料層，尤其是聚合物層。
35.根據權利要求34所述的玻璃卷，其中，所述塑料層形成所述中間材料。
36.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料由多個中間材料層形成。
37.根據權利要求36所述的玻璃卷，其中，所述多個中間材料層具有不同的寬度。
38.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述中間材料層不在側面超出玻璃膜層。
39.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，所述玻璃膜通過所述中間材料層的固定層通過0.15至10N，優選I至ION范圍內的靜摩擦Fs實現，所述靜摩擦在所述玻璃膜層與所述中間材料層之間作用，并且/或者所述玻璃膜層通過所述中間材料層的固定通過0.15至5N，優選0.2至2.5N,特別優選地I至2.5N范圍內的摩擦力Fd實現，所述摩擦力在所述玻璃膜層與所述中間材料層之間作用。
40.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷，其中，在如下玻璃參數: b玻璃材料寬度 r卷半徑(芯) tl玻璃厚度 t2中間層厚度 μ靜摩擦系數 P玻璃密度 和預先已知的卷繞層數η的情況下，以如下方式選擇所述預緊力FV，即，使所述摩擦力FF大于所述卷繞件的重力FG。
41.一種用于制造根據前述權利要求中任一項所述的玻璃卷的方法，所述方法包括如下步驟: a)提供玻璃膜、卷繞芯和能壓縮的中間材料； b)將至少一個內中間材料層卷繞到所述卷繞芯上； c)將所述玻璃膜和所述中間材料以如下方式卷繞到所述卷繞芯上，即，所述玻璃膜分層地以與所述中間材料交替的方式卷繞到所述卷繞芯上，其中，所述中間材料和/或所述玻璃膜以沿縱向方向作用的拉應力卷繞，所述拉應力引起中間材料的壓縮； d)將所述玻璃膜端部固定在所述玻璃卷上。
42.根據權利要求39所述的用于制造玻璃卷的方法，其中，對所述玻璃膜端部的固定通過至少一個外中間材料層實現。
43.能壓縮的材料、尤其是泡沫材料膜作為玻璃卷中的玻璃膜之間的中間材料的用途，其中，所述中間材料能夠與所述玻璃膜以至少各兩層交替相互疊置的方式卷繞到所述卷繞芯上，并且所述玻璃膜層能夠通過所述中間材料層來固定。
【文檔編號】B32B17/06GK103857523SQ201280049433
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月5日 優先權日:2011年10月7日
【發明者】安格里卡·烏爾曼, 喬治·斯巴舒, 格雷戈里·屈巴爾特, 霍爾格·維格納, 于爾根·沃特, 雷納·施韋特費格, 托馬斯·維格爾 申請人:肖特公開股份有限公司