具有特殊地构造的棱边的玻璃膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种玻璃膜，其具有小于1.2mm、特别是在5μm到200μm的范围中的厚度，该玻璃膜带有第一和第二表面，两个表面通过带有棱边表面的棱边限界，其中，棱边表面分别具有带有微结构表面的微结构，该微结构包括微裂纹和裂隙，它们侧向地由侧壁限界，其特征在于，至少两个彼此对置的棱边在其微结构表面上包括如下的低粘度的、即具有在23℃小于600mPas、特别是在23℃小于150mPas、优选在23℃在0.5到600mPas的范围中，十分特别优选在23℃在0.5到250mPas的范围中，尤其优选在23℃在1到80mPas的范围中，尤其十分优选在23℃在25到80mPas的范围中的粘度的胶粘剂，使得微裂纹和裂隙的各自的侧壁借助胶粘剂彼此粘合，从而使在下述条件下的玻璃膜的损坏概率小于1%，所述条件为：1000m的长度，厚度在5μm到350μm、特别是在15μm到200μm的范围中的厚度，而且所述玻璃膜的卷盘直径在50mm到1000mm、特别是在150mm到600mm的范围中。
【专利说明】具有特殊地构造的棱边的玻璃膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有特殊地构造的棱边的玻璃膜，在它的棱边表面上，在微结构中微裂纹和裂隙的侧壁在分别彼此粘合。玻璃膜优选具有在5 μ m到1.2mm范围中的厚度、特别是在5 μ m到350 μ m范围中的厚度、十分特别优选地具有15 μ m到200 μ m范围中的厚度。
【背景技术】
[0002]薄玻璃被越来越多地被用于多种多样的应用，譬如，在消费性电子产品领域中例如用作用于半导体模块的、用于有机LED光源的或用于薄的或者弯的显示设备的覆盖玻璃，或者在可再生能源或能源【技术领域】中例如用于太阳能电池的覆盖玻璃。针对于此的示例为触摸面板、电容器、薄膜电池、柔性电路板、柔性0LED、柔性光伏模块或电子纸。对于许多应用，薄玻璃逐渐地成为焦点，这是基于它的突出的特性，例如耐化学品性、耐温度变化性和耐热性、气密性、高电绝缘性能、可调整的膨胀系数、曲挠性(Biegsamkeit)、高的光学质量和透光性以及基于两个薄玻璃侧的火抛光的表面的带有非常低的表面粗糙度的高表面质量。在此，薄玻璃理解为具有小于约1.2mm的厚度直至5 μ m以及更小厚度的玻璃膜。基于薄玻璃的曲挠性，作为玻璃膜的薄玻璃越来越多地在制造之后被卷绕，并且作为玻璃卷存放或者被输送去修整(Konfektionierung)或进一步加工。在卷至卷(Roll-to-Roll)过程中，玻璃膜还可以在中间处理(例如表面覆层或修整)之后再次被卷绕并且被提供给进一步的应用。相对于存放或者输送平着伸展的材料，玻璃的卷包含有在进一步加工中成本低廉地紧凑地存放、输送及操作的优点。在进一步加工中，由玻璃卷以及由平着存放或者输送的材料分割下小的、与需求相应的玻璃膜区段。在一些应用中，这些玻璃膜区段还再次作为弯曲的或卷起的玻璃使用。
[0003]在所有卓越的特性的情况下，作为脆性材料的玻璃拥有非常小的断裂强度，这是因为玻璃相对拉伸应力是低耐抗性的。在玻璃弯曲`时，在弯的玻璃的外表面上出现拉伸应力。为了无断裂地存放并且为了无断裂地输送这种玻璃卷，或者为了无裂纹且无断裂地使用较小的玻璃膜区段，首先棱边的质量和完整性是重要的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。在棱边上已经产生的损坏，譬如很小的裂纹(例如微裂纹)可以成为在玻璃膜中的更大的裂纹的原因和生成点。此外，由于在卷起的或弯的玻璃膜的顶侧上的拉伸应力，表面相对于划痕、凹痕或其他表面缺陷保持完好和豁免(Freiheit)是重要的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。第三，在玻璃中的制造引起的内部应力应当是尽可能小的或者是不存在的，以便避免在卷绕的或者弯的玻璃膜中生成裂纹或断裂。特别地，玻璃膜棱边的性质是在玻璃膜的裂纹生成或裂纹扩展直至断裂方面有着特别重要的意义的。
[0004]根据现有技术，薄玻璃或者说玻璃膜通过特殊地磨快的金刚石或者由特种钢或碳化钨制成的小轮来划刻和断裂。在此，通过划刻表面在玻璃中有针对性地产生应力。沿着如此产生的裂缝，玻璃经由压、拉或弯曲受控制地断裂。由此生成具有高粗糙度、大量微裂纹以及在棱边边沿上的凸边或贝壳状凸起的棱边。
[0005]通常为了提高棱边强度，这些棱边随后被整边、倒角或研磨和抛光。在特别是在小于200 μ m的厚度范围的玻璃膜的情况下，不再能够实现机械的棱边加工而不出现针对玻璃的额外的裂纹或断裂危险。
[0006]为了获得改进的棱边质量，根据现有技术在进一步开发中使用了激光划刻方法，以便借助热学生出的机械应力来断裂玻璃基材。两种方法的组合也是在现有技术中所公知并被推广的。在激光划刻方法的情况下，通过聚集的激光射线(通常为CO2激光射线)把玻璃沿着精确限定的线加热并且通过紧随其后的冷却流体(例如压缩空气或空气-液体混合物)的冷射流来在玻璃中产生如此大热应力，以使得该玻璃可沿着预设的棱边断裂。例如，DE69304194T2, EP0872303B1 和 US6, 407, 360 描述了这种激光划刻方法。
[0007]但是该技术还是产生带有相应的粗糙度和微裂纹的断裂的棱边。由在棱边结构中的凹痕和微裂纹出发，特别是在在厚度小于200 μ m的范围中薄的玻璃膜弯曲或者卷起时，裂纹可能会在玻璃中形成发展并且扩展，这些裂纹随后导致玻璃断裂。
[0008]文献W099/46212做出了提高棱边强度的建议。其建议以高粘度的可固化塑料给玻璃片棱边覆层并且对由玻璃棱边开始的微裂纹进行填充。可以通过将玻璃棱边浸入到塑料中并且通过紫外光线固化来进行覆层。随后去除在玻璃片的外表面上突出的塑料。这种方法建议用于0.1到2mm厚度的玻璃片。在这种情况下缺点是，其包括特别是在玻璃片的外面上清除凸出的塑料的方法步骤，其不适用于5到200μπι范围中的玻璃膜。首先，在这种类型的薄玻璃膜的情况下可以去除突出的塑料而不损坏膜。此外，如在W099/46212中所公开的那样，棱边的覆层及其微裂纹的填充本身只是非常有限地防止了裂纹生成和裂纹扩展。如在该文献中建议的那样，高粘度的塑料可能由于其粘滞性而只是在玻璃片棱边的表面结构中表面地遮盖了微裂纹或者充其量也只是进入到表面微结构的粗的间隙中。据此，微裂纹在相应地作用的拉应力的情况下可能仍然起用于裂纹发展的起点的作用，该起点随后导致直至玻璃片断裂。
·[0009]为了提高在大于0.6mm或大于0.1mm的厚度范围中玻璃基材的棱边强度，W02010/135614还建议了以聚合物给棱边覆层。覆层的厚度应当在5到50 μ m的范围中。但是，如在文献中所实施的那样，在此这种覆层只是非常有限地防止了由棱边起的裂纹生成和扩展，这是因为在棱边表面结构中的微裂纹可以由其深处出来无阻碍地导致裂纹发展。此外，这种借助塑料的棱边覆层方法在200到5 μ m范围中的薄玻璃膜的情况下仅能非常昂贵地实行。此外，特别是在膜非常薄的情况下不能避免覆层在棱边上形成增厚部，该增厚部不能在不发生损坏膜的危险的情况下被去除，并且在使用或卷绕玻璃膜时表现出很大干扰。由塑料覆层增厚的玻璃膜棱边导致玻璃膜在卷绕时被扭曲(Verbiegen)并且妨碍了玻璃膜的紧凑缠绕。这例如在玻璃卷中的玻璃膜传输时导致了应力并且可能会导致子区域的摆动或振动，其对于玻璃膜意味着巨大的断裂危险。
[0010]为了修补玻璃片中的发丝式裂纹，由GBl, 468，802公知了:把一种混合物加入到裂纹上方的玻璃表面上，其中，该混合物由以下组成:
[0011]-具有固化剂的聚环氧化物，以及
[0012]-不饱和聚酯树脂、稀释剂、聚合反应催化剂和至少一种聚合反应加速剂；
[0013]以使混合物渗入到发丝式裂纹中，填充发丝式裂纹并且在发丝式裂纹中聚合，从而使其封闭。在GB1，468，802中给出了 1000cP (1000mPas)的粘度作为所描述的混合物的最大粘度。为了填充发丝式裂纹，列出了 0.65cP (0.65mPas)的下限值,在这种情况下发丝式裂纹仍然能被填充。GB1，468，802仅描述了在玻璃片上的损坏处进行修补，而不是在薄玻璃膜上的损坏处进行修补，特别是也没有通过粘合提高棱边强度。
[0014]在GB1，468，802中所描述的、用于封闭在玻璃表面中的发丝式裂纹的混合物的缺点还在于:固化借助于聚合反应组分实现。通过这种类型的组分不能实现迅速封闭发丝式裂纹。
【发明内容】
[0015]本发明的任务是提供一种玻璃膜，该玻璃膜避免了现有技术的缺点并且特别是具有足够的棱边质量，其允许弯曲或卷起玻璃膜，其中，在最大程度上或者完全避免了由棱边起生成裂纹。特别地，棱边强度应当通过这种类型的措施如此得到提高，使得在下述条件下的损坏概率小于1%，该条件为:将长度为1000m的玻璃膜带缠成卷，玻璃膜带的厚度在5 μ m到350 μ m、特别是在15μπι到200 μ m的范围中，而且卷具有的卷直径在50mm到1000mm、特别是在150mm到600mm的范围中。
[0016]本发明通过权利要求1和权利要求11的特征解决该问题。本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求2到10以及12到17中进行了说明。
[0017]玻璃膜具有第一和第二表面，这两个表面通过同样的棱边限界。棱边表面拥有带有微结构表面的微结构。棱边表面在其微结构表面至少局部性地具有微裂纹和裂隙。特别地，当应力作用到微裂纹和裂隙上时，这些微裂纹和裂隙可以起到作为玻璃膜中裂纹生成和裂纹发展的起点的作用，该起点不可接受地损坏玻璃膜或者导致直至玻璃膜断裂。这些应力可以由例如在玻璃膜弯曲或卷起时的拉力带来或者由摆动或震动带来。
[0018]这些微裂纹和裂隙拥有分别在垂直于棱边表面的取向的侧向的侧壁，其在裂纹发展时相对彼此张开。根据本发明，至少在两个彼此对置的棱边上，在它们的棱边表面的微裂纹和裂隙的各自的侧壁借助于玻璃胶粘剂彼此粘合。
[0019]这种粘合防止了:侧壁可能相对彼此张开并且因而有效地防止了裂纹生成或裂纹扩展。该粘合不是棱边表面的覆层，而是一种在棱边表面的微结构的范围中微裂纹侧壁和裂隙侧壁的粘合。由此，在粘合微裂纹和裂隙的各自的侧壁之后，棱边表面在其高度上相当于玻璃膜的厚度。在很大程度上排除了在玻璃膜上的干扰性的增厚部或超出玻璃膜的第一和第二表面的粘合部凸起。这种增厚部特别是在玻璃膜卷绕时是非常干扰性的，这是因为通过其在棱边之间生成的间隙导致玻璃膜在卷的宽度方向上被扭曲，这又促使玻璃膜在玻璃卷中摆动并且可能导致膜损坏和断裂。
[0020]至少两个彼此相对置的棱边理解为特别是在玻璃膜弯曲或卷起时被弯曲的棱边。但是附加地还可以，一个或两个垂直于弯曲半径延伸的棱边具有根据本发明的构造。
[0021]原则上，所有以下这些胶粘剂都适用于粘合在玻璃膜棱边的表面结构中的微裂纹和裂隙的侧壁，即，这些胶粘剂拥有足够的在玻璃上的粘附力以及可以使胶粘剂完全渗入到微裂纹中的低粘度。在此，通过微裂纹的裂纹缝隙的毛细管效应支持渗入。
[0022]根据本发明，使用优选丙烯酸酯、特别是改性的丙烯酸酯的低粘度胶粘剂作为胶粘剂，例如可紫外线固化的丙烯酸酯(也就是说借助可由紫外线辐射自由基固化的丙烯酸酯粘合物质)、氰基丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯。进而优选:环氧树脂，尤其是那些具有低粘度添加物(例如缩水甘油基醚)的环氧树脂。十分特别优选的是改性的环氧树脂和紫外线固化的环氧树脂。优选阳离子型环氧树脂作为紫外线固化的环氧树脂。对于根据本发明所使用的低粘度胶粘剂，粘度选择在0.5到600mPas的范围中(23°C )，优选在0.5到250mPas的范围中(23°C)，特别优选在I到150mPas的范围中(23°C )，尤其优选在I到80mPas的范围中(23。。)。
[0023]优选地，通过紫外光线固化的胶粘剂优选例如UV-丙烯酸酯或紫外线固化的环氧树脂，这是因为在这种情况下可以保障非常短的固化时间并且由此保障迅速的进一步加工。
[0024]作为胶粘剂例如使用低粘度的、紫外线固化的、单一组分的、无溶剂的、具有小于600mPas (23°C )的粘度的环氧树脂,例如德路工业粘合材料公司(DELO Industrieklebstoffe, DELO-Alleel, 86949ffindach,德国)的 DELO-1〈atiobond? AD610。
[0025]基于紫外线固化的丙烯酸酯的胶粘剂以令人惊讶的方式表现出了特别良好的可加工性。这种类型的胶粘剂的特征在于，小于120mPas的非常低的粘度以及小于Ih的固化时间，特别是小于10分钟的固化时间，特别是优选小于I分钟的固化时间。在此示例性地列出了德路工业粘合材料公司(DELO Industrieklebstoffe, DELO-Alleel, 86949ffindach,德国)的DELO-Photobond GB310或DEL0_Lotus2。根据本发明，通过粘合实现了损坏概率，亦即在考虑大量具有下述条件的玻璃膜时玻璃带或者玻璃膜断裂的概率小于1%，所述条件为:玻璃膜具有1000m的长度以及在5 μ m到1.2mm的范围中的厚度、特别是在5 μ m到350 μ m的范围中的厚度、十分特别优选地在15 μ m到200 μ m的范围中的厚度，卷成具有在50mm到1000mm的、特别是150mm到600mm的直径的卷。
[0026]在另一实施方式中，玻璃膜第一和第二表面(亦即玻璃的两个面)还可以具有火抛光的表面。在该实施方式中其表面具有最闻I纳米、优选最闻0.8纳米、特别优选最闻0.5纳米的均方根粗糙度(RMS)R q，其在670 μ m的测量长度上测得。此外其表面的平均粗糙深度Ra为最高2纳米、优选最高1.5纳米、特别优选最高I纳米，其在670 μ m的测量长度上测得。
[0027]在优选的实施方案中，这种根据本发明的玻璃膜具有最高200μ m、优选最高100 μ m、特别优选最高50 μ m、尤其优选最高30 μ m,并且至少5 μ m、优选至少10 μ m、特别优选至少15 μ m的厚度，并且因此尽管玻璃有易碎性仍然可以无裂纹和断裂风险地弯曲和卷起。
[0028]在优选的实施方案中，这种根据本发明的玻璃膜具有最高2重量％、优选最高I重量％、进一步优选最高0.5重量％、进一步优选最高0.05重量％、特别优选最高0.03重量％的碱金属氧化物。
[0029]在优选的实施方案中，这种根据本发明的玻璃膜是由含有以下成分(基于氧化物的重量％)的玻璃制成的:
[0030]
【权利要求】
1.一种玻璃膜(I )，所述玻璃膜具有小于1.2_、特别是在5 μ m到350 μ m的范围中、优选在15 μ m到250 μ m范围中的厚度，所述玻璃膜带有第一和第二表面(31、32)，两个表面通过带有棱边表面(51、52)的棱边(41、42)限界，其中，所述棱边表面(51、52)分别具有带有微结构表面(6)的微结构，所述微结构包括微裂纹(8)和裂隙(9)，所述微裂纹(8)和裂隙(9)侧向地由侧壁限界， 其特征在于， 至少两个彼此对置的棱边(41、52)在其微结构表面(6)上具有如下的低粘度的、即具有在23°C小于600mPas、特别是在23°C小于150mPas、优选在23°C在0.5mPas到600mPas的范围中、十分特别优选在23°C在0.5mPas到250mPas的范围中、尤其优选在23°C在ImPas到80mPas的范围中、尤其十分优选在23°C在25mPas到80mPas的范围中的粘度的胶粘剂，使得所述微裂纹(8 )和裂隙(9 )的各自的侧壁借助所述胶粘剂(7 )彼此粘合，从而使具有下述条件的玻璃膜的损坏概率小于1%，所述条件为:长度为1000m，厚度在5 μ m到350 μ m、特别是在15 μ m到200 μ m的范围中，而且所述玻璃膜(I)的卷盘直径在50mm到1000mm、特别是在150mm到600mm的范围中。
2.根据权利要求1所述的玻璃膜，其中，在粘合所述微裂纹(8)和裂隙(9)的各自的侧壁之后，所述棱边表面(51、52 )在它的高度上相当于所述玻璃膜(I)的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃膜，其中，所述胶粘剂(7)包括丙烯酸酯、优选改性的丙烯酸酯、特别是紫外线固化的丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯，或者改性的聚氨酯丙烯酸酯。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃膜，其中，所述胶粘剂(7)包括环氧树脂、优选改性的环氧树脂，特别是紫外线固化的环氧树脂。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)的第一和第二表面(31、32)具有火抛光的表面。`
6.根据前述权利要求中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)具有最高200 μ m、优选最高100 μ m、特别优选最高50 μ m、尤其优选最高30 μ m的厚度。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)具有至少5μπκ优选至少10 μ m、特别优选至少15 μ m的厚度。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)具有最高2重量％、优选最高I重量％、进一步优选最高0.5重量％、进一步优选最高0.05重量％、特别优选最高0.03重量％的碱金属氧化物含量。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)是由含有以下成分(基于氧化物的重量％)的玻璃制成的:SiO240—75Al2O31—25B2O30—16
碱土金属氧化物 0-30
碱金属氧化物0-2。
10.根据权利要求1到7中任意一项所述的玻璃膜，其中，所述玻璃膜(I)是由含有以下成分(基于氧化物的重量％)的玻璃制成的:
11.一种用于制造根据权利要求1所述的玻璃膜的方法，所述方法包括以下步骤: -提供带有小于1.2mm的、特别在5 μ m到200 μ m范围中的厚度的玻璃膜(I )， -通过带有在23°C小于600mPas、特别是在23°C小于150mPas的粘度的低粘度胶粘剂(7)来湿润至少两个彼此对置的棱边(41、42)的棱边表面(51、52)的微结构表面(6)，并且 -固化所述胶粘剂(7)，使得在下述条件下的玻璃膜的损坏概率小于1%，所述条件为:长度为1000m，厚度在5μπι到350 μ m、特别是在15μπι到200 μ m的范围中，而且所述玻璃膜(I)的卷盘直径在50mm到1000mm、特别是在150mm到600mm的范围中。
12.根据权利要求11所述的制造玻璃膜的方法，其中，在以胶粘剂(7)进行湿润之前以如下方式制造所述棱边(41、42)，方式是:在玻璃膜(I)中沿着预先给定的断裂线通过机械划刻和/或通过带有随后的有针对性的冷却的激光射线处理来产生应力，并且所述玻璃随后沿着所述断裂线断裂。
13.根据权利要 求11或12所述的制造玻璃膜的方法，其中，在23°C时所述胶粘剂(7)具有在0.5到600mPas，优选在0.5到250mPas，特别优选在I到150mPas，尤其优选在I到80mPas、十分特别优选在25mPas到30mPas的范围中的粘度。
14.根据权利要求11到13中任意一项所述的制造玻璃膜的方法，其中，所述胶粘剂(7)包括丙烯酸酯、优选改性的丙烯酸酯、特别是能紫外线固化的丙烯酸酯，氰基丙烯酸酯或者改性的聚氨酯丙烯酸酯。
15.根据权利要求11到13中任意一项所述的制造玻璃膜的方法，其中，所述胶粘剂(7)包括环氧树脂、优选改性的环氧树脂，特别是紫外线固化的环氧树脂。
16.根据权利要求11到15中任意一项所述的制造玻璃膜的方法，其中，所述胶粘剂(7)借助紫外辐射、优选在320到400 μ m的波长范围中的紫外辐射固化。
17.根据权利要求11到15中任意一项所述的制造玻璃膜的方法，其中，所述胶粘剂(7)借助热处理、优选借助在80°C到200°C的范围中的热处理固化。
【文档编号】C03C3/091GK103857638SQ201280049507
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年10月5日 优先权日:2011年10月7日
【发明者】于尔根·沃特, 托马斯·维格尔, 霍尔格·维格纳, 乌尔里希·内乌霍伊斯勒, 安格里卡·乌尔曼 申请人:肖特公开股份有限公司