JP2006069825A - ディスクロール - Google Patents

Abstract

【課題】 従来と比べて粉落ちが格段に少なく、かつ高い耐熱衝撃性を有するディスクロールを提供する。
【解決手段】 加熱状態にある部材を搬送するために使用されるディスクロールであって、加熱されたときに収縮する傾向がある材料からなる第１のディスクを複数枚積層してなる第１のディスクロール部と、加熱されたときに膨張する傾向がある材料からなる第２のディスクを複数枚積層してなる第２のディスクロール部とを有し、前記第１のディスクの外径が前記第２のディスクの外径より大きいことを特徴とするディスクロール。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば溶融炉から排出されるガラス板のように加熱状態にある部材を搬送するために用いられるディスクロールに関する。特に、高品位板ガラスの製造工程に用いることに適した搬送用ディスクロールに関する。

板ガラスの製造方法においては、溶融状態から成形された板ガラスを徐冷するために搬送機構が必要とされる。一般に、この搬送機構は搬送ロールによって構成されており、ディスクロールはこの搬送ロールの一種である。

搬送される板ガラスは、４００〜８００℃程度の高温状態にあり、強度も低いため、ディスクロールには、耐熱性や耐摩耗性に加えて、板ガラスを傷つけないようにある程度の柔軟性が要求されている。また、製造される板ガラスは大型化する傾向にあり、それに従いディスクロールに加わる荷重もより大きなものとなる傾向があることから、ディスクロースにはより高強度であることも同時に要求されている。

このような要求に対して、例えば、シリカ・アルミナファイバーと無機結合剤と有機結合剤とを主原料とし、嵩密度を０．５ｇ／ｃｍ³以上としたドーナツ状の成形板（ディスク）を、複数枚シャフトに通して積層し、両端から押圧して圧縮篏合して円筒形状のロールを形成し、その表面に無機コロイド溶液を含浸させて乾燥させたディスクロールが知られている（特許文献１参照）。

特許第２５６８８４５号公報

しかし、上述したディスクロールでは、複数のディスクを積層した構成であることから、個々のディスクが加熱状態にある板ガラスからの熱により厚さ方向に収縮を起こし、ディスクとディスクの間に隙間ができて微細な繊維片やバインダー等が剥離して落下する、所謂粉落ちを起こしやすい。今日、テレビの大画面化が進んでおり、またプラズマディスプレイや液晶ディスプレイも普及しはじめているが、これらに使用される板ガラスはより高品位であることが要求されており、搬送に伴う粉落ちは無視できない問題になってきている。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、従来に比べて粉落ちが格段に少なく、かつ高い耐熱衝撃性を有するディスクロールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、加熱状態にある部材を搬送するために使用されるディスクロールであって、加熱されたときに収縮する傾向がある材料からなる第１のディスクを複数枚積層してなる第１のディスクロール部と、加熱されたときに膨張する傾向がある材料からなる第２のディスクを複数枚積層してなる第２のディスクロール部とを有し、前記第１のディスクの外径が、前記第２のディスクの外径より大きいことを特徴とするディスクロールを提供する。

上記の構成によれば、第１のディスクロール部において搬送部材を支持し、また搬送部材から受ける熱による第１のディスクロール部における厚さ方向の収縮分を、第２のディスクロール部における厚さ方向の膨張によりキャンセルさせることにより、ディスク間の層間剥離を抑制することができる。

また、本発明では、上記のディスクロールにおいて、第１のディスク及び第２のディスクが無機質繊維、無機質充填材、無機結合剤及び有機結合剤を含む成形体であり、かつ第１のディスクは第２のディスクより低密度でかつ柔軟性を有していることが好ましい。これにより、搬送に伴い搬送部材が受ける衝撃が緩和され、搬送部材を傷つけることがなくなると同時に、第２のディスクロール部において強度を保つことができ、ディスクロール全体の強度を保つことができる。

更に、本発明では、上記のディスクロールにおいて、第１のディスクロール部には、珪酸リチウムとコロイダルシリカが含浸されており、第２のディスクロール部には、コロイダルシリカが含浸されていることが好ましい。これにより、第１のディスクロール部には、搬送部材との接触部に要求される強度、粉落ちのなさ、耐熱衝撃性といった要求をより満足させることができるとともに、第２のディスクロール部においても粉落ちを防止することができる。尚、第２のディスクロール部は、搬送部材とは接触しないため耐熱性は第１のディスクロール部ほど要求されない。そのため、第２のディスクロール部では、含浸物はコロイダルシリカのみで十分であり、コスト削減を図ることができる。

本発明によれば、より粉落ちが少なく、更に高い耐熱衝撃性を有するディスクロールを提供することができる。

本発明に係るディスクロールの実施形態について、図１〜図３（何れも側面図）にその製造工程を示し詳細に説明する。尚、図３がディスクロールとして完成した状態を示す図であり、ディスクロールは全体として、第１のディスク１１０からなる第１のディスクロール部と、第２のディスク１０４からなる第２のディスクロール部とで構成されている。

先ず、第１のディスクロール部を構成する第１のディスク１１０と、第２のディスクロール部を構成する第２のディスク１０４とを製造する。第１のディスク１１０及び第２のディスク１０４は共に、無機質繊維、無機質充填材、無機結合剤及び有機結合剤を含む成形体である、但し、第１のディスク１１０は第２のディスクより低密度で、かつ柔軟性を有するように、両者の組成を調整する。

無機質繊維としてはセラミック繊維が好ましく、例えばアルミナファイバーやシリカファイバー、シリカ・アルミナファイバー等を好適に使用できる。無機質充填材としては、例えばアルミナ粒子、木節粘度、カオリン粒子、マイカ粒子等を好適に使用できる。無機結合剤としては、例えばシリカゾル、アルミナゾル等を好適に使用できる。有機結合剤としては、例えばアクリル等のエマルジョン、α化された澱粉糊等を好適に使用できる。

第１のディスク１１０を得るには、上記の無機質繊維、無機質充填材、無機結合剤及び有機結合剤を所定量含む水性スラリーを調製し、この水性スラリーを脱水成形し、乾燥して所定厚の板材を成形する。尚、水性スラリーには、必要に応じて、分散剤や定着剤、凝集剤等を添加してもよい。ここで、第１のディスクに配合される無機質繊維の配合量は、４０〜６０重量％が好ましい。４０重量％未満であると必要な反発（復元）力が得られず、６０重量％を超えるとディスク原板の密度低下に伴い大きな反発力を得ることができず、製造性に著しい悪影響を及ぼす。また、無機質充填材の配合量は４０〜６０重量％が好ましい。４０重量％未満であるとロール内部の空隙が多くなり、必要な強度が得られず、６０重量％を超えるとロールが硬くなり、ワークであるガラス板に傷を付けるといった悪影響を及ぼす。次いで、板材から所定の外径及び内径のディスクを切り出し、第１のディスク１１０を得る。また、第１のディスク１１０の密度は、搬送部材により異なるが、例えば一般的な板ガラスの搬送用としては０．８〜１．７ｇ／ｃｍ³程度が適当である。

第２のディスク１０４も同様に、組成調整した水性スラリーから板材を成形し、第１のディスク１１０と同形状のディスクを切り出して得られる。また、第２のディスク１０４の密度は、搬送部材により異なるが、第１のディスク１１０と同様に一般的な板ガラスの搬送用としては１．０〜１．７ｇ／ｃｍ³程度が適当である。

上記の如く得られた第１のディスク１１０及び第２のディスク１０４を、次いで、図１に示すように金属製（例えば鉄製）のシャフト１０１に通す。その際、シャフト１０１の一方の端部にナット１０２ａ及びフランジ１０３ａを装着しておき、先ず、シャフト１０１に第２のディスク１０４を所定枚通し、次いで第１のディスク１１０を所定枚通した後、第２のディスク１０４を所定枚通し、次いで第１のディスク１１０を所定枚通した後、第２のディスク１０４を所定枚通し、最後にフランジ１０３ｂ及びナット１０２ｂを装着する。この時の第１のディスク１１０及び第２のディスク１０４の枚数は、ディスクロールの全長、個々のディスクの厚さ、搬送部材の種類等により適宜設定される。

次いで、ナット１０２ａ，１０２ｂを締め、両フランジ１０３ａ，１０３ｂを介して両側から圧力を加えてディスク同士を圧接する。この際、第１のディスク１１０が２０％程度、第２のディスク１０４が５０％程度圧縮（それぞれ厚さ）されるように圧力を調整する。こうして図１に示す状態を得る。

次いで、例えば図２に点線１１１で示す加工線まで研磨して第１のディスク１１０を第２のディスク１０４よりも大径にする。研磨量（厚さ）は、ディスクロールの全長、個々のディスクの厚さ、搬送部材の種類等により適宜設定される。

この研磨により、図３に示すような側面形状を有するディスクロールが得られる。第１のディスク１１０が搬送部材との接触部１１０ａとなる。

上記のディスクロールには、耐熱衝撃性の更なる向上と、粉落ちをより確実に防止する目的で、含浸処理を施すことが好ましい。この含浸処理は、搬送部材と接触する第１のディスク１１０については、耐熱衝撃性を付与するために、コロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液を含浸させる。このコロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液は、下記に示すように、乾燥により、ケイ素原子と酸素原子とが交互に連結して強い結着力を有する分子構造を採り、その結果高い耐熱衝撃性が得られる。

但し、珪酸リチウムを含浸させると、第１のディスク１１０には、加熱された際に収縮傾向が現れる。例えば板ガラスの搬送では、板ガラスが４００℃〜８００℃に加熱されているため、個々の第１のディスク１１０はこの熱により厚さ方向に収縮してディスク間に層間剥離が生じ、ディスクロールとして使用できなくなってしまう。そのため、コロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液における混合比は、耐熱衝撃性の向上と収縮の度合とを考慮して、コロイダルシリカ：珪酸リチウム＝９０：１０〜９９：１とすることが好適である。

また、コロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液の含浸量については、ロールの柔軟性を設計する上で重要であり、含浸量が少なければ柔らかく、多ければ硬いロールが形成される。本発明においては、含浸量は、容積比で５〜６０％に相当する量が適当である。

含浸後、例えば８０℃で、１２時間程度乾燥して含浸処理が完了する。この含浸処理により、コロイダルシリカ成分及び珪酸リチウム成分がディスク表面に近い程高濃度で存在し、第１のディスク１１０には高い耐熱衝撃性が付与される。

一方、第２のディスク１０４については、搬送部材と接触しないため、第１のディスク１１０ほどの高い耐熱衝撃性は必要がない。そこで、第２のディスク１０４については、コロイダルシリカを容積比で０．５〜２０％に相当する量を含浸させる。これにより、含浸液のコストを下げることができる。

更に、第２のディスク１０４は珪酸リチウムを含まないため、上記のような熱による収縮が抑えられ、圧接された状態での反発力が強く現れる。このことを利用して、第１のディスク１１０の厚さ方向の収縮分を第２のディスク１０４の反発力によってキャンセルさせ、第１のディスク１１０の層間剥離を生じ難くする利点もある。

このようにして得られる本発明のディスクロールは、熱的に安定で、粉落ちが極めて少ないことに加えて、適度の柔軟性を有する第１のディスク１１０からなる第１のディスクロール部が、ガラスへの当たりをソフトに保ち、ガラスが傷付くのを防ぎ、搬送部材を振動等が無く良好に搬送する一方で、第２のディスク１０４からなる第２のディスクロール部が第１のディスクロール部の熱収縮によるディスク間の層間剥離の発生を抑え、安定した搬送を長期にわたり維持する。

以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより官ら制限されるものではない。

（実施例１）
・第１のディスク
下記原料と水とを混合して水性スラリーを調製し、これを脱水成形、乾燥して厚さ１５ｍｍの板状成形体を得た。次いで、この板状成形体をプレスで打ち抜き、外径が２００ｍｍ、抜けた内径が１００ｍｍ、厚さが１５ｍｍの第１のディスクを得た。得られた第１のディスクの密度は０．６ｇ／ｃｍ³であり、後述される第２のディスクよりも柔軟性があるものの、強度的には劣っていた。
配合水 ３０００重量部
シリカ・アルミナファイバー（繊維径３μｍ） ４０重量部
アルミナ粒子（粒子径０．５〜３．０μｍ） ６０重量部
無機結合剤（シリカゾル：乾燥固形分） ５重量部
有機結合剤（アクリルエマルジョン） ５重量部
無機定着剤（５％水溶液） ３重量部
高分子凝集剤（０．０５％水溶液） ６重量部

・第２のディスク
下記原料と水とを混合して水性スラリーを調製し、これを脱水成形、乾燥して厚さ１５ｍｍの板状成形体を得た。次いで、この板状成形体をプレスで打ち抜き、外径が２００ｍｍ、抜けた内径が１００ｍｍ、厚さが１５ｍｍの第２のディスクを得た。得られた第２のディスクの密度は１．０ｇ／ｃｍ³であり、第１のディスクよりも高強度であった。
配合水 ３０００重量部
シリカ・アルミナファイバー（繊維径３μｍ） １０重量部
木節粘土（粒子径３．０μｍ） ４０重量部
マイカ粒子（粒子径１００〜３００μｍ） ４０重量部
有機結合剤（α化澱粉糊） ５重量部
無機定着剤（５％水溶液） ３重量部
高分子凝集剤 ６重量部

・ディスクロールの作製
図１に示すように、鉄製のシャフト１０１にナット１０２ａ及びフランジ１０３ａを装着し、順に、第２のディスク１０４を１０ｃｍ、第１のディスク１１０を２０ｃｍ、第２のディスク１０４を１５０ｃｍ、第１のディスク１１０の長さを２０ｃｍ、第２のディスク１０４を１０ｃｍの厚さとなるようにそれぞれ通し、フランジ１０３ｂ及びナット１０２ｂを装着した。そして、ナット１０２ａ、１０２ｂを締め付けてフランジ１０３ａ，１０３ｂを介してディスクを圧接した。これにより、第１のディスク１１０が密度０．８ｇ／ｃｍ³、第２のディスク１０４が密度１．４ｇ／ｃｍ³となった。

次いで、図２に示すように、第２のディスク１０４を４ｍｍの厚さで研磨し、図３に示すようなディスクロールを形成した。

次いで、第１のディスク１１０からなる第１のディスクロール部に、コロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液（コロイダルシリカ：珪酸リチウム＝９５：５）を容積比で５０％に相当する量を塗布した。また、第２のディスク１０４からなる第２のディスクロール部に、コロイダルシリカを容積比で５％に相当する量を塗布した。そして、全体を８０℃で１２時間乾燥し、ディスクロールを得た。

得られたディスクロールを実際の板ガラス搬送機構に装着し、溶融炉からの板ガラスの搬送を実施したところ、ガラス表面の傷もなく、また１０００時間経過後も粉落ちが見られず、安定した搬送が行われた。

・弾性変形量の測定
上記と同一の第１のディスク１１０及び第２のディスク１０４を用い、図４に示す形状のディスクロールを作製し、第１のディスク１１０の弾性変形量を測定した。測定は、図示されるように、シャフト１０１に支持棒２０を挿通し、左右一対の支持台３０の上に支持棒２０を固定し、圧縮子１０を介して一方の第１のディスク１１０に９ｋｇｆ／ｃｍの圧縮荷重Ｆを加え、そのときの変形量を求めた。その結果、第１のディスク１１０は、９ｋｇｆ／ｃｍの荷重に対して０．０５ｍｍの弾性変形を生じる柔軟性を示した。

（比較例１）
実施例１の第２のディスク１０４のみを用い、実施例１と同形状のディスクロールに加工し、更にコロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液（コロイダルシリカ：珪酸リチウム＝９５：５）を容積比で５０％に相当する量を塗布し、全体を８０℃で１２時間乾燥してディスクロールを得た。

得られたディスクロールを実際の板ガラス搬送機構に装着し、溶融炉からの板ガラスの搬送を実施したところ、ガラス表面に無数の傷が付いて製品として使用できなかった。また、実施例１と同様にして弾性変形量を測定したところ、弾性変形量は０．０１ｍｍ以下となり測定できなかった。

（比較例２）
実施例１の第１のディスク１０４のみを用い、実施例１と同形状のディスクロールに加工し、更にコロイダルシリカと珪酸リチウムとの混合液（コロイダルシリカ：珪酸リチウム＝９５：５）を容積比で５０％に相当する量を塗布し、全体を８０℃で１２時間乾燥してディスクロールを得た。

得られたディスクロールを実際の板ガラス搬送機構に装着し、溶融炉からの板ガラスの搬送を実施したところ、早期にディスク間に比較的広い隙間が生じた。

本発明に係るディスクロールの製造工程の一部を示す側面図である。 本発明に係るディスクロールの製造工程の一部を示す側面図である。 本発明に係るディスクロールを示す側面図である。 実施例及び比較例における弾性変形量の測定方法を説明する模式図である。

符号の説明

１０１…シャフト
１０２ａ，１０２ｂ…ナット
１０３ａ，１０３ｂ…フランジ
１０４…第１のディスク
１１０…第２のディスク
１１１…加工線

Claims (4)

1. 加熱状態にある部材を搬送するために使用されるディスクロールであって、
   加熱されたときに収縮する傾向がある材料からなる第１のディスクを複数枚積層してなる第１のディスクロール部と、加熱されたときに膨張する傾向がある材料からなる第２のディスクを複数枚積層してなる第２のディスクロール部とを有し、前記第１のディスクの外径が前記第２のディスクの外径より大きいことを特徴とするディスクロール。
2. 第１のディスク及び第２のディスクは共に、無機質繊維、無機質充填材、結合剤を含む成形体であり、かつ第１のディスクは第２のディスクより低密度で柔軟性を有することを特徴とする請求項１に記載のディスクロール。
3. 第１のディスクは、無機質繊維４０〜６０重量部と、無機質充填材４０〜６０重量部とを含む成形体であることを特徴とする請求項１または２記載のディスクロール。
4. 第１のディスクロール部には珪酸リチウムとコロイダルシリカとが含浸されており、第２のディスクロール部にはコロイダルシリカが含浸されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のディスクロール。

Images