JP6055477B2 - ディスクロール及びその基材 - Google Patents
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Description
本発明は、板ガラスの製造に適したディスクロール及びその基材に関する。
板ガラスは、ガラス溶融物を装置に連続的に供給し、その装置から帯状に流下させて、流下中に冷却して硬化させることにより製造する。ディスクロールは一対の引張ロールとして機能し、帯状ガラス溶融物を挟持して強制的に下方に送り出すために用いられる。平板形状ガラスは、上記のダウンドロー法の他に、フロート法、ロールアウト法、コルバーン法等により製造することができる。
ディスクロールは、一般に、ミルボード（板状成形体、基材）をリング状に打ち抜いたディスク材を複数枚、回転軸となるシャフトに嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジを介して全体を加圧して固定したものである。ディスク材の外周面がガラス溶融物の搬送面として機能する。
ディスクロールは帯状ガラス溶融物を搬送するものであるから、耐熱性、柔軟性、硬度とともに、ガラス表面を傷めないことが求められ、耐熱性無機繊維、マイカ、粘土を含有させたディスクロール等が知られている（特許文献１〜３）。
しかしながら原料となる無機繊維は高い耐熱性や強度が求められ、高価であった。また、水性スラリーから濾水して製造するため、効率よく製造するには、濾水時間が短いことが求められていた。
本発明の目的は、ガラスの製造に適し、効率よく製造できる、安価なディスクロール及びその基材を提供することである。
本発明の目的は、ガラスの製造に適し、効率よく製造できる、安価なディスクロール及びその基材を提供することである。
本発明者らは鋭意研究の結果、特定の組成であれば高価な耐熱性無機繊維の含量を減らしても板ガラスの製造に適したディスクロールを見出し本発明を完成させた。
本発明によれば、以下のディスクロール用基材等が提供される。
１．セラミック繊維５〜９重量％、木節粘土２０〜４０重量％、ベントナイト２〜２０重量％及びマイカ４０〜６０重量％を含むディスクロール用基材。
２．前記セラミック繊維が、アルミナ３０重量％以上７０重量％未満と、シリカ３０重量％超７０重量％以下を含む１記載のディスクロール用基材。
３．前記セラミック繊維のショットが５重量％以下である１又は２記載のディスクロール用基材。
４．さらにパルプと澱粉を含む１〜３のいずれか記載のディスクロール用基材。
５．アルミナ３０重量％以上７０重量％未満とシリカ３０重量％超７０重量％以下を含む粗繊維を脱硫して、ショットが５重量％以下のセラミック繊維を製造し、
水と、前記セラミック繊維と、木節粘土と、ベントナイトと、マイカとを混合し、水性スラリーを製造し、
水性スラリーを成形槽、又は、成形型に流し、濾水することにより、シートを製造するディスクロール用基材の製造方法。
６．１〜４のいずれか記載の基材から得られるリング状ディスク材を含むディスクロール。
７．１〜４のいずれか記載の基材から、複数のリング状ディスク材を打ち抜き、
前記複数のリング状ディスク材を、シャフトに嵌挿、圧縮してロール状積層物とする、
ことを含むディスクロールの製造方法。
８．ガラス溶融物を６記載のディスクロールを用いて搬送し、
ガラス溶融物を冷却するガラスの製造方法。
本発明によれば、以下のディスクロール用基材等が提供される。
１．セラミック繊維５〜９重量％、木節粘土２０〜４０重量％、ベントナイト２〜２０重量％及びマイカ４０〜６０重量％を含むディスクロール用基材。
２．前記セラミック繊維が、アルミナ３０重量％以上７０重量％未満と、シリカ３０重量％超７０重量％以下を含む１記載のディスクロール用基材。
３．前記セラミック繊維のショットが５重量％以下である１又は２記載のディスクロール用基材。
４．さらにパルプと澱粉を含む１〜３のいずれか記載のディスクロール用基材。
５．アルミナ３０重量％以上７０重量％未満とシリカ３０重量％超７０重量％以下を含む粗繊維を脱硫して、ショットが５重量％以下のセラミック繊維を製造し、
水と、前記セラミック繊維と、木節粘土と、ベントナイトと、マイカとを混合し、水性スラリーを製造し、
水性スラリーを成形槽、又は、成形型に流し、濾水することにより、シートを製造するディスクロール用基材の製造方法。
６．１〜４のいずれか記載の基材から得られるリング状ディスク材を含むディスクロール。
７．１〜４のいずれか記載の基材から、複数のリング状ディスク材を打ち抜き、
前記複数のリング状ディスク材を、シャフトに嵌挿、圧縮してロール状積層物とする、
ことを含むディスクロールの製造方法。
８．ガラス溶融物を６記載のディスクロールを用いて搬送し、
ガラス溶融物を冷却するガラスの製造方法。
本発明によれば、ガラスの製造に適し、効率よく製造できる、安価なディスクロール及びその基材を提供することができる。
本発明のディスクロール用基材は、セラミック繊維（アルミナシリケート繊維等）、木節粘土、ベントナイト及びマイカを含む。
セラミック繊維は、５〜９重量％、好ましくは６〜９重量％、より好ましくは７〜８重量％含む。セラミック繊維が５重量％未満ではディスクロールに成形したときに耐熱性が低下し、９重量％超では充填前のディスク材の低密度化を招くため、所定の充填密度に調整する際、ディスク材の体積が増し充填時の作業性が低下する。また、セラミック繊維の量が多いと高価となる。
本発明に用いるセラミック繊維は、通常、アルミナを３０重量％以上７０重量％未満、好ましくは４０重量％以上６０重量％未満、より好ましくは４５重量％以上５５重量％未満含む。また、セラミック繊維は、通常、シリカを３０重量％超７０重量％以下、好ましくは４０重量％超６０重量％以下、より好ましくは４５重量％超５５重量％以下含む。繊維は１種又は２種以上混合して用いてもよい。
本発明に用いるセラミック繊維は、４５μｍ以上のショット（未繊維化物）を好ましくは５重量％以下、より好ましくは２重量％以下しか含まない。ショットの多い繊維を用いて製造したディスクロールは、ガラス表面を傷つける恐れがある。ショットの大きさは通常４５〜５０００μｍ程度である。
セラミック繊維の繊維径は通常２〜５μｍ程度である。
基材は、木節粘土を、２０〜４０重量％、好ましくは２５〜４０重量％、より好ましくは２８〜３８重量含む。木節粘土をこの範囲で含むと表面潤滑性（平滑性）が良好となる。
ベントナイトは２〜２０重量％、好ましくは２〜１５重量％、より好ましくは３〜１５重量％、さらに好ましくは５〜１４重量％含む。ベントナイトを含まないと定着・凝集が不十分で濾水性が悪くなる。逆にベントナイトが多すぎるとスラリーの粘性が高くなり濾水性が悪くなる。
マイカは、ディスク材のシャフトの熱膨張への追従性を高めるために添加する。ディスク材を嵌挿するシャフトが金属製であるため、高温に晒されるとこのシャフトが熱膨張して軸方向に沿って伸びる。このとき、ディスク材は金属に比べて熱膨張率が低いためシャフトの伸びに追従することができず、ディスク材同士が剥離してしまう。一方、マイカは極く薄い層構造をなしており、加熱されると結晶変態を起こすが、その際層方向に膨張する傾向があり、この層方向への膨張によりディスク材のシャフトの熱膨張への追従性が高まる。
マイカとして、白マイカ（マスコバイト；Ｋ２Ａｌ４（Ｓｉ３Ａｌ）２Ｏ２０（ＯＨ）４）、黒マイカ、金マイカ（プロゴバイト；Ｋ２Ｍｇ６（ＳｉＡｌ）２Ｏ２０（ＯＨ）４）、パラゴナイト、レピドナイト、フッ素合成マイカ等が使用可能であるが、上記の追従性を考慮すると、白マイカが好ましい。
基材は、マイカは、４０〜６０重量％、好ましくは４４〜５４重量％含む。マイカが４０重量％未満ではシャフトの熱膨張への追従性が低くなり、６０重量％超ではスラリー中に均一に分散させることが困難になり、ディスク基材の物性のバラツキが大きくなることが懸念される。
本発明の基材は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分のほか、凝集補助剤、有機バインダーを含むことができる。
有機バインダーとして、有機繊維（パルプ）、澱粉が好ましい。有機繊維（パルプ）を含むと圧縮特性が発現でき、その量は例えば、２〜１０重量％、又は５〜１０重量％とすることができる。また、澱粉を含むとディスク材の強度が発現でき、その量は例えば、１〜１０重量％、又は１〜４重量％とすることができる。
本発明の基材は、無機成分として、セラミック繊維、木節粘土、ベントナイト、マイカを合わせて８５重量％以上、９０重量％以上、９５重量％以上、９８重量％以上、９９重量％以上、１００重量％とすることができる。
本発明の基材は、上記の成分を上記の範囲で含むことにより、無機繊維の量が少なくても、耐熱性、強度、硬度とがバランス良く保たれたディスクロールが得られる。
基材は、無機繊維、木節粘土、ベントナイト、マイカを含む水性スラリーを板状に成形し、乾燥して製造できる。このとき、抄造法を用いることが効率的で好ましい。即ち、無機繊維、木節粘土、ベントナイト、マイカ、必要に応じて凝集補助剤、有機バインダー等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抄造機にて板状に成形し、乾燥することにより基材を得ることができる。尚、基材の厚さは適宜設定することができ、２〜１０ｍｍが一般的である。
次に、ディスクロールの製造方法に関して説明する。通常、基材からリング状のディスク材を打ち抜き、このディスク材を複数枚、金属製（例えば鉄製）のシャフトに嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジを介して両端から全体を加圧してディスク材に若干の圧縮を加えた状態でナット等で固定する。必要により焼成する。そして、所定のロール径となるようにディスク材の外周面を研削することにより、ディスクロールが得られる。
ディスクロールの形状にはフルカバーロール、片持ちロール、スタブロール等がある。
ディスクロールの形状にはフルカバーロール、片持ちロール、スタブロール等がある。
例えば、図１に示すように、本発明のディスクロール１０を用いて、ガラス溶融物１００を挟持して搬送し、ガラス溶融物１００を冷却、硬化させてガラスを製造できる。
実施例１
［ディスクロール用基材の作製と評価］
セラミック繊維（アルミナ４０〜６０重量％、シリカ６０〜４０重量％）７重量％、木節粘土３０重量％、ベントナイト１０重量％、白マイカ４５重量％、パルプ６重量％、澱粉２重量％を配合した水性スラリーを調製し、抄造法によりシート（ディスクロール用基材）を抄造した。
［ディスクロール用基材の作製と評価］
セラミック繊維（アルミナ４０〜６０重量％、シリカ６０〜４０重量％）７重量％、木節粘土３０重量％、ベントナイト１０重量％、白マイカ４５重量％、パルプ６重量％、澱粉２重量％を配合した水性スラリーを調製し、抄造法によりシート（ディスクロール用基材）を抄造した。
得られた基材について以下の方法により、特性の測定又は評価をした。結果を表１に示す。
（１）濾水性
ＴＡＰＰＩ式手漉き抄造機による濾水時間で評価した。
○：１００秒未満、△：１００〜２００秒、×：２００秒超
ＴＡＰＰＩ式手漉き抄造機による濾水時間で評価した。
○：１００秒未満、△：１００〜２００秒、×：２００秒超
（２）シート外観
○：良好、△：ムラあり、×：亀裂あり
○：良好、△：ムラあり、×：亀裂あり
（３）加熱収縮率
ディスクロール用基材を幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出し、９００℃で３時間加熱した後、その線方向及び厚さ方向の長さを測定し、下記式に基づいて加熱収縮率を評価した。
[（加熱前の測定値−加熱後の測定値）／加熱前の測定値]×１００
ディスクロール用基材を幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出し、９００℃で３時間加熱した後、その線方向及び厚さ方向の長さを測定し、下記式に基づいて加熱収縮率を評価した。
[（加熱前の測定値−加熱後の測定値）／加熱前の測定値]×１００
（４）原板の曲げ試験（曲げ強度及び曲げ弾性率）
ディスクロール用基材を９００℃に維持した加熱炉に３時間保持した後、室温まで自然冷却した。加熱前のもの及び冷却後の基材から幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切り出し、島津製作所製「オートグラフＡＧ−１００ｋＮＤ」を用い、ＪＩＳ Ｋ７１７１に準じて曲げ強度及び曲げ弾性率を評価した。
ディスクロール用基材を９００℃に維持した加熱炉に３時間保持した後、室温まで自然冷却した。加熱前のもの及び冷却後の基材から幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切り出し、島津製作所製「オートグラフＡＧ−１００ｋＮＤ」を用い、ＪＩＳ Ｋ７１７１に準じて曲げ強度及び曲げ弾性率を評価した。
（５）耐スポーリング性
ディスクロール用基材から外径６０ｍｍ内径２０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径２０ｍｍのステンレス製シャフトに長さ１００ｍｍ、充填密度が表１の値になるようにロールビルドし、ディスクロールを作製した。
このディスクロールを、９００℃に保持した電気炉に投入し、１５時間後に取り出して室温２５℃まで急冷した。そして、この加熱及び急冷のサイクルをディスクロールのクラック又はディスクセパレーションが発生するまで繰り返し、クラック又はディスクセパレーションが発生したサイクル数をカウントした。
上記に加えて、耐スポーリング性試験前のディスク材のＳｈｏｒｅＤ硬度と、クラック後又はディスクセパレーション後の（試験後）のディスク材の硬度をそれぞれ評価した。
ディスクロール用基材から外径６０ｍｍ内径２０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径２０ｍｍのステンレス製シャフトに長さ１００ｍｍ、充填密度が表１の値になるようにロールビルドし、ディスクロールを作製した。
このディスクロールを、９００℃に保持した電気炉に投入し、１５時間後に取り出して室温２５℃まで急冷した。そして、この加熱及び急冷のサイクルをディスクロールのクラック又はディスクセパレーションが発生するまで繰り返し、クラック又はディスクセパレーションが発生したサイクル数をカウントした。
上記に加えて、耐スポーリング性試験前のディスク材のＳｈｏｒｅＤ硬度と、クラック後又はディスクセパレーション後の（試験後）のディスク材の硬度をそれぞれ評価した。
（６）荷重変形量
ディスクロール用基材から外径６０ｍｍ内径２０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径
２０ｍｍのステンレス製シャフトに長さ１００ｍｍ充填密度が表１の値になるようにロールビルドし、ディスクロールを作製した。
このディスクロールをシャフトの両端を架台で支持し、ディスク材からなるロール面に圧縮子により１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重を１ｍｍ／分で加え、そのときの荷重変形量（室温）を測定した。
また、上記ディスクロールを９００℃の加熱炉に１０時間保持し、加熱炉から取り出した後、室温まで冷却したものについても上記と同様にして荷重変形量（９００℃１０時間）を測定した。
ディスクロール用基材から外径６０ｍｍ内径２０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径
２０ｍｍのステンレス製シャフトに長さ１００ｍｍ充填密度が表１の値になるようにロールビルドし、ディスクロールを作製した。
このディスクロールをシャフトの両端を架台で支持し、ディスク材からなるロール面に圧縮子により１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重を１ｍｍ／分で加え、そのときの荷重変形量（室温）を測定した。
また、上記ディスクロールを９００℃の加熱炉に１０時間保持し、加熱炉から取り出した後、室温まで冷却したものについても上記と同様にして荷重変形量（９００℃１０時間）を測定した。
参考例１
セラミック繊維（アルミナ５０重量％、シリカ５０重量％）３０重量％、木節粘土２０重量％、ベントナイト１０重量％、白マイカ３２重量％、パルプ６重量％、澱粉２重量％を配合した水性スラリーを用いた他は実施例１と同様にして基材とディスクロールを製造して評価した。結果を表１に示す。
セラミック繊維（アルミナ５０重量％、シリカ５０重量％）３０重量％、木節粘土２０重量％、ベントナイト１０重量％、白マイカ３２重量％、パルプ６重量％、澱粉２重量％を配合した水性スラリーを用いた他は実施例１と同様にして基材とディスクロールを製造して評価した。結果を表１に示す。
表１から、実施例１のディスクロールは、繊維量が少ないにもかかわらず、参考例１と同等の実用上問題のない耐熱性及び強度を有することがわかる。
本発明のディスクロールは、板ガラス、特に液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイの製造に用いることができる。
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
Claims (10)
- セラミック繊維５〜９重量％、木節粘土２０〜４０重量％、ベントナイト２〜２０重量％及びマイカ４０〜６０重量％を含み、
前記セラミック繊維、前記木節粘土、前記ベントナイト及び前記マイカが合わせて基材の９２重量％以上を占めるディスクロール用基材。 - 前記セラミック繊維が、アルミナ３０重量％以上７０重量％未満と、シリカ３０重量％超７０重量％以下を含む請求項１記載のディスクロール用基材。
- 前記セラミック繊維のショットが５重量％以下である請求項１記載のディスクロール用基材。
- さらにパルプと澱粉を含む請求項１〜３のいずれか記載のディスクロール用基材。
- 水と、セラミック繊維と、木節粘土と、ベントナイトと、マイカとを混合し、固形分含量で、セラミック繊維５〜９重量％、木節粘土２０〜４０重量％、ベントナイト２〜２０重量％及びマイカ４０〜６０重量％であり、前記セラミック繊維、前記木節粘土、前記ベントナイト及び前記マイカが合わせて基材の９２重量％以上を占めるように、水性スラリーを製造し、
前記セラミック繊維は、アルミナ３０重量％以上７０重量％未満とシリカ３０重量％超７０重量％以下を含み４５μｍ以上のショットが５重量％以下であり、
水性スラリーを成形槽、又は、成形型に流し、濾水することにより、シートを製造するディスクロール用基材の製造方法。 - 請求項１〜４のいずれか記載の基材から得られるリング状ディスク材を含むディスクロール。
- 請求項１〜４のいずれか記載の基材から、複数のリング状ディスク材を打ち抜き、
前記複数のリング状ディスク材を、シャフトに嵌挿、圧縮してロール状積層物とする、
ことを含むディスクロールの製造方法。 - ガラス溶融物を請求項６記載のディスクロールを用いて搬送し、
ガラス溶融物を冷却するガラスの製造方法。 - セラミック繊維５〜９重量％、木節粘土２０〜４０重量％、ベントナイト２〜２０重量％及びマイカ４０〜６０重量％を含み、前記セラミック繊維、前記木節粘土、前記ベントナイト及び前記マイカが合わせて基材の９２重量％以上を占めるディスクロール用ディスク材。
- 請求項１〜４のいずれか記載の前記ディスクロール用基材から、複数のリング状ディスク材を打ち抜く、ディスクロール用ディスク材の製造方法。
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