特許 5934240 層間材に張力を印加したガラスリボンを巻回する方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5934240

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】層間材に張力を印加したガラスリボンを巻回する方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 18/26 20060101AFI20160602BHJP

【ＦＩ】

   B65H18/26

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-542095(P2013-542095)

(86)(22)【出願日】2011年11月29日

(65)【公表番号】特表2014-501676(P2014-501676A)

(43)【公表日】2014年1月23日

(86)【国際出願番号】US2011062349

(87)【国際公開番号】WO2012074979

(87)【国際公開日】20120607

【審査請求日】2014年11月25日

(31)【優先権主張番号】61/417,908

(32)【優先日】2010年11月30日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】マーツ，ガリー エドワード

(72)【発明者】

【氏名】トシュ，ジョン アール

(72)【発明者】

【氏名】トレゼクラック，タッデウス フランシス

【審査官】 藤井 眞吾

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０１−５００９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９７７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０１７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｈ １８／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスリボンを巻回する方法において、
ロールを生成するよう、層間材とガラスリボンとを共に巻回するステップ、および、
前記層間材と前記ガラスリボンとを巻回するときに、前記ロールの層間圧力を０．０７ＭＰａ（１０ポンド／平方インチ）以下かつ０ＭＰａ超に制御するよう前記層間材に張力を印加するステップ、
を含み、
前記張力を印加するステップが、前記ロールの直径の増加に応じて前記張力を減少させるように制御されることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記層間材が、厚さに柔軟に対応する材料であることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記層間材が、剛性が２８．１４Ｎ／ｍｍ以下の発泡ポリエチレンシートであることを特徴とする請求項２記載の方法。

【請求項4】

前記張力を印加するステップが、前記層間材が前記ロールに巻回されるときに該層間材に０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下の張力を生成するように、行われ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。

【請求項5】

ガラス物品を製造する方法であって、
ガラスリボンを成形するステップ、および、
請求項１から４のいずれか１項記載の方法にしたがって前記ガラスリボンを巻回するステップ、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項6】

ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置において、
層間材供給路、
ガラスリボン供給路、
ロール巻回機構、
前記層間材が前記ロールに巻回されるときに前記ロールの層間に、０．０７ＭＰａ（１０ポンド／平方インチ）以下かつ０ＭＰａ超である圧力を生成するよう、前記層間材供給路に沿って移動している層間材に対して張力を印加する張力印加手段、
前記ロールの直径を測定するように位置付けられた測定機器、および
前記測定機器と前記張力印加手段とに連結されたコントローラであって、前記層間材に加えられる前記張力を前記ロールの直径の増加に応じて減少させるように、前記張力印加手段を制御するコントローラ、
を備えていることを特徴とする装置。

【請求項7】

前記張力印加手段が、０超かつ０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下の張力を印加することを特徴とする請求項６記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の説明】

【0001】

本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１０年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４１７，９０８号の優先権の利益を主張するものである。

【技術分野】

【0002】

本発明は、ガラスリボンを巻回する方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、ガラスリボンを層間材と共に巻回してロールを形成する方法および装置に関する。

【背景技術】

【0003】

連続したリボンとして成形されたガラスは、冷えて固化するとすぐに、典型的には板ガラスに分割される。近年の製品動向−例えば、電子ペーパー（ePaper）の前面基板、光起電モジュールの保護カバーシート、タッチセンサ、固体照明、および電子機器−から、より一層薄いガラスが求められてきた。しかしながら、ガラスの厚さが減少し続けるにつれて、こういったシートはより柔軟になる。このため、特に厚さ０．３ｍｍ以下のガラスでは、取扱いの観点から難題が生じている。したがって、取扱いを容易にする手法として、薄いガラスをロールに巻回することが試みられてきた。ただし、ガラスには、巻回プロセスの実行の成功に課題を与える、いくつかの特有な特徴が存在している。

【0004】

第１に、ガラスにエッジ「ビード」が形成されると、このビードは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にガラスは表面欠陥に極めて敏感である。こういった欠陥は、亀裂を生成したりまた破損に繋がったりする、応力点を生成する。すなわち、材料を巻いたローラにおいては典型的であるが、ガラス自体の表面と表面とが直接接触することは薦められない。これら最初の２つの特性による課題は、ガラスリボンの巻回時に層の間に種々の間紙材料を使用することによって既に対処されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

第３に、本開示における主題の発明者らが気付き、未だ対処されていないままであること−薄いガラスリボン、すなわち０．３ｍｍ以下のリボンの巻回への影響に関して−は、成形プロセスが、ガラスリボンの幅に亘る厚さの差、および／または反り（２つのエッジビード間の冷却の差により生じる、一方向への連続的な湾曲）を生じさせる可能性があるということである。リボン横断方向の厚さの差、および／または反りを有するガラスリボンを巻回すると、巻回されるロールに横方向の力が生まれ、これにより巻回されるロールに真っ直ぐではなく傾斜した側壁が生じる。いくつかの事例では、側壁の角度によって、ガラスリボンを巻回してい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なり得、それによりガラスリボンを損傷する危険がある。さらに、連続した製造プロセスにおいてガラスリボンを使用するためにロールを解く場合、ロールの傾斜した側壁によって処理が困難なものとなる。したがって、ロールが真っ直ぐな側壁を有するようにガラスリボンを層間材と共に巻回する、方法および装置が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

真っ直ぐな側壁を有する、巻回されたガラスリボンのロールを形成するために、本発明者らは、リボン横断方向の厚さの差および／または反りの影響は、とりわけ巻回条件を適切に選択することによって弱めることができることを見出した。適切な巻回条件には、ロールが形成されるときのウェブ張力や、ロール内の層間圧力の他、層間材とガラスリボンとを巻回してロールを形成する間の張力の加え方がある。

【0007】

より具体的には、本発明者らは、典型的なウェブ巻回プロセスのパラメータである０．１８〜０．３６ｋｇ／ｃｍ（１〜２ポンド／リニアインチ）のウェブ張力、および０．１〜０．３５ＭＰａ（１５〜５０ポンド／平方インチ）の層間圧力を、薄いガラスリボンおよび層間材で使用すると、ロールに傾斜した側壁が生成されることを見出した。さらに従来の常識（これでは、巻回製品に関して、より優れた取扱い、保管、および密度を実現するために、高い張力と層間圧力とを使用することを指示している）に反して、ウェブ張力や、ガラスリボンと層間材との層間の圧力が増加すると、実際に側壁の特性が悪化することを本発明者らは見出した。意外なことであるが本発明者らは、より低いウェブ張力と、より低い層間圧力を使用すると、ロールに真っ直ぐな側壁が生成されることを見出した。より具体的には、ウェブ張力を０ｋｇ／ｃｍ超かつ０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下とし、さらにロール内の層間圧力を０ＭＰａ超かつ０．０７ＭＰａ以下（１０ポンド／平方インチ以下）とすると、巻回された薄いガラスに真っ直ぐな側壁が生成される。別の実施形態において、ロール内の層間圧力を０ＭＰａ超かつ０．０５ＭＰａ以下（７ポンド／平方インチ以下）としても、ロールに真っ直ぐな側壁が生成される。さらに、ロール内の層間圧力は、ロールを通じて実質的に一定に維持することが望ましい。

【0008】

さらに本発明者らは、層間材とガラスリボンとを巻回している間の張力の加え方が、得られるロールの側壁の真直度に影響を与えることを見出した。より具体的には、張力は、ガラスリボンではなく層間材に対して加えられるべきである。すなわちガラスリボンには、ほとんど張力が加えられないようにするべきである。より具体的には、上流と巻回プロセスとを分離するために使用されるフリーループにおけるリボン自体の重さによる張力が、ガラスリボンに加えられる唯一の張力であるべきである。もしも任意の著しい張力（すなわち、自由ループを形成しているローラの範囲内における摩擦抵抗によるもの以外、および自由ループ内のリボン自体の重量以外のもの）がガラスリボン自体に加えられたら、反りおよび／または厚さ変動の影響が拡大し、得られるロールでの望ましくない、傾斜した、皿状の、および／またはテレスコープ状の側壁に繋がる。層間材に加えられる張力は、上記のように、０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）（幅に関して）以下であるべきである。さらに、張力は、ロール（すなわち、ガラスリボンおよび層間材を含んだロール）の直径の増加に応じて、および／または層間材供給ロールの直径の減少に応じて、減少させるべきである。張力をロールの直径に応じて減少させなければ、ロール内の層間圧力が増加し、次第にますます多くの圧力が加えられることになる。過度に高い圧力が生じると、ロールの側壁の特性は悪化する。

【0009】

さらに、層間材自体の種類を都合よく選択すると、ガラスリボンの厚さ変動の影響を低減することができる。より具体的には、層間材が厚さに柔軟に対応する（thickness compliant）ものである場合、あるいは層間材が圧縮時にいくらかの弾力性を有する場合、層間材はガラスリボンに存在し得る厚さの差を吸収することができる。層間材の適切な剛性は、約２８．１４Ｎ／ｍｍ以下、または約２７．１２Ｎ／ｍｍ以下、または約２６．１Ｎ／ｍｍ以下であり、かつこのときの全ての範囲の下限は０超であることが見出された。上記の剛性を達成するために、層間材は、例えば発泡ポリエチレン（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ざらつき面を有する軟質ポリビニル材料のシートから形成してもよい。

【0010】

さらに、ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置が開示される。この装置は、層間材供給路と、ガラスリボン供給路と、ロール巻回機構と、さらに層間材がロールに巻回されるときにロールの層間に圧力を生じさせるよう、層間材供給路に沿って移動している層間材に張力を印加する張力印加手段とを含んでいる。層間材に適切な張力を加えることによって、真っ直ぐな側壁を有するロールを生成することができるような適切な圧力が、ロール内のガラスリボンと層間材との層の間に生じる。張力印加手段は、例えば、空気圧ブレーキ、機械的摩擦ブレーキ、磁性紛体ブレーキ、電気ブレーキ、またはサーボモータとしてもよい。さらに、張力印加手段を、層間材を供給するロールに連結させてもよいし、あるいはその供給路に沿って移動している層間材に、直接あるいはローラまたはローラ系を通じて連結させてもよい。適切なコントローラを張力印加手段に連結させ、層間材供給ロール上の層間材の量、またはガラスリボンと層間材とのロールに巻回された材料の量の、一方または両方を測定するセンサから受けた入力にしたがって、このコントローラで張力印加手段を制御するようにしてもよい。

【0011】

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。

【0012】

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、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について例を用いて説明するのに役立つ。本書および図面において開示される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は、以下の態様のように互いに組み合わせてもよい。

【0013】

第１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、
ロールを生成するよう、層間材とガラスリボンとを共に巻回するステップ、および、
層間材とガラスリボンとを巻回するときに、ロールの層間圧力を制御するよう層間材に張力を印加するステップ、
を含む。

【0014】

第２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、
実質的に一定のロール層間圧力を有するロールを生成するよう、層間材とガラスリボンとを共に巻回するステップ、
を含む。

【0015】

第３の態様によれば、態様２の方法が提供され、ロール層間圧力が、層間材に張力を印加することにより制御されることを特徴とする。

【0016】

第４の態様によれば、態様１から３いずれか１つの方法が提供され、巻回するステップが、層間材を芯上に少なくとも１回巻き付けるように巻回して層間材のニップを形成するステップと、ガラスリボンを、このニップに挿入するステップとをさらに含むことを特徴とする。

【0017】

第５の態様によれば、態様１または態様３の方法が提供され、張力を印加するステップが、ロールの直径の増加に応じて張力を減少させるように制御されることを特徴とする。

【0018】

第６の態様によれば、態様１または態様３の方法が提供され、層間材ロールから層間材を解くステップをさらに含み、かつ張力を、層間材ロールの直径の減少に応じて減少させるように制御することを特徴とする。

【0019】

第７の態様によれば、態様６の方法が提供され、層間材ロールの直径を測定するステップをさらに含む。

【0020】

第８の態様によれば、態様１、５または６の方法が提供され、張力を印加するステップが、層間材とガラスリボンとの間でおよそ一定のロール層間圧力を生成するように制御されることを特徴とする。

【0021】

第９の態様によれば、態様２または態様８の方法が提供され、ロールの層間圧力が、０．０７ＭＰａ以下（１０ポンド／平方インチ以下）であり、かつ０ＭＰａ超であることを特徴とする。

【0022】

第１０の態様によれば、態様２または態様８の方法が提供され、ロールの層間圧力が、０．０５ＭＰａ以下（７ポンド／平方インチ以下）であり、かつ０ＭＰａ超であることを特徴とする。

【0023】

第１１の態様によれば、態様１から１０いずれか１つの方法が提供され、ガラスリボンの厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。

【0024】

第１２の態様によれば、態様１から１１いずれか１つの方法が提供され、層間材が厚さに柔軟に対応する材料であることを特徴とする。

【0025】

第１３の態様によれば、態様１２の方法が提供され、層間材が、剛性が２８．１４Ｎ／ｍｍ以下の発泡ポリエチレンシートであることを特徴とする。

【0026】

第１４の態様によれば、態様１から１３いずれか１つの方法が提供され、ガラスリボンが、層間材と共に巻回される前に、自由ループを形成することを特徴とする。

【0027】

第１５の態様によれば、態様１４の方法が提供され、ガラスリボンが層間材と共に巻回されるときにガラスリボンを引っ張る唯一の張力は、自由ループに生成されるものであることを特徴とする。

【0028】

第１６の態様によれば、態様１から１５いずれか１つの方法が提供され、張力が、層間材に連結された、空気圧ブレーキまたはサーボモータにより層間材に加えられることを特徴とする。

【0029】

第１７の態様によれば、態様１から１６いずれか１つの方法が提供され、張力を印加するステップが、層間材がロールに巻回されるときに層間材に０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下の張力を生成するように、行われることを特徴とする。

【0030】

第１８の態様によれば、ガラス物品を製造する方法が提供され、この方法は、
ガラスリボンを成形するステップ、および、
態様１から１７のいずれか１つにしたがってガラスリボンを巻回するステップ、
を含む。

【0031】

第１９の態様によれば、態様１８の方法が提供され、ガラスリボンがダウンドロープロセスにより成形されることを特徴とする。

【0032】

第２０の態様によれば、ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置が提供され、この装置は、
層間材供給路、
ガラスリボン供給路、
ロール巻回機構、および、
層間材がロールに巻回されるときにロールの層間に圧力を生成するよう、層間材供給路に沿って移動している層間材に対して張力を印加する張力印加手段、
を備えている。

【0033】

第２１の態様によれば、態様２０による装置が提供され、張力印加手段が、層間材に連結された、空気圧ブレーキおよびサーボモータのうちの１つであることを特徴とする。

【0034】

第２２の態様によれば、態様２０または態様２１による装置が提供され、ロールの直径を測定するように位置付けられた測定機器をさらに備えている。

【0035】

第２３の態様によれば、態様２２による装置が提供され、測定機器と張力印加手段とに連結されたコントローラをさらに備え、このコントローラが、層間材に加えられる張力をロールの直径の増加に応じて減少させるように、張力印加手段を制御することを特徴とする。

【0036】

第２４の態様によれば、態様２０から２３いずれか１つによる装置が提供され、層間材を層間材供給路に沿って供給する層間材ロールの直径を測定するように位置付けられた、測定機器をさらに備えている。

【0037】

第２５の態様によれば、態様２４による装置が提供され、測定機器と張力印加手段とに連結されたコントローラをさらに備え、このコントローラが、層間材に加えられる張力を層間材ロールの直径の減少に応じて減少させるように、張力印加手段を制御することを特徴とする。

【0038】

第２６の態様によれば、態様２０から２５いずれか１つによる装置が提供され、張力印加手段が、０超かつ０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下の張力を印加することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置の概略側面図

【図2】図１の線２−２に沿った、ロールの断面図

【図3】図１に示した装置の平面図

【図4】ガラスリボンの平面図

【発明を実施するための形態】

【0040】

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。

【0041】

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、別の実施形態が、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を含む。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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

ここで、ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置を説明する。この装置は、層間材供給路と、ガラスリボン供給路と、ロール巻回機構と、さらに層間材がロールに巻回されるときにロールの層間に圧力を生じさせるよう、層間材供給路に沿って移動している層間材に張力を印加する張力印加手段とを含んでいる。層間材に適切な張力を加えることによって、真っ直ぐな側壁を有するロールを生成することができるような適切な圧力が、ロール内のガラスリボンと層間材との層の間に生じる。さらに、張力印加手段を、層間材を供給するロールに連結させてもよいし、あるいはその供給路に沿って移動している層間材に、直接あるいはローラまたはローラ系を通じて連結させてもよい。適切なコントローラを張力印加手段に連結させ、層間材供給ロール上の層間材の量、またはガラスリボンと層間材とのロールに巻回された材料の量の、一方または両方を測定するセンサから受けた入力にしたがって、このコントローラで張力印加手段を制御するようにしてもよい。

【0046】

ここで、ガラスリボンを層間材と共にロールに巻回する装置の一実施の形態を図１〜３に関連して説明する。

【0047】

図１は、ガラスリボン１０を層間材２０と共に巻回する装置の概略図である。この装置は、ガラスリボン１０を誘導するローラ１８と、層間材２０を誘導するローラ３０を含んでいる。ローラ１８および３０は夫々ガラスリボン１０および層間材２０を、これらを共にロール４０へと巻回し得る位置に向かって、夫々の供給路に沿って誘導する。

【0048】

図１〜２に示したように、ロール４０は中心縦軸４３を有する芯４２を含み得、この中心縦軸４３に関して芯４２は矢印４４の方向に回転する。ロール４０の断面が図２に示されており、これは図１の線２−２に沿ったものであるが、図をより明瞭にするために層間材の最上層を省いている。図２に示されているようにロール４０は、ガラスリボン１０と、層間材２０と、さらに随意的に、ガラスリボン１０および層間材２０が交互の層の状態で周りに巻回される芯４２とを含んでいる。ロール４０には、ガラスリボン１０と層間材２０が夫々３層配置されているように図示されているが、ロール内の各層の数は任意の適切な数とすることができる。

【0049】

図１に戻ると、ロール４０上に配置されたガラスリボン１０および層間材２０の量を測定するために、センサ４８が配置されている。この測定は、ロール４０上の材料の直径または半径を測定することによって行ってもよい。例えば、センサ４８は、超音波センサ、レーザセンサ、または接触センサでもよい。ロール巻回機構４６（図３参照）が、芯４２を軸４３に関して回転させるために、矢印４７によって芯４２に連結されているように概略的に示されている。巻回機構４６は、例えば、サーボモータ、ステッピングモータ、またはクラッチ駆動モータなどの、モータでもよく、また巻回機構４６は当産業で周知の任意の適切なコントローラで制御することができる。

【0050】

層間材２０は、幅２１を有し、かつ層間材供給ロール２２から矢印２５の方向に供給される。ロール２２は中心縦軸２３を有し、かつ層間材２０がロール４０へと引っ張られるようにロール２２は矢印２４の方向に回転する。図３に示したように、空気圧ブレーキ２６が層間材供給ロール２２の回転を制御するために層間材供給ロール２２に連結され、すなわち、層間材２０がロール４０に巻回されるときに層間材２０に張力を印加する。適切な空気圧ブレーキは、ミネソタ州ヴァドナイス（Vadnais, MN）に本部を置くＮｅｘｅｎから入手可能である。センサ２８は、ロール２２上に配置されている層間材２０の量を測定するために配置されている。センサ４８と同様にセンサ２８は、例えば超音波センサ、レーザセンサ、または接触センサでもよく、このセンサでロール２２の材料の直径または半径を測定する。上記のように、層間材自体を都合よく選択すると、ガラスリボンの厚さ変動の影響を低減することができる。より具体的には、層間材２０が厚さに柔軟に対応するものである場合、あるいは層間材２０が圧縮時にいくらかの弾力性を有する場合、層間材２０はガラスリボン１０に存在し得る厚さの差を吸収することができる。層間材２０の適切な剛性は、約２８．１４Ｎ／ｍｍ以下、または約２７．１２Ｎ／ｍｍ以下、または約２６．１Ｎ／ｍｍ以下であり、かつこのときの全ての範囲の下限は０超であることが見出された。上記の剛性を達成するために、層間材２０は、例えば発泡ポリエチレン（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ざらつき面を有する軟質ポリビニル材料のシートから形成してもよい。

【0051】

コントローラ５０は、経路５２でセンサ４８に連結され、また経路５４でセンサ２８に連結されている。さらにコントローラは、経路５６で制御弁６０に連結されている。コントローラ５０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラでもよいし、あるいは汎用コンピュータまたは専用コンピュータでもよい。適切なプログラマブルロジックコントローラは、ウィスコンシン州ミルウォーキー（Milwaukee, WI）に本部を置くロックウェル・オートメーション（Rockwell Automation）の部門であるアレン・ブラドリー（Allan Bradley）から入手可能である。コントローラ５０が汎用コンピュータまたは専用コンピュータである場合には、これを巻回機構４６にさらに連結させて、その機器を制御してもよい。経路５２、５４、および５６は、電気信号を伝えるワイヤでもよいし、あるいは流体を導く導管でもよい（例えば、空気圧式または水圧式）。制御弁６０は、例えば、空気圧比例弁でもよいし、または電気的に制御された比例弁でもよい。適切な制御弁は、インディアナ州ノーブルズビル（Noblesville, IN）に本部を置くＳＭＣから入手可能である。

【0052】

制御弁６０は、経路６２で流体源に、そして経路６４で空気圧ブレーキ２６に連結される。制御弁６０は、流体を経路６２に沿って一定の圧力で受け入れて、経路５６に沿ってコントローラ５０から受けた信号に応えて、経路６４に沿って出ていく流体の圧力を可変にすることができる。

【0053】

真っ直ぐな側壁を有する、ガラスリボンおよび層間材のロールを形成する方法を、さらに説明する。この方法は、張力を、巻回される材料に加えられる量の観点と、巻回される材料への加え方という観点で、制御するステップを含む。より具体的には、比較的低い量の張力（０超かつ０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）幅以下）が材料の巻回時に加えられ、さらにこの張力は、ガラスリボンではなく層間材に加えられる。巻回材料に張力を印加する際の量とやり方とを制御することによって、ロールに真っ直ぐな側壁を実現させる適切な圧力をロールの層間に生じさせることができる。

【0054】

真っ直ぐな側壁を有する、ガラスリボンおよび層間材のロールを形成する方法の一実施の形態を、図１〜４に関連してここで説明する。

【0055】

ガラスリボン１０は上流のプロセス、例えば成形プロセス−例えば、ダウンドロー、スロットドロー、フュージョンドロー、アップドロー、またはフロートの各プロセス−から直接供給されるか、あるいはガラスリボンを使用中に搬送するプロセスを含む任意の種類の搬送プロセスから供給される。いずれの事例においても、ガラスリボン１０は上流プロセスから、方向４４に回転しているロール４０に向かって方向１５に沿って供給される。ロール４０に到達する前にガラスリボン１０は、ガイドローラ１８間に形成された自由ループ１９に入る。自由ループ１９は上流プロセスを巻回プロセスから分離させ、すなわち上流プロセスと巻回プロセスとの間のガラスリボンの移動速度の差を補償する。ガラスリボン１０をロール４０に向かって供給するのと略同時に、方向２４に回転しているロール２２から層間材２０を解いて方向２５に沿って供給する。層間材２０は、ガイドローラ３０を用いてロール４０に対して位置付けられる。一態様によれば、層間材２０を芯４２（図２参照）の周りに１回以上巻回してから、層間材２０の連続した層の間のニップ４５にガラスリボン１０を供給する。別の態様によれば、ガラスリボン１０を最初に芯４２の周りに巻回した後に、ガラスリボン１０の連続した層の間のニップに層間材２０を供給してもよい。いずれの事例でも、ガラスリボン１０および層間材２０は交互の層の状態で共に巻回されて、芯４２の周りにロール４０を形成する。芯４２はロール４０内に残してもよいし、あるいはロール４０から取り除いてもよい。芯４２をロール４０内に残す場合には、最も内側の層（層間材またはガラスリボンのいずれか）を芯４２に付着させてもよい。芯４２をロール４０内で保持し、かつ層間材２０を芯４２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間に、巻回されたガラス／層間材パック全体が横にずれるのを防ぐ助けとなる。

【0056】

図４は、上記のように、例えばダウンドロー、フュージョンドロー、アップドロー、スロットドロー、またはフロートなどの任意の適切な方法により生成し得る、ガラスリボン１０の上面図である。ガラスリボン１０の厚さ４（図２参照）は、約５０μｍから約３００μｍまでとしてもよく、またそのエッジ３ａ、３ｂは、形成されたままのエッジ（図２に示したようにビードを含んでいるもの）でもよいし、あるいは切断されたエッジ（図示していないが、ビードが除去されたもの）でもよい。リボン成形プロセスは、リボンの幅を横断する厚さの変動をリボンに生じさせ得る他、リボンの運動において「反り」を生じさせることがある。図４は、反り５を呈しているガラスリボン１０を示している（この図では説明のため大きく誇張している）。図から分かるように、反り５は一方向への（すなわち、図４では左側への）リボンの連続的な湾曲である。この湾曲は、例えば、リボンのエッジビードの冷却速度の差によって生じることがある。ガラスリボンの、反り、厚さ変動、および残留応力によって、リボンは直線状に搬送されずに、横方向にずれてしまうことがある。さらにガラスリボンをロールに巻回するように試みると、この横方向のずれによってロールの側面が「皿状」、「テレスコープ状」、またはこれら以外の真っ直ぐでない形状となり、すなわち真っ直ぐな側壁とは、エッジ３ａ、３ｂの夫々を、実質的に１つの平面内に位置付けて概して含むことになる。

【0057】

反りおよび／または厚さ変動の影響を克服するためには、以下に明記するようにロール４０作製用の巻回パラメータを選択する。この巻回パラメータは、巻回されている材料への張力の加え方、その張力の量、およびロールの層間で得られる圧力を含む。これらのパラメータは互いに単独で有用であろうし、あるいは様々な状況に基づいて、任意の組合せで、また全て組み合わせて、有用となり得る。

【0058】

第１に、張力はガラスリボン１０ではなく、層間材２０に加えられる。ガラスリボン１０が巻回されるときにガラスリボン１０に任意のかなりの量の張力をかけるように試みると、ガラスリボン１０の反りおよび／または厚さ変動のために、ロール４０の側壁が「皿状」、「テレスコープ状」、またはこれら以外の真っ直ぐでない形状となることを本発明者らは見出した。したがって、ガラスリボン１０が巻回されるときにガラスリボン１０に加えられる唯一の張力は、自由ループ１９におけるそれ自体の重量からもたらされるものである。しかしながら一方で、層間材２０をガラスリボン１０と共に巻回するとき、実質的に真っ直ぐな側壁を有するロール４０を生成するためには、層間材２０に張力を印加することが望ましいことを本発明者らは見出した。

【0059】

層間材２０に加えられる張力は空気圧ブレーキ２６によって確立される。空気圧ブレーキ２６はロール２２に連結され、層間材２０がガラスリボン１０と共に巻回されるとき、ロール４０による層間材２０への牽引力に抵抗する力をこの空気圧ブレーキ２６が提供する。したがって張力は、空気圧ブレーキ２６を制御することによって層間材２０に加えることができる。図示の実施形態において、空気圧ブレーキ２６は制御弁６０を介してコントローラ５０により制御される。例えば空気圧系において、制御弁６０は経路６２で一定圧力の空気源に連結された比例制御弁である。制御弁６０は、コントローラ５０から経路５６を介して入力信号をさらに受信する。コントローラ５０からの信号は、センサ２８からの入力に基づくものでもよいし、あるいはセンサ４８からの入力に基づくものでもよい。制御弁６０はその後、コントローラ５０から入力した信号に基づいた量だけ圧力を低下させた空気を、経路６４に沿って出力する。コントローラ５０がセンサ４８からの測定結果を使用して制御弁６０への出力信号を生成するとき、制御弁６０はロール４０の直径が増加するのにしたがって経路６４に沿って圧力を低下させる。一方、コントローラ５０がセンサ２８からの測定結果を使用して制御弁６０への出力信号を生成するとき、制御弁６０はロール２２の直径が減少するのにしたがって経路６４に沿って圧力を低下させる。いずれの事例でも、経路６４に沿った圧力は減少する。経路６４の低下した圧力に応えて、空気圧ブレーキ２６はロール２２に加える制動力を減少させる。したがって層間材２０の張力は、ロール４０の直径の増加またはロール２２の直径の減少のいずれかに応じて減少され得、これはロール４０の層間において適切な圧力を維持することを含め、上記理由により有益である。

【0060】

層間材２０のロール２２を最初に装填した後の巻回運転の開始時点で、空気圧ブレーキ２６により確立される張力の量を調節するために、センサ２８からの信号をさらに使用してもよい。例えば、ロール２２が巻回装置に最初に装填されるとき、常に完全に最大の状態であるとは限らないであろう。したがって、ロール２２装填後のロール２２の巻回運転開始前にセンサ２８でロール２２のサイズを測定することにより、空気圧ブレーキ２６により確立される張力を、ロール２２のサイズに適した値に（コントローラ５０によって）調節することができる。ロール２２のサイズが分かると、適切な制動の量をコントローラ５０が選択して、層間材２０が解かれるときに層間材２０に所望の量の張力を生じさせることができる。同様に、センサ４８からの信号を使用して、ロール４０の巻回を開始する時点での張力の量を調節してもよい。すなわち、新たなロール４０を示すロール４０の直径をセンサ４８が検出すると、ロール４０の開始に適した張力を生じさせるように、コントローラ５０は空気圧ブレーキ２６によって加える力を調節することができる。この場合も上記のように、ロール４０上の材料がその後増加するにつれて、層間材２０に加えられる張力の量を減少させてもよい。

【0061】

第２に、層間材２０に加えられる張力の量は、層間材２０の幅２１に関して、０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下となるように選択される。より具体的には、典型的なウェブ巻回プロセスのパラメータである０．１８〜０．３６ｋｇ／ｃｍ（１〜２ポンド／リニアインチ）のウェブ張力、および０．１〜０．３５ＭＰａ（１５〜５０ポンド／平方インチ）の層間圧力を、薄いガラスリボン１０および層間材２０で使用すると、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、従来の常識に反して、ウェブ張力や層間圧力が増加すると、実際に側壁の特性が悪化することを本発明者らは見出した。意外なことであるが本発明者らは、より低いウェブ張力を使用し（かつ、その張力を層間材２０に加え）、さらにより低い（ガラスリボン１０および層間材２０の）層間圧力を使用すると、ロール４０に真っ直ぐな側壁が生成されることを見出した。より具体的には、層間材２０に加えられる張力を０ｋｇ／ｃｍ超かつ０．０４５ｋｇ／ｃｍ（０．２５ポンド／リニアインチ）以下とすると、ロール４０に真っ直ぐな側壁が生成される。

【0062】

上記のように、とりわけロール４０において適切な層間圧力を維持するためには、ロール４０のサイズが増加するにつれて層間材２０に加えられる張力の量を減少させると有利である。上記の張力範囲は単位幅当りの力で与えられているため、張力の総量は層間材２０の幅２１に直接依存する。すなわち、張力の総量は単純に、インチ毎のポンドに、層間材２０の幅２１のインチを乗じたものである。一方、層間材２０に加えられる張力は、ロール４０が回転する速度とは概ね無関係である。

【0063】

第３に、上述した巻回条件の結果としてのロール４０内のガラスリボン１０および層間材２０の層間圧力も、真っ直ぐな側壁を有するロール４０の生成において役割を果たす。上述の巻回条件を制御することで、得られるロール４０内の層間圧力を０超かつ０．０７ＭＰａ以下（１０ポンド／平方インチ以下）に保つことができる。別の態様によれば、ロール４０内の層間圧力を、０超かつ０．０５ＭＰａ以下（７ポンド／平方インチ以下）に保つことができる。上記のように、ロール４０の層（ガラスリボン１０および層間材２０）の間の圧力を、記した範囲内で維持すると、真っ直ぐな側壁を有したロール４０を都合よく生成することができる。さらに、ロール４０を通じて実質的に一定の層間圧力を維持することが望ましい。

【実施例1】

【0064】

厚さ１５０μｍのガラスリボンを層間材と共にロールに巻回した。層間材は、厚さ０．０７９ｃｍ（１／３２インチ）、幅２８０ｍｍ（１１インチ）、そして密度０．１グラム／立方センチメートル（６ポンド／立方フィート）の照射架橋エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）共重合体フォーム（マサチューセッツ州スペンサー（Spencer, MA）のＦＬＥＸｃｏｎからFLEXcon P.E.F. 32 white no PSとして入手可能）であった。層間材をロールの芯（公称直径５０８ｍｍ（２０インチ）、最小直径４５７ｍｍ（１８インチ）、最大直径６１０ｍｍ（２４インチ））の周りに巻回させてロールを開始し、その後層間材で形成されたニップにガラスリボンを供給した。ロール巻回パラメータは以下のようであった。

【0065】

●ロール巻回速度が３８１〜８５３．４ｃｍ／分（１２．５〜２８フィート／分）
●完成したロールの直径（ガラスリボンおよび層間材の最外層まで測定したとき）が７３．６６ｃｍ（２９インチ）未満
●層間材ロールに加えられる制動トルクが、巻回開始時点で０．５６Ｎｍ（５ｉｎ−ｌｂｓ）であり、かつ巻回終了時点で０．１１Ｎｍ（１ｉｎ−ｌｂ）に減少した。

【0066】

●層間材ロールの直径の範囲は、５５９ｍｍ（２２インチ）（ロール上に３２０ｍ（１０５０フィート））から４７０ｍｍ（１８．５インチ）（ロール上に２１３ｍ（７００フィート））
●層間材に加えられる張力が、およそ０．０１１から０．０２２ｋｇ／ｃｍ（０．０６から０．１２ポンド／リニアインチ）
●得られたロール内の層間圧力の測定値が０．０５ＭＰａ（７ポンド／平方インチ）未満−ガラスリボンの層と層間材の層との間に置かれた圧力表示センサフィルム（富士フイルム（FujiFilm）、日本、Sensor Products Inc.から流通）の検出下限
●コントローラ５０は、米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのロックウェル・オートメーションによる、アレン・ブラドリーのモデルＲＳ Ｌｏｇｉｘ ５００
●空気圧ブレーキ２６は、Ｎｅｘｅｎのモデル８００１１３
●制御弁６０は、ＳＭＣの電子レギュレータ（electronic regulator）
上記のパラメータおよび設備を使用してガラスリボンおよび層間材のロールを巻回すると、ロールは真っ直ぐな側壁を有するものとなった。

【実施例2】

【0067】

ガラスリボンおよび層間材を共にロールに巻回するが、このとき空気圧ブレーキを巻回開始時点で層間材におよそ０．０１３ｋｇ／ｃｍ（０．０７ポンド／リニアインチ）の張力を印加する０．６２Ｎｍ（５．５ｉｎ−ｌｂｓ）のトルク、０．０８４ＭＰａ（１２ｐｓｉ）に、全巻回プロセスにおいて設定することを除いて、実施例１に明記したものと同じやり方および同じ設備とした。これにより張力は、巻回の終了時点までに０．０９ｋｇ／ｃｍ（０．５ポンド／リニアインチ）に直線的に増加した。ガラスリボンおよび層間材のロールの側壁は、真っ直ぐではないものとなった。

【0068】

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。

【0069】

例えば、図示の芯４２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ものでもよい。さらに、フランジは恒久的に芯４２に取り付けられたものでもよいし、あるいは取外し可能なものでもよい。

【0070】

さらに、３層の層間材２０と３層のガラスリボン１０とがロール４０に巻回されているように図示されているが、いずれも任意の適切な数の層を存在させることができる。

【0071】

さらに、説明のために空気圧式の例を挙げたが、他の方法および機器を使用してもよい。例えば、空気圧ブレーキを使用する代わりに、トルクモードで動作するサーボモータを使用し、これを入力電流を変化させることによって制御してもよい。サーボモータを使用するとき、比例制御弁は空気圧式ではないものとなり、コントローラ５０が汎用コンピュータまたは専用コンピュータであるときなど、コントローラ５０が適切な制御を行なうことができる場合には比例制御弁を省くことができる。さらに、空気圧ブレーキを任意の他の適切な種類の張力印加装置、例えば、機械的摩擦ブレーキ、磁性紛体ブレーキ、電気ブレーキ、またはサーボモータなどに置き換えることも可能である。層間材がロール４０に巻回されるときにロールの層間に圧力を生じさせるよう、層間材供給路に沿って移動している層間材に張力を印加するこれらの装置のうちのいずれもが、層間材への張力印加手段としての役割を果たす。

【0072】

さらに、図示の空気圧ブレーキは層間材のロールに直接連結されているが、代わりに空気圧ブレーキ、サーボモータ、または他の張力印加装置のいずれかを、別のローラまたはローラ系を用いて層間材に連結させてもよい。このようなローラ系を、供給路に沿って矢印２５の方向に層間材２０を導くガイドローラ３０と一体化させてもよい。層間材のウェブを、ベアリングマウントに組み込まれたロードセルで、ローラの周りにさらに巻き付けてもよい。これらのロードセルを較正して層間材の張力を直接測定してもよく、そしてこの情報を制御システムでその後使用して、上述したような適切な張力を維持することも可能であろう。１つの考慮すべきことは、張力印加手段は、層間材がガラスリボンと共に巻回されるときに層間材およびガラスリボンの層間に圧力を生み出すようにその層間材に張力を印加するということである。ロール内で適切な層間圧力を維持することによって、真っ直ぐな側壁を有するロールが生成される。

【符号の説明】

【0073】

１０ ガラスリボン
１８、３０ ガイドローラ
２０ 層間材
２２ 層間材供給ロール
２６ 空気圧ブレーキ
２８、４８ センサ
４０ ロール
４２ 芯
４５ ニップ
４６ 巻回機構
５０ コントローラ
６０ 制御弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】