JP3895477B2 - ディスクロールの製造方法 - Google Patents
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Classifications
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてガラス製造工程に用いて好適な搬送用ディスクロールの製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板形状ガラスは、フロート法、ロールアウト法、コルバーン法等により製造される。いずれの製法で作製されたガラス板も、熱によるひずみを取り除くために、徐冷工程を必要とする。この徐冷工程でガラス板を搬送するため、コロの役割をするディスクロールが用いられる。
【０００３】
従来、使用されている搬送用ディスクロールは、次の４種類に大別される。
▲１▼アスベストに代表される天然鉱物繊維を主材とする低熱伝導率で比較的軟質のディスクロール。
▲２▼人造無機繊維や天然鉱物繊維、天然鉱物、人造フィラーを主材とする、低熱伝導率で比較的軟質のディスクロール。
▲３▼耐熱金属を利用した金属ロール。
▲４▼金属ロールにセラミック薄膜をＣＶＤや溶射法などによってコーティングしたロール。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に挙げた４種類のディスクロールには、下記の問題点がある。
▲１▼アスベストを使用するロールは、アスベストの人体に与える悪影響から、使用を制限される傾向にある。
▲２▼人造無機繊維や天然鉱物繊維、天然鉱物、人造フィラーを主材とするロールは、低熱伝導率、耐熱衝撃性等、良好な性能を有しているが、近年急速な技術革新を果たしてきているガラス板に対して要求される表面平滑性、発塵抑制が確保できていない。
▲３▼金属ロールは、金属の耐熱性不足のため、金属軸の振れが発生する。また、表面が硬質であるために、異物が付着した場合、ガラスに傷を付けてしまう等の問題がある。更には、金属の熱伝導率が高いために温度制御を必要とする徐冷炉においてはエネルギーロスが大きいという問題も抱えている。
▲４▼セラミックロールの場合、高価で、熱衝撃に弱く寿命が短いという問題がある。
【０００５】
本発明は、無機質繊維、無機質充填材、無機質結合材等を主材として成形されるディスクロールの低熱伝導率、耐熱衝撃性等の特性を保持したまま、表面平滑性、発塵抑制性の向上を可能とし、先進的なガラス板製造工程で要求されるレベルを満足させることができるディスクロールの製造方法を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディスクロールの製造方法では、無機質繊維、無機質充填材、無機結合材を主材として調整したスラリー原料から抄造法によりディスク素材を成形する工程と、前記工程で成形されたディスク素材に無機コロイド溶液を固形分としてディスク素材重量の１５〜２５ｗｔ％含浸し、含水率が５ｗｔ％以下に乾燥する工程と、前記工程で無機コロイドを含浸させたディスク素材を金属軸に嵌挿し、ディスク素材と無機コロイド溶液の固形分の合算で、密度が１．５ｇ／ｃｍ ３ 以上となるように圧縮固定した後、ディスク素材の外周表面を平滑に研削加工する工程とから成ることを要旨としている。
【０００７】
前記ディスクロールの主材となる無機質繊維としては、セラミックファイバーの名称で使用されている人造無機繊維やワラストナイト、セピオライト等の天然鉱物繊維の使用が好ましく、また無機質充填材としては、マイカ、タルク、アルミナ、クレー等の使用が好ましい。しかし、本発明はそれらのものに限定されるものではない。
【０００８】
前記無機コロイド溶液には、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾルなど１種類または２種類以上を用いることができる。
【０００９】
無機コロイド溶液固形分の含浸量は１５〜２５ｗｔ％が好適とされる。１５ｗｔ％以下であると、ディスク素材の構成成分を結合させるのに不充分で、表面平滑性が得られ難く、２５ｗｔ％以上であると、含浸液の粘度が高すぎて、ディスク素材内部まで浸透できないためである。
【００１０】
充分な表面平滑性および発塵抑制性を得るためには、無機コロイド溶液固形分の含浸量が１５〜２５重量％で、ディスクロールの密度は、ディスク素材と無機コロイド溶液の固形分を合算して１．５ｇ／ｃｍ3以上になることが必要である。
【００１１】
ディスク素材の含水率は、５ｗｔ％以下にする必要がある。ディスク素材を金属軸に嵌挿して圧縮する工程において、ディスク素材の含水率が５ｗｔ％より大きいと、ディスク素材が流動性を持ち、外部にはみ出してしまうためである。含水率が５ｗｔ％以下であればディスク素材のはみ出しはない。
【００１２】
上記のように、無機コロイド溶液を含浸し、含水率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させたディスク素材を、金属軸に密度１．５ｇ／ｃｍ3以上になるように圧縮固定することにより、ロール成型時のディスク素材のはみ出しを防ぐことができ、更には、無機コロイド溶液によりディスク素材同士が固着一体化しないため、亀裂による脱落を生じることもなく、耐熱衝撃性を有したまま良好な表面平滑性を持ち、発塵を抑制したロールを得ることができる。
【００１３】
なお、無機コロイド溶液を含浸させたディスクロールとして、例えば特開昭６３−１１１１１８号公報には、ロールに成型した後、無機コロイド溶液を含浸乾燥させたものが開示されている。特開昭６４−６５０３７号公報には、ロールに成型した後、含浸、未含浸層を持つ２重構造のロールが開示されている。特開昭６４−５２６８９号公報には、ロールに成型した後、無機コロイド溶液を減圧含浸させたものが開示されている。
【００１４】
しかしながら、上記に挙げたものは、いずれもロールに成型した後に含浸を行っているものであり、本発明に必要とする密度まで圧縮したロールでは、無機コロイド溶液の粘度が大きいため、または、ロール表面でコロイド溶液がフィルトレーションされるために、ロール表面のみしか含浸されず、必要とされる性能が得られない。また、ロールに成型後含浸を行う方法では、含浸によりディスク素材同士が固着一体化し、亀裂が発生し易い。
【００１５】
それに対し本発明によれば、圧縮する前の状態で含浸を行うため、充分な量の無機コロイド溶液が容易に含浸できる。更に、ディスク素材同士が完全に一体化していないため、亀裂の発生もない。
【００１６】
また、特開平４−２５９３２２号公報では、圧縮する前のディスク素材に無機コロイド溶液を含浸し、乾燥しない状態で（特に乾燥させるのは好ましくないとしている）、未含浸のディスク素材を１枚ないし３枚毎に交互に嵌挿し、圧縮成型して成るロールが開示されている。しかし、このような方法で作成した場合、ロール成形体に圧縮するときに、ディスク素材が濡れていると流動性を持ちやすく、ロール外部にはみ出してしまう。また、成型されたロールの密度にバラツキが生じ、加熱時に密度差によるひずみにより、ディスク素材のズレが生じるおそれがある。
【００１７】
しかし、本発明によれば、圧縮する前のすべてのディスク素材に無機コロイドを含浸し、その後、含浸率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させて、圧縮固定するものであるから、上記した圧縮時のディスク素材のはみ出しや密度差による不具合は生じない。
【００１８】
また、表面の平滑性を向上させたディスクロールとして、例えば特開平９−４８６２８号公報には、ロールに成型した後、硫酸カリウムを含浸したロールが開示されている。硫酸カリウムはその水に対する低溶解性から、大きい含浸量を得るためには溶液温度を上げる必要があるが、本発明による方法によれば、室温で充分な量を容易に含浸することができ、また、ロール形状に圧縮成型後、乾燥させる工程も省略できるため、低コストで表面平滑性を持つロールの作製が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、セラミックファイバー、マイカ、カオリンクレー、少量の無機・有機バインダーを材料としたスラリー原料から抄造法により得られたディスク素材にコロイドシリカ溶液を飽和状態に含浸し、含水率が３ｗｔ％以下になるまで乾燥した後、前記ディスク素材を金属軸に嵌挿し、圧縮固定してディスクロールを構成する。
【００２０】
【実施例】
セラミックファイバー、マイカ、カオリンクレー、少量の無機・有機バインダーを材料とした固形分濃度約１．３ｗｔ％に調整したスラリーを原料とし、丸網式抄造法により得られたシートを環状に打ち抜いてディスク素材とした。
【００２１】
前記ディスク素材に、それぞれ調整した無機コロイド溶液を飽和状態になるまで含浸し、含水率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させた後、金属軸に嵌挿し、圧縮固定した。このあと圧縮固定したディスクロールの表面を旋盤を用いて超硬バイトで研削加工した。
上述したディスクロール製造性の実施例および比較例を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１に示した各評価項目（ａ）〜（ｅ）の○印は良好であることを示し、×印は不良であることを示す。−印は未実施を示す。
（ａ）含浸性
・無機コロイド溶液がディスク素材に容易に浸透するものを○印
・無機コロイド溶液がディスク素材の表面にしか浸透しないものを×印
（ｂ）ロール成形性
・金属軸に圧縮固定する際に、はみ出しが無いものを○印
・圧縮時に、外部にディスク素材がはみ出したものを×印
（ｃ）表面平滑性
・触感で表面にザラツキが無いものを○印
・触感で表面にザラツキが有るものを×印
（ｄ）発塵性
・セロハンテープを表面にはって剥がしたときに、ディスク素材料がほとんど付着しないものを○印
・セロハンテープを表面にはって剥がしたときに、ディスク素材料が著しく付着したものを×印
（ｅ）耐熱性
５００℃〜８００℃までの１００℃毎に各６時間加熱し、表面性状を観察した。
・加熱前に比べ変化がなかったものを○印
・ディスク素材のズレ、著しい硬度の低下、亀裂などが見られたものは×印
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ディスク素材の状態で無機コロイド溶液を含浸、乾燥することで容易に作製することができ、ディスク素材のみで嵌挿・圧縮固定するロールに比べ、無機コロイド溶液でディスク素材の組成成分を結合させているため、ガラス製造工程の搬送ディスクロールに要求される表面平滑性および発塵抑制性を満足させることができるディスクロールを低コストで得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてガラス製造工程に用いて好適な搬送用ディスクロールの製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板形状ガラスは、フロート法、ロールアウト法、コルバーン法等により製造される。いずれの製法で作製されたガラス板も、熱によるひずみを取り除くために、徐冷工程を必要とする。この徐冷工程でガラス板を搬送するため、コロの役割をするディスクロールが用いられる。
【０００３】
従来、使用されている搬送用ディスクロールは、次の４種類に大別される。
▲１▼アスベストに代表される天然鉱物繊維を主材とする低熱伝導率で比較的軟質のディスクロール。
▲２▼人造無機繊維や天然鉱物繊維、天然鉱物、人造フィラーを主材とする、低熱伝導率で比較的軟質のディスクロール。
▲３▼耐熱金属を利用した金属ロール。
▲４▼金属ロールにセラミック薄膜をＣＶＤや溶射法などによってコーティングしたロール。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に挙げた４種類のディスクロールには、下記の問題点がある。
▲１▼アスベストを使用するロールは、アスベストの人体に与える悪影響から、使用を制限される傾向にある。
▲２▼人造無機繊維や天然鉱物繊維、天然鉱物、人造フィラーを主材とするロールは、低熱伝導率、耐熱衝撃性等、良好な性能を有しているが、近年急速な技術革新を果たしてきているガラス板に対して要求される表面平滑性、発塵抑制が確保できていない。
▲３▼金属ロールは、金属の耐熱性不足のため、金属軸の振れが発生する。また、表面が硬質であるために、異物が付着した場合、ガラスに傷を付けてしまう等の問題がある。更には、金属の熱伝導率が高いために温度制御を必要とする徐冷炉においてはエネルギーロスが大きいという問題も抱えている。
▲４▼セラミックロールの場合、高価で、熱衝撃に弱く寿命が短いという問題がある。
【０００５】
本発明は、無機質繊維、無機質充填材、無機質結合材等を主材として成形されるディスクロールの低熱伝導率、耐熱衝撃性等の特性を保持したまま、表面平滑性、発塵抑制性の向上を可能とし、先進的なガラス板製造工程で要求されるレベルを満足させることができるディスクロールの製造方法を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディスクロールの製造方法では、無機質繊維、無機質充填材、無機結合材を主材として調整したスラリー原料から抄造法によりディスク素材を成形する工程と、前記工程で成形されたディスク素材に無機コロイド溶液を固形分としてディスク素材重量の１５〜２５ｗｔ％含浸し、含水率が５ｗｔ％以下に乾燥する工程と、前記工程で無機コロイドを含浸させたディスク素材を金属軸に嵌挿し、ディスク素材と無機コロイド溶液の固形分の合算で、密度が１．５ｇ／ｃｍ ３ 以上となるように圧縮固定した後、ディスク素材の外周表面を平滑に研削加工する工程とから成ることを要旨としている。
【０００７】
前記ディスクロールの主材となる無機質繊維としては、セラミックファイバーの名称で使用されている人造無機繊維やワラストナイト、セピオライト等の天然鉱物繊維の使用が好ましく、また無機質充填材としては、マイカ、タルク、アルミナ、クレー等の使用が好ましい。しかし、本発明はそれらのものに限定されるものではない。
【０００８】
前記無機コロイド溶液には、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾルなど１種類または２種類以上を用いることができる。
【０００９】
無機コロイド溶液固形分の含浸量は１５〜２５ｗｔ％が好適とされる。１５ｗｔ％以下であると、ディスク素材の構成成分を結合させるのに不充分で、表面平滑性が得られ難く、２５ｗｔ％以上であると、含浸液の粘度が高すぎて、ディスク素材内部まで浸透できないためである。
【００１０】
充分な表面平滑性および発塵抑制性を得るためには、無機コロイド溶液固形分の含浸量が１５〜２５重量％で、ディスクロールの密度は、ディスク素材と無機コロイド溶液の固形分を合算して１．５ｇ／ｃｍ3以上になることが必要である。
【００１１】
ディスク素材の含水率は、５ｗｔ％以下にする必要がある。ディスク素材を金属軸に嵌挿して圧縮する工程において、ディスク素材の含水率が５ｗｔ％より大きいと、ディスク素材が流動性を持ち、外部にはみ出してしまうためである。含水率が５ｗｔ％以下であればディスク素材のはみ出しはない。
【００１２】
上記のように、無機コロイド溶液を含浸し、含水率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させたディスク素材を、金属軸に密度１．５ｇ／ｃｍ3以上になるように圧縮固定することにより、ロール成型時のディスク素材のはみ出しを防ぐことができ、更には、無機コロイド溶液によりディスク素材同士が固着一体化しないため、亀裂による脱落を生じることもなく、耐熱衝撃性を有したまま良好な表面平滑性を持ち、発塵を抑制したロールを得ることができる。
【００１３】
なお、無機コロイド溶液を含浸させたディスクロールとして、例えば特開昭６３−１１１１１８号公報には、ロールに成型した後、無機コロイド溶液を含浸乾燥させたものが開示されている。特開昭６４−６５０３７号公報には、ロールに成型した後、含浸、未含浸層を持つ２重構造のロールが開示されている。特開昭６４−５２６８９号公報には、ロールに成型した後、無機コロイド溶液を減圧含浸させたものが開示されている。
【００１４】
しかしながら、上記に挙げたものは、いずれもロールに成型した後に含浸を行っているものであり、本発明に必要とする密度まで圧縮したロールでは、無機コロイド溶液の粘度が大きいため、または、ロール表面でコロイド溶液がフィルトレーションされるために、ロール表面のみしか含浸されず、必要とされる性能が得られない。また、ロールに成型後含浸を行う方法では、含浸によりディスク素材同士が固着一体化し、亀裂が発生し易い。
【００１５】
それに対し本発明によれば、圧縮する前の状態で含浸を行うため、充分な量の無機コロイド溶液が容易に含浸できる。更に、ディスク素材同士が完全に一体化していないため、亀裂の発生もない。
【００１６】
また、特開平４−２５９３２２号公報では、圧縮する前のディスク素材に無機コロイド溶液を含浸し、乾燥しない状態で（特に乾燥させるのは好ましくないとしている）、未含浸のディスク素材を１枚ないし３枚毎に交互に嵌挿し、圧縮成型して成るロールが開示されている。しかし、このような方法で作成した場合、ロール成形体に圧縮するときに、ディスク素材が濡れていると流動性を持ちやすく、ロール外部にはみ出してしまう。また、成型されたロールの密度にバラツキが生じ、加熱時に密度差によるひずみにより、ディスク素材のズレが生じるおそれがある。
【００１７】
しかし、本発明によれば、圧縮する前のすべてのディスク素材に無機コロイドを含浸し、その後、含浸率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させて、圧縮固定するものであるから、上記した圧縮時のディスク素材のはみ出しや密度差による不具合は生じない。
【００１８】
また、表面の平滑性を向上させたディスクロールとして、例えば特開平９−４８６２８号公報には、ロールに成型した後、硫酸カリウムを含浸したロールが開示されている。硫酸カリウムはその水に対する低溶解性から、大きい含浸量を得るためには溶液温度を上げる必要があるが、本発明による方法によれば、室温で充分な量を容易に含浸することができ、また、ロール形状に圧縮成型後、乾燥させる工程も省略できるため、低コストで表面平滑性を持つロールの作製が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、セラミックファイバー、マイカ、カオリンクレー、少量の無機・有機バインダーを材料としたスラリー原料から抄造法により得られたディスク素材にコロイドシリカ溶液を飽和状態に含浸し、含水率が３ｗｔ％以下になるまで乾燥した後、前記ディスク素材を金属軸に嵌挿し、圧縮固定してディスクロールを構成する。
【００２０】
【実施例】
セラミックファイバー、マイカ、カオリンクレー、少量の無機・有機バインダーを材料とした固形分濃度約１．３ｗｔ％に調整したスラリーを原料とし、丸網式抄造法により得られたシートを環状に打ち抜いてディスク素材とした。
【００２１】
前記ディスク素材に、それぞれ調整した無機コロイド溶液を飽和状態になるまで含浸し、含水率が５ｗｔ％以下になるまで乾燥させた後、金属軸に嵌挿し、圧縮固定した。このあと圧縮固定したディスクロールの表面を旋盤を用いて超硬バイトで研削加工した。
上述したディスクロール製造性の実施例および比較例を表１に示す。
【００２２】
【表１】
表１に示した各評価項目（ａ）〜（ｅ）の○印は良好であることを示し、×印は不良であることを示す。−印は未実施を示す。
（ａ）含浸性
・無機コロイド溶液がディスク素材に容易に浸透するものを○印
・無機コロイド溶液がディスク素材の表面にしか浸透しないものを×印
（ｂ）ロール成形性
・金属軸に圧縮固定する際に、はみ出しが無いものを○印
・圧縮時に、外部にディスク素材がはみ出したものを×印
（ｃ）表面平滑性
・触感で表面にザラツキが無いものを○印
・触感で表面にザラツキが有るものを×印
（ｄ）発塵性
・セロハンテープを表面にはって剥がしたときに、ディスク素材料がほとんど付着しないものを○印
・セロハンテープを表面にはって剥がしたときに、ディスク素材料が著しく付着したものを×印
（ｅ）耐熱性
５００℃〜８００℃までの１００℃毎に各６時間加熱し、表面性状を観察した。
・加熱前に比べ変化がなかったものを○印
・ディスク素材のズレ、著しい硬度の低下、亀裂などが見られたものは×印
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ディスク素材の状態で無機コロイド溶液を含浸、乾燥することで容易に作製することができ、ディスク素材のみで嵌挿・圧縮固定するロールに比べ、無機コロイド溶液でディスク素材の組成成分を結合させているため、ガラス製造工程の搬送ディスクロールに要求される表面平滑性および発塵抑制性を満足させることができるディスクロールを低コストで得られる。
Claims (2)
- 無機質繊維、無機質充填材、無機結合材を主材として調整したスラリー原料から抄造法によりディスク素材を成形する工程と、前記工程で成形されたディスク素材に無機コロイド溶液を固形分としてディスク素材重量の１５〜２５ｗｔ％含浸し、含水率が５ｗｔ％以下に乾燥する工程と、前記工程で無機コロイドを含浸させたディスク素材を金属軸に嵌挿し、ディスク素材と無機コロイド溶液の固形分の合算で、密度が１．５ｇ／ｃｍ ３ 以上となるように圧縮固定した後、ディスク素材の外周表面を平滑に研削加工する工程とから成ることを特徴とするディスクロールの製造方法。
- 前記無機コロイド溶液は、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾルの内１種類または２種類以上である請求項１に記載のディスクロールの製造方法。
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