JP5847994B2 - 板ガラスの製造のための引張ロール用材料 - Google Patents

Description

本発明は板ガラスの製造に関する。より詳しくは、本発明は、例えば、オーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法による板ガラスの製造に使用するためのミルボード材料および引張ロールに関する。

引張ロールは、それから板が形成されるガラスのリボンに張力を印加し、それゆえ、公称板厚を制御するために、板ガラスの製造に用いられる。例えば、オーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法（ドカーティ(Dockerty)の特許文献１および２を参照）において、引張ロールは、フュージョン・パイプの先端または根元の下流に配置されており、形成されたガラスのリボンがこのパイプから離れる速度を調節し、それゆえ、完成した板の公称厚を決定するために用いられる。

うまくいく引張ロールは、数多くの相反する基準を満たす必要がある。第１に、このロールは、相当な期間に亘り、新たに形成されるガラスに関連する高温に耐えることができる必要がある。ロールを交換すると、所定の装置が製造できる完成ガラスの量が減り、それゆえ、ガラスの総費用が増すので、そのような環境においてロールが長持ちすればするほどよい。

第２に、ロールは、ガラス厚を制御するのに十分な引張力を生じることができなければならない。リボンの中央部分を損傷して、完成ガラスを使用不可にしないように、ロールは、リボンの縁の限られた区域でしかリボンと接触することができない。それゆえ、要求される引張力は、この区域のみを用いて発生されなければならない。しかしながら、ガラスに印加される力は大き過ぎてはならない。何故ならば、そうすると、表面損傷が生じ、これがリボンの使用可能な中央部分に伝搬し得るからである。したがって、ロールは、ガラスの縁領域に、小さ過ぎもせず、大き過ぎもしない力を印加するようにバランスをとらなければならない。

第３に、引張ロールの構造に用いられるミルボード材料は、長期間の製造中に破損ガラスによるプロセス損傷に耐えるほど十分に堅くなければならない。

第４に、引張ロールは、過剰な量の粒子を発生させてはならい。その粒子は、ガラスに付着し、付着物(onclusions)として知られる表面欠陥を形成し得る。フラットパネルディスプレイ用の基板などの厳しい用途に使用すべきガラスについて、付着物は非常に低レベルに維持しなければならない。何故ならば、各付着物は一般に、完成製品の欠陥領域（例えば、１つ以上の欠陥ピクセル）に相当するからである。引張ロールが動作する高温環境のために、十分な引張力をガラスリボンに印加できるが、それでも高温時に粒子を生成しない材料を提供することは難しい課題である。

引張ロールは、ガラスリボンとその外縁で、特に、リボンのまさに縁に存在する厚くなったビードのちょうど内側の領域で接触するように設計されることが好ましい。そのようなロールの好ましい構造は、従動軸に取り付けられた、ミルボードなどの耐熱材料のディスクを採用している。この構造の例が、ムーア(Moore)の特許文献３、アサウミ等の特許文献４、およびハート(Hart)等の特許文献５に見つけられる。これらの文献は、引張ロールの構造の例を説明する特別な目的のために、ここにその全てを引用する。

ミルボード材料は、ガスケット内の断熱材、防火性キャビネットの内張として、またガラス製造業界においては、フロートロール被覆材料として、長年に亘り工業的に用いられてきた。特許文献６、７および３に記載されたものなどの初期のミルボード組成物は、その結果得られたミルボードを強化し、高温用途における耐熱性を提供するために、セメント結合剤およびアスベスト繊維を含有することが多かった。アスベストの使用に関連する健康の懸念のために、アスベストを含まないミルボード材料を開発することとなった。例えば、特許文献８には、セラミックと有機繊維、葉蝋石、および無機結合剤を含有するミルボード組成物が開示されている。同様に、特許文献９には、セルロース繊維、硫酸バリウム、セメント、および無機結合剤の組合せを含有するミルボードが開示されている。

洗浄されたセラミック繊維から構成され、様々な充填剤および機能性成分を含むミルボードが、ガラス製造におけるフロートラインロールのロール被覆材としても用いられてきた。これらの洗浄されたセラミック材料は、１００メッシュ（０．００５９インチ（約０．１５ｍｍ））未満のサイズの非繊維状材料、または破砕物(shot)を約２０パーセント以上含有することが多い。この非繊維状材料は、フロートラインロール上を通り越すときに、ガラス板に微細欠陥を生じ得る。一度、結合剤が除去されると、これらのミルボード材料は、埃っぽくなり、潜在的にガラス板上に付着物を生じ得る。

米国特許第３３３８６９６号明細書 米国特許第３６８２６０９号明細書 米国特許第３３３４０１０号明細書 米国特許第４５３３５８１号明細書 米国特許第５９８９１７０号明細書 米国特許第１５９４４１７号明細書 米国特許第１６７８３４５号明細書 米国特許第４２４４７８１号明細書 米国特許第４３０８０７０号明細書

既存の引張ロールは、長い高温寿命、制御された力の印加、硬度、および低汚染といった競合する基準を十分に満足できていなかった。それゆえ、そのような性能を既存の引張ロールよりも高レベルで達成する引張ロールを得ることが、当該技術分野において必要とされている。

本発明は、ガラス製造のための引張ロールに関し、より詳しくは、引張ロールの製造に用いられるミルボード材料に関する。

第１の態様において、本発明は、少なくとも１つのミルボード片を備えたガラス製造のための引張ロールであって、少なくとも１つのミルボード片が、ａ）約５から約３０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ｂ）約１０から約３０質量部のケイ酸塩、ｃ）約５から約２５質量部のマイカ、およびｄ）約１０から約３５質量部のカオリン粘土を含み、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せがミルボード片の少なくとも８５質量パーセントを構成している引張ロールを提供する。

第２の態様において、本発明は、引張ロールを製造する方法であって、ａ）約５から約３０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ｂ）約１０から約３０質量部のケイ酸塩、ｃ）約５から約２５質量部のマイカ、およびｄ）約１０から約３５質量部のカオリン粘土を含む、引張ロールの形態にある少なくとも１つのミルボード片を提供する工程であって、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せがミルボード片の少なくとも８５質量パーセントを構成している工程、およびミルボード片を約６５０℃から約１，０００℃の温度に曝露することによって、そのミルボード片の少なくとも一部を緻密化する工程を有してなる方法を提供する。

第３の態様において、本発明は、ａ）約５から約３０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ｂ）約１０から約３０質量部のケイ酸塩、ｃ）約５から約２５質量部のマイカ、およびｄ）約１０から約３５質量部のカオリン粘土を含むミルボードであって、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せがミルボードの少なくとも８５質量パーセントを構成しているミルボードを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、本発明の方法により製造された引張ロールを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、引張ロールの少なくとも一部がムライトからなる引張ロールを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、引張ロールの少なくとも一部がクリストバライトからなる引張ロールを提供する。

本発明の追加の態様は、一部は、以下の詳細な説明および任意の請求項に述べられており、一部は、その詳細な説明から導かれるか、または本発明を実施することにより分かるであろう。以下に記載される利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘された要素および組合せにより実現され、得られるであろう。先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に例示で説明のためであり、開示された本発明を制限するものではないことが理解されよう。

本発明は、以下の詳細な説明、実施例、および特許請求の範囲、並びにそれらの先と以下の説明を参照することによって、より容易に理解できる。しかしながら、本発明の物品および／または方法を開示し、説明する前に、本発明は、別記しない限り、開示された特定の物品および／または方法に制限されず、それゆえ、もちろん、様々であり得ることが理解されよう。ここに用いた用語法は、特定の態様を説明するためだけであり、制限することは意図されていないことも理解されよう。

開示された方法および組成物に使用できる、それと共に使用できる、その調製に使用できる、またはその生成物である材料、化合物、組成物、および成分が開示されている。これらと他の材料がここに開示されており、これらの材料の組合せ、サブセット、相互作用、群などが開示されている場合、各様々な個々と集合的な組合せおよびこれら化合物の順列の特定の参照が明白に開示されていなくても、各々が具体的に考えられ、ここに記載されていると理解されよう。

本発明の以下の説明は、現在知られている実施の形態において本発明の実現教示として提供される。このために、本発明の有益な結果を得ながら、ここに記載された本発明の様々な態様に多くの変更を行えることが当業者に認識され、理解されるであろう。本発明の所望の利益のいくつかが、本発明の特徴のいくつかを選択し、他の特徴を利用しなくとも得られることが明白である。したがって、本発明への多くの改変および適用が可能であり、特定の環境においては望ましくさえあり得、本発明の一部であることが当業者に理解されよう。それゆえ、以下の説明は、本発明の原理の例示として与えられ、それを制限するものではない。

ここに用いたように、単数形は、文脈上他の意味に明らかに指示されていない限り、複数も含む。それゆえ、例えば、「ミルボード」の言及は、文脈上他の意味に明らかに指示されていない限り、そのようなミルボードを２つ以上有する態様も含む。

範囲は、「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してここに表現できる。そのような範囲が表現される場合、別の態様は、ある特定の値から、および／または他の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞を用いて近似として表現される場合、特定の値は別の態様を形成することが理解されよう。さらに、範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点とは独立しての両方において有意であることが理解されよう。

ある組成物または物品における特定の成分の明細書および結びの特許請求の範囲における質量部の参照は、質量部が表現される、組成物または物品におけるその成分と任意の他の成分との間の質量関係を表す。それゆえ、２質量部の成分Ｘおよび５質量部の成分Ｙを含有する化合物において、ＸおよびＹは、２：５の質量比で存在し、追加の成分がその化合物に含まれているか否かにかかわらず、そのような比で存在する。

ここに用いたように、ある成分の「質量％」または「質量パーセント」もしくは「質量のパーセント」は、別記しない限り、その成分が含まれている組成物の総質量に基づく。

「粉砕物(shot)」は非繊維状材料を称する。

「ムライト」は、当業者に公知の用語であり、１６００℃ほど高い温度で安定であり、かつ低い熱膨張係数および良好な機械的強度を示すケイ酸アルミニウムの天然形態または合成形態を称する。

「クリストバライト」は、当業者に公知の用語であり、１，４７０℃および１，７２８℃の融点の間で安定なシリカの形態を称する。ここに用いたように、クリストバライトは、２６８℃より高温で生じるが、約１，４７０℃より高温でしか安定ではなく、低温で結晶化し、準安定的に存在し得る、高温クリストバライト(high-cristobalite)として知られているクリストバライトの変種を含む。

ここに用いたように、「圧縮性」は、印加圧力に対する応答として材料の相対的体積変化を称する。例えば、引張ロールの圧縮性は、軸圧縮力が印加された際の、組み立てられたミルボード片の厚さ、または組み立てられた引張ロールの長さの変化を称する。

ここに用いたように、「回復」は、圧縮材料の、印加圧力の除去後に膨張する能力を称する。例えば、引張ロールの回復は、軸圧縮力の除去の際、または例えば、熱膨張による引張ロールの軸の伸張の際いずれかでの、ミルボード片の厚さにおける膨張を称する。

先に手短に紹介したように、本発明は、例えば、板ガラスの製造に有用であり得る改良された引張ロールを提供する。以下に詳しく記載された他の態様の中でも、本発明は、板ガラスの製造における、アルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土を含有するミルボード材料の使用を含む。

ミルボード
ミルボード材料は、ガラス製造を含む様々な業界において断熱材料としてよく使用されている。ミルボード物品は一般に、所望の成分のスラリーを作製し、回転式スクリーンシリンダを用いてその成分の取込みと脱水を行い、脱水成分を合成フェルトに、次いで、アキュムレータロールに移し、そこで、スラリーの層が、所望の厚さになるまで、互いに積み重ねられることによって、製造される。これらの積層体は、細長く切断され、除去され、その後に使用するために所望の寸法の平らな板に成形することができる。成形後と成形中、ミルボード板は、均一な厚さを与えるために、ローラによって圧縮することができる。得られたミルボード板は、その後、加熱して、残留水分を除去することができる。特許文献６、７、３、米国特許第４４８７６３１号明細書、および特許文献５には、ミルボード製造のための様々な組成物および方法が記載されており、これらの文献は、ミルボード物品の製造方法を説明する特別な目的のために、ここにその全てが引用される。当業者には、ミルボード物品の製造のための適切なプロセス条件が容易に決定できるであろう。

アルミノケイ酸塩耐火繊維
ある態様において、アルミノケイ酸塩耐火繊維は、アルミノケイ酸塩材料から実質的になる任意の耐火繊維である。天然に生じた耐火繊維または合成の耐火繊維を用いて差し支えない。詳しくは、カオリナイトまたはカオリン系材料由来の耐火繊維を使用することができる。別の態様において、カオリン系材料由来の天然に生じた耐火繊維は、酸化鉄、二酸化チタン、および酸化ナトリウムなどの不純物を含有して差し支えない。ある態様において、本発明の耐火繊維は、例えば、５マイクロメートルまでの長さ、例えば、３マイクロメートルまでの直径、および例えば、５対１のアスペクト比を有し得る。耐火繊維が破砕物、すなわち非繊維状材料を実質的に含まないことが好ましい。耐火繊維は、約１，７６０℃までの温度で溶融せず、約１，２６０℃までの連続温度に曝されたときに、物理的および化学的健全性を維持することが好ましい。耐火繊維は、カオリン由来であり、約４５％から約５１％のアルミナ、約４６％から約５２％のシリカ、約１．５％未満の酸化鉄、約２％未満の二酸化チタン、約０．５％未満の酸化ナトリウムから構成され、約１．５から約２．５マイクロメートルの平均繊維径を有し、約４５％から約５５％の繊維状材料を含有する、米国、ニューヨーク州、ナイアガラフォール所在のユニフラックス社(Unifrax Corporation)から市販されているＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）材料、例えば、「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」６０００であって差し支えない。当業者には、適切なアルミノケイ酸塩耐火繊維を容易に選択できるであろう。

アルミノケイ酸塩耐火繊維は、約５から約３０質量部の、好ましくは約１０から約３０質量部の、より好ましくは約２０から約３０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土の組合せ、例えば、約５，６，８，１０，１５，２０，２５，２６，２８，２９または３０質量部の上述した組合せであって差し支えない。全組成物の質量パーセントで表したら、耐火繊維は、全ミルボード組成物の約５．５から約３３．３質量パーセント、好ましくは約１１．３から約３３．３質量パーセント、より好ましくは約２２．６から約３３．３質量パーセント、例えば、５．５，７，１０，１５，２０，２５，２７，３０または３３．３質量パーセントであって差し支えない。

ケイ酸塩
ケイ酸塩は、ケイ酸マグネシウム、ロックウール、またはそれらの組合せであって差し支えない。天然に生じたケイ酸塩材料または合成のケイ酸塩材料を用いて差し支えない。ケイ酸塩は、苦土橄欖石鉱物またはクリソタイルアスベスト繊維のか焼により得られる合成苦土橄欖石であって差し支えない。ケイ酸塩は、カナダ国、ケベック州、シャーブルック所在の４３７２０７７カナダ社から市販されているＦＲＩＴＭＡＧ（商標）ケイ酸マグネシウムなどのケイ酸マグネシウムであることが好ましい。あるいは、ケイ酸塩は海泡石ケイ酸マグネシウムであって差し支えない。ケイ酸塩が海泡石ケイ酸マグネシウムである場合、この材料はアスベスト繊維を含有し得るので、注意すべきである。当業者には、適切なケイ酸塩材料を容易に選択できるであろう。

ケイ酸塩は、約１０から約３０質量部の、好ましくは約１５から約２５質量部の、より好ましくは約１５から約２０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土の組合せ、例えば、約１０，１１，１２，１５，１６，１７，２０，２５または３０質量部の上述した組合せであって差し支えない。質量パーセントで表したら、ケイ酸塩は、全ミルボード組成物の約１１．１から約３３．３質量パーセント、好ましくは約１６．９から約２８．２質量パーセント、より好ましくは約１６．９から約２２．６質量パーセント、例えば、１１．１，１５，２０，２５，２７，３０または３３．３質量パーセントであって差し支えない。

マイカ
マイカは、Ｓｉ₂Ｏ₅または２対５の比のいずれかを有するケイ酸塩四面体の平行板の形態にある板状ケイ酸塩であるマイカ族の任意のフィロケイ酸塩、例えば、黒雲母、白雲母、リシア雲母、金雲母、またはイライトであって差し支えない。ある態様において、マイカは、不純物を実質的に含まず、熱安定性、低い強熱減量を示し、不活性である、高表面積マイカである。マイカは、スゾライト・マイカ・プロダクツ社(Suzorite Mica Products, Inc.)（カナダ国、ケベック州、スザールタウンシップ所在）から市販されているＳＵＺＯＲＩＴＥ（登録商標）３２５−Ｓなどの、金雲母フレークマイカであることが好ましい。当業者には、適切なマイカ材料を容易に選択できるであろう。

マイカは、約５から約２５質量部の、好ましくは約１０から約２５質量部の、より好ましくは約１５から約２５質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土の組合せ、例えば、約５，６，８，１０，１５，２０，２１，２２，２４または２５質量部の上述した組合せであって差し支えない。質量パーセントで表したら、マイカは、全ミルボード組成物の約５．５から約２７．８質量パーセント、好ましくは約１１．３から約２７．８質量パーセント、より好ましくは約１６．９から約２７．８質量パーセント、例えば、５．５，７，９，１５，１９，２５，２７または２７．８質量パーセントであって差し支えない。

カオリン粘土
カオリン粘土は、カオリナイトなどの、任意のカオリンまたは陶土材料であって差し支えない。カオリン粘土は、米国、ジョージア州、サンダースビル所在のケンタッキー・テネシー・クレイ社(Kentucky-Tennessee Clay Co.)から市販されているＡｌｌｅｎ粘土などの中粒の浮遊(air-floated)カオリン粘土であることが好ましい。当業者には、適切なカオリン粘土を容易に選択できるであろう。

カオリン粘土は、約１０から約３５質量部の、好ましくは約２０から約３５質量部の、より好ましくは約２５から約３５質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土の組合せ、例えば、約１０，１１，１３，２０，２５，３０，３１，３２または３５質量部の上述した組合せであって差し支えない。質量パーセントで表したら、カオリン粘土は、全ミルボード組成物の約１１．１から約３９．５質量パーセント、好ましくは約２２．６から約３９．５質量パーセント、より好ましくは約２８．２から約３９．５質量パーセント、例えば、１１．１，１３，１５，２０，３０，３３，３８または３９質量パーセントであって差し支えない。

他の材料
ミルボード材料は、機能性材料をさらに含んでも差し支えない。ある態様において、機能性成分は、セルロース材料、デンプン材料、コロイドシリカ、またはそれらの混合物を含む。機能性成分は、ミルボード物品の成形において有用であり得る。機能性成分は、典型的な引張ロールの動作温度でのミルボード物品の加熱または使用中に、燃焼または分解し得る。ある態様において、機能性成分は、加工された木材パルプのセルロース繊維などの加工助剤であって差し支えない。機能性成分は、陽イオンジャガイモデンプン、例えば、米国、ニュージャージー州、カーニー所在のアメリカン・キー・プロダクツ社(American Key Products, Inc)から市販されているＥｍｐｒｅｓｏｌ Ｎなどの結合剤、またはアルカリ性コロイドシリカ溶液、例えば、米国、イリノイ州、ネーパービル所在のナルコ・ケミカル社(Nalso Chemical Co.)から市販されているＬＵＤＯＸ（登録商標）−Ｎａｌｃｏ １１４０などのコロイドシリカであって差し支えない。

機能性成分は、ミルボード材料の約１５質量パーセントまでであり得る。

ミルボード材料は、アスベスト、非繊維状材料、および微細な結晶質シリカ粒子を実質的に含まないことが好ましい。ミルボード材料は、好ましくは約０．５質量パーセント未満しか、より好ましくは約０．１質量パーセント未満しか結晶質シリカを含有せず、結晶質シリカを含まないことが最も好ましい。ミルボード材料は、好ましくは約０．８質量パーセント未満しか、より好ましくは約０．３質量パーセント未満しか二酸化チタンを含有せず、二酸化チタンを含まないことが最も好ましい。

全体のミルボード組成物
本発明のミルボードは、約１５から約３０質量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、約１０から約３０質量部のケイ酸塩、約５から約２５質量部のマイカ、および約１０から約３５質量部のカオリン粘土から構成され、アルミノケイ酸塩耐火繊維、ケイ酸塩、マイカ、およびカオリン粘土の組合せがミルボード片の少なくとも８５質量パーセント、好ましくは少なくとも９５質量パーセントを占める。全体のミルボード組成物は上述したような機能性成分をさらに含んでも差し支えない。機能性成分は、引張ロール動作およびガラス製造に典型的な温度までの加熱中に燃焼または分解し、全体のミルボード組成物中の個々の成分の割合に影響を与え得る。機能性成分の燃焼または分解による質量損失は、約０から約１５質量パーセントであり得る。ある態様において、ミルボード組成物は、加熱の際に、約８から約１５質量パーセント損失する。別の態様において、ミルボード組成物は加熱中に約１０質量パーセント損失する。

ある態様において、好ましいミルボード組成物は、加熱後に、約２０から約３０質量パーセント、好ましくは約２６質量パーセントのアルミノケイ酸塩耐火繊維、約１０から約２０質量パーセント、好ましくは約１５質量パーセントのケイ酸塩、約１４から約２５質量パーセント、好ましくは約２０質量パーセントのマイカ、約２８から約３５質量パーセント、好ましくは約３１質量パーセントのカオリン粘土、および約５から約１０質量パーセント、好ましくは約８質量パーセントの「ＬＵＤＯＸ」を含む。

ある態様において、好ましいミルボード組成物は約１，０００℃より高い最高使用温度を有する。

引張ロールの圧縮性は、引張ロールが形成されるミルボード片の密度に依存する。引張ロール、およびそれゆえミルボード材料は、例えば、２５℃で約１５および約３０パーセントの間、および約１１０℃で５パーセント未満の低い圧縮性を示すことが望ましい。ミルボード材料が例えば、約３０パーセントより大きい、好ましくは約４０パーセントより大きい高い回復を示すことも望ましい。そのような回復百分率を有するミルボード材料は、熱膨張の結果として、引張ロール軸の伸張の際、または引張ロール上に印加された軸圧縮力の除去の際に膨張し、それゆえ、引張ロールを形成するミルボード片の分離を防ぐことができる。

これとは反対に、日本国、東京都所在のニチアス社から市販されている市販のミルボード材料、ニチアスＳＤ−１１５は、１０〜２０パーセントの耐火セラミック繊維、４０〜５０パーセントのマイカ、および４０〜５０パーセントの粘土からなると考えられている。ニチアスＳＤ−１１５材料は、たった約８００℃の最高使用温度、１４〜１６％の加熱の際の質量損失、１０〜１７％の２５℃での圧縮性、および３５〜４０％の７６０℃での回復を有する。

ここと、以下の実施例に記載されるように、本発明のミルボードは、より高い最高使用温度、加熱の際のより低い質量損失、および／または７６０℃での高い回復を示す。

引張ロール
板ガラスの製造に使用するための引張ロールは、上述したようにミルボードから製造できる。ミルボードは、小片に切断することができ、これらの小片を、向かい合わせの接触で軸上に取り付けることができる。各片の外面が、引張ロールの外面の一部を形成する。引張ロールの外面の少なくとも一部が、ガラス板に接触するように適用できる。ガラス板と接触するように適用された引張ロールの部分は一般に、３０と５５の間の、好ましくは４０と５５の間の、室温でのショアＤ硬度を有する。

様々な引張ロールの構造が、文献中に存在し、板ガラスの製造に使用するのに適していることが認識されよう。米国特許第６８９６６４６号明細書にはガラス板製造のための引張ロールが記載されており、この文献は、ミルボード材料から引張ロールを製造する方法を説明するための特別の目的で、ここに全てが引用される。本発明は、特定の引張ロール構造または配置に限定されず、当業者には、適切な引張ロールの構造が容易に選択されるであろう。

典型的な構造において、一対の引張ロールが、オーバーフロー・ダウンドロー法により形成されたガラス板と係合し、引張ロールの外面の少なくとも一部がガラス板に接触している。引張ロールは軸を含むことができ、この軸は、軸に固定されたときにミルボード片に軸圧縮力を印加することができる枠(collars)により適所に保持された複数のミルボード片を担持できる。組み立てられた引張ロールは、軸の少なくとも一端に配置された座面を含み得る。引張ロールは、ガラス板と接触するように特別に適用された部分を含むことができ、引張ロールの外面は、引張ロールの周囲部分よりも、軸から遠い距離だけ延在する。そのような構造により、引張ロールからの粒子が、付着物としてガラス板上に堆積する可能性が減少する。

ミルボード片は、それらが、ロールが動作する温度に曝露されたときに、組成変化または寸法変化を実質的に示さないように、引張ロールを形成するために組み立てられる前に、予備焼成することができる。例えば、ミルボード片は、予備焼成工程において、約６５０℃から約１，０００℃、好ましくは約７６０℃から約１，０００℃の温度まで加熱され、少なくとも２時間に亘り保持することができる。次いで、ミルボード片を周囲温度に冷却して、組み立てて、引張ロールを形成することができる。セルロースなどの、ミルボード材料中に存在する機能性成分は、そのような予備焼成工程中の加熱により燃焼させることができる。あるいは、引張ロールは、予備焼成工程を行わずに使用しても差し支えない。引張ロールが形成されるミルボード材料が可燃性機能性成分を含む場合、引張ロールを組み立てるために用いられる圧縮力は、燃焼した機能性成分を埋め合わせるような調節が必要になり得る。もちろん、他の予備焼成時間と温度が、それらにより、ロールの動作温度でその組成が安定である完成引張ロールを提供する限り、本発明の実施に用いても差し支えない。

緻密化およびムライトおよび／またはクリストバライトの形成
本発明の引張ロールのある態様は、このロールが、長期間に亘る製造中の割れ(check)による破損ガラスなどのプロセス損傷に耐えるほど十分に堅いことである。製造中のガラスの横向きの動きは、引張ロールを構成するミルボード片の分離に関連することが多い。より軟質のミルボード材料を用いた場合、割れや、引張ロールの表面内に埋め込まれたガラス粒子が生じ得る。例えば、約６５０℃から約１，２００℃の動作温度に曝露された際、引張ロールの一部が緻密化し、ここで、ロールのその部分の密度は、元々形成された引張ロールの密度より大きくなる。最初に、緻密化は、ガラスと接触している引張ロールの外面において、または引張ロールの形状および特定のガラス製造条件と温度により決まる様々な形状で生じ得る。時間の経過による緻密化の速度は、引張ロールが曝露される温度に基づく。緻密化は、デュロメータなどの市販の装置を用いて、引張ロールの表面でショアＤ硬度値を通じて測定できる。ガラスシートと接触する引張ロールの部分は、従来のミルボード材料および引張ロール材料よりも堅く、それゆえ、プロセス損傷および埋め込まれたガラスに対してより耐性であることが好ましい。

約１，０００℃以上の温度にさらに曝露されると、引張ロールの一部は、ムライト、クリストバライト、またはそれらの組合せを形成し得る。ムライトおよび／またはクリストバライトを形成し得る引張ロールの部分は、引張ロールの形状およびそのロールが曝露される温度に応じて様々であるが、一般に、引張ロールの外側部分であろう。ガラス板と接触する引張ロールの部分が、ムライト層、クリストバライト層、またはムライトとクリストバライトを含む混合層を形成することも好ましい。

緻密化およびムライトの形成は、引張ロールの性能にとって有益である。プロセス損傷に耐えるのに十分に堅い引張ロールは、ガラス板に過剰な力を印加する必要なく、また微粒子異物を高レベルで生成せずに、従来の引張ロールよりも長い実用寿命を達成することが分かった。本発明の引張ロールは、４０日から１００日超の、好ましくは７５日超の、最も好ましくは１００日超の実用寿命を達成できる。

本発明の引張ロールは、上述した厳しい要件の内の１つ以上を満足できる。本発明の引張ロールは先に挙げた要件の全てを同時に満足する必要はない。ある態様において、緻密化および／またはムライトの形成により、引張ロールがガラス形成に関連する高温に耐えられるようにし、より長い実用寿命が与えられる。別の態様において、緻密化および／またはクリストバライトの形成により、引張ロールがガラス形成に関連する高温に耐えられるようにし、より長い実用寿命が与えられる。別の態様において、本発明の引張ロールの表面は、ガラス板厚を制御するのに十分な引張力を印加できる。さらに別の態様において、引張ロールの組成物は、破損ガラスによるプロセス損傷に耐えるほど十分に堅く、ダウンドロー法により製造されるガラス板上に付着物を形成し得る過剰な粒子を生成しない。

本発明の原理をさらに説明するために、当業者に、ここに特許請求されたミルボード引張ロールおよび方法がどのように製造され評価されるかの完全な開示と説明を与えるように、以下の実施例が提示されている。それらは、純粋に、本発明の例示であることが意図されるものであり、本発明の発明者等が発明と見なすものの範囲を制限することを意図したものではない。数値（例えば、量、温度など）に関する精度を確実にするように努力してきたが、ある程度の誤差や偏差は生じ得る。別記しない限り、部は質量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力はほぼ大気圧である。

例示の引張ロール物品を、例えば、硬度、圧縮性、および回復などの関連する物理的性質および性能特性について評価した。

具体例１−本発明のミルボードＡ
第１の具体例において、従来の製造技法を用いて、以下の表１に挙げられた成分からミルボード材料を製造した。

その後、上述のように製造した本発明のミルボード片を、密度、厚さ、硬度、および圧縮に関して、２つの温度で分析した。この分析結果が以下の表２に要約されている。硬度値は、米国、マサチューセッツ州、ノーウッド所在のウィルソン・インストルメンツ社(Wilson Instruments)から市販されているＳｈｏｒｅデュロメータを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０にしたがって決定した。圧縮性および回復の値は、ＡＳＴＭ Ｆ３６にしたがって決定した。

表２に挙げられたデータを考察すると、特に、ミルボード組成物は、破損ガラスによるプロセス損傷を被らずに、ガラス板の取扱いおよび加工において利点を提供するのに十分に高いショアＤ硬度値を示すことが分かる。その上、本発明のミルボード材料の低い圧縮性および高い回復率は、この材料が引張ロールに使用するのによく適していることを示唆している。高い回復率は、圧縮されたミルボード材料が、動作温度で、製造中の引張ロールの枠に対してスプリングとして働けることを示している。

具体例２−比較のミルボード
第２の具体例において、本発明のミルボードＡをニチアスＳＤ−１１５材料と比較した。表３は、本発明のミルボードＡおよびニチアスＳＤ−１１５材料の両方に関する物理的性質の典型的な範囲を列挙している。

先の表３に列挙されているように、本発明のミルボードＡは、比較のニチアスＳＤ−１１５材料よりも高い最高使用温度を示している。本発明のミルボードは、７６０℃での有孔ミルボードディスクの焼成の際の小さい質量損失も示す。熱重量分析により決定される６５０℃と１，０００℃の間の増分質量損失は、引張ロールの動作中の燃焼または分解により失われた材料の量を示す。より高い増分質量損失を有する材料は一般に、ディスクの分離を避けるために引張ロールの圧縮を調節する必要がある。あるいは、高い回復を示す材料は、燃焼、分解による、または例えば、熱膨張により引張ロールの軸の伸張の際に失われた体積を満たすように膨張できる。本発明のミルボードは、より高い回復値と共に、実質的に低い増分質量損失を示すことが都合よい。本発明のミルボードは、ＳＤ−１１５材料よりも低い圧縮性も有し、本発明のミルボードが、引張ロールの製造に使用するのにより適していることを示している。

具体例３−本発明の引張ロール
第３の具体例において、本発明のミルボードＡから製造された引張ロールと市販のミルボード材料のニチアスＳＤ−１１５から製造された引張ロールを板ガラスの製造に用いた。２４時間に亘り本発明の引張ロールおよび比較のニチアスの引張ロールを用いて、ガラス板製造の運転を行った。実験製造運転の結果が以下の表４に列挙されている。

表４に示されているように、本発明のミルボードＡから製造された引張ロールは、板ガラス製造運転においてうまく働いた。表４に用いた極上板という用語は、品質管理基準に合格し、販売に適した板ガラス片を称する。本発明のミルボードＡから製造された引張ロールを用いた製造運転では、ニチアスの材料から製造された引張ロールを用いた比較運転よりも、著しく高い割合で極上板が製造された。その上、本発明のミルボードＡから製造された引張ロールでは、割れや亀裂を含むガラス板は製造されなかったが、ニチアスの材料から製造された引張ロールでは、割れや亀裂を含むガラス板が１．１％製造された。両方の引張ロールから製造された板ガラスの厚さは同等であった。

極上板の製造の増加および低レベルの製造欠陥、すなわち、割れ／亀裂は、本発明のミルボード材料から製造された引張ロールに関する著しい商業上の利点を表す。表４は、本発明の引張ロールからガラス板に印加される減少した応力も示している。応力は板の４つの縁の全てに沿って測定され、よってこのデータを分析するためのいくつかの通常の測定基準が表４に示されている。応力は正または負のいずれかであるので、データは、絶対値、値の範囲、および最大値（最悪の場合の筋書き）に基づいて評価されるのが一般的にである。低い応力が良好であると考えられ、顧客は一般に、許容できる応力範囲を指示する。

本明細書に亘り、様々な公報が引用されている。これらの公報の全ての開示は、ここに記載された化合物、組成物および方法をより十分に説明するために、本明細書中に引用により含まれる。

ここに記載された化合物、組成物および方法に様々な改変および変更を行うことができる。ここに記載された化合物、組成物および方法の他の態様は、ここに開示された化合物、組成物および方法の実施および明細書の検討により明らかであろう。この明細書および実施例は例示として考えられることが意図されている。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのミルボード片を備えた、ガラス製造のための引張ロールであって、前記少なくとも１つのミルボード片が、
   ａ． ５から３０重量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、
   ｂ． １０から３０重量部のケイ酸塩、
   ｃ． ５から２５重量部のマイカ、および
   ｄ． １０から３５重量部のカオリン粘土、
   を含み、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せが前記ミルボード片の少なくとも８５質量パーセントを占め、
   前記アルミノケイ酸塩耐火繊維が、破砕物を含まないことを特徴とする引張ロール。
2. 前記引張ロールの少なくとも一部がムライトを含むことを特徴とする請求項１記載の引張ロール。
3. 前記引張ロールの少なくとも一部がクリストバライトを含むことを特徴とする請求項１記載の引張ロール。
4. 前記引張ロールの外面の少なくとも一部がムライトを含み、前記外面のムライト部分が、ガラス板と接触するように位置していることを特徴とする請求項１記載の引張ロール。
5. 前記引張ロールの外面の少なくとも一部がクリストバライトを含み、前記外面のクリストバライト部分が、ガラス板と接触するように位置していることを特徴とする請求項１記載の引張ロール。
6. 引張ロールを製造する方法において、
   ａ． ５から３０重量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、
   ｂ． １０から３０重量部のケイ酸塩、
   ｃ． ５から２５重量部のマイカ、および
   ｄ． １０から３５重量部のカオリン粘土、
   を含む、引張ロールの形態にある少なくとも１つのミルボード片を提供する工程であって、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せが前記ミルボード片の少なくとも８５質量パーセントを占め、
   前記アルミノケイ酸塩耐火繊維が、破砕物を含まないものである工程、および
   前記ミルボード片を６５０℃から１，０００℃の温度に曝露することによって、該ミルボード片の少なくとも一部を緻密化する工程、
   を有してなる方法。
7. 前記緻密化が、前記引張ロールの外面の少なくとも一部の上にムライトを形成するのに十分な温度と期間行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記緻密化が、前記引張ロールの外面の少なくとも一部の上にクリストバライトを形成するのに十分な温度と期間行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
9. ミルボードであって、
   ａ． ５から３０重量部のアルミノケイ酸塩耐火繊維、
   ｂ． １０から３０重量部のケイ酸塩、
   ｃ． ５から２５重量部のマイカ、および
   ｄ． １０から３５重量部のカオリン粘土、
   を含み、ａ，ｂ，ｃおよびｄの組合せが前記ミルボードの少なくとも８５質量パーセントを占め、
   前記アルミノケイ酸塩耐火繊維が、破砕物を含まないことを特徴とするミルボード。