TWI382000B - 製造片狀玻璃之拉引滾軸材料 - Google Patents
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Description
本發明關於片狀玻璃之製造。更特別是,本發明關於用在片狀玻璃的製造上的硬纖維板材料(millboard materials)及拉引滾軸,該片狀玻璃是藉由例如溢流向下抽拉融合處理過程所製造。
拉引滾軸用於在片狀(sheet)玻璃的製造中,以對玻璃帶(ribbon)施加張力,因而控制玻璃片的標稱片厚度,該玻璃片是由該玻璃帶形成。例如,在溢流向下抽拉融合處理過程(參閱Dockerty之美國第3,338,696號及第3,682,609號專利),拉引滾軸放置於融合管件頂部或根部下游,並且使用該拉引滾軸調整已形成的玻璃帶離開管件之速率,因而決定出最終的玻璃片之標稱厚度。
成功的拉引滾軸需要符合一些相互衝突之規格。第一,滾軸需要能夠承受與新形成玻璃相關之高溫經歷實質上一段時間。滾軸在該環境能夠持續較長時間為較佳,這是因為更換滾軸將減少給定的機器所能生產的最終玻璃量,因而增加玻璃最終之成本。
第二,滾軸必需能夠產生充份拉引力量以控制玻璃厚度。為了並不使帶狀物中央部分受損(該中央部分會變成有用的最終玻璃),滾軸只能夠接觸於帶狀物邊緣處有
限面積。因而,必須只能透過使用該面積而生成所需要的拉引力量。不過,施加於玻璃之力量不能太大,因為此舉會造成表面的損壞,該表面的損壞會傳播進入可利用帶狀物之中央部分。因而,滾軸必須在對玻璃邊緣區域施加太小及太大的力量之間取得平衡。
第三,使用於拉引滾軸的構造中的硬纖維板材料必須足夠堅硬以承受處理上的損壞,所述處理上的損壞是由於在長時間的生產過程中破損玻璃所導致。
第四,拉引滾軸必須不能釋出過多數量之顆粒,這些顆粒會黏附至玻璃並且形成表面缺陷,此表面缺陷已知為外表雜質(onclusion)。對於使用於所要求應用之玻璃(例如為用於平板顯示器的基板)而言,外表雜質必須保持在非常低的水平,因為每一外表雜質通常代表最終產品之缺陷區域(例如為一或多個缺陷畫素)。由於拉引滾軸操作的高熱環境之故,提供能夠對玻璃帶施加充份的拉引力量並且在高熱時還不能釋出顆粒的材料是一項艱難的挑戰。
拉引滾軸較佳為設計成在玻璃帶的外側邊緣處接觸該玻璃帶,特別是於加厚珠狀物緊鄰的內側區域接觸該玻璃帶狀物,該加厚珠狀物存在於帶狀物最外側邊緣處。用於此類滾軸的較佳構造運用了抗熱材料(例如硬纖維板)之碟狀物,這些碟狀物安裝於驅動桿上。此構造之範例可見於Moore之美國第3,334,010號專利,Asaumi等人之美國第4,533,581號專利,以及Hart等人之美國
第5,989,170號專利,這些專利之整體以參考形式併入本文,並且特別為了作為描述拉引滾軸之構造之範例而併入。
硬纖維板材料已商業化使用許多年作為襯墊之隔熱物、防火安全(fire-safe)爐的襯裡,以及在玻璃製業界中作為浮式滾軸覆蓋材料。早期硬纖維板材料組成物(例如說明於美國第1,594,417號、第1,678,345號及第3,334,010號專利中之組成物)通常含有水泥黏接劑以及石綿纖維,以強化所得的硬纖維板並且在高溫應用中提供抗熱性。使用石綿相關之健康問題導致發展出無石綿之硬纖維板材料。例如美國第4,244,781號專利揭露一種硬纖維板組成物,其含有陶瓷與有機纖維、葉蠟石(pyrophylite),以及無機黏接劑。同樣地,美國第4,308,070號專利揭露一種硬纖維板,其含有纖維素纖維,硫酸鋇,水泥,以及無機纖維之組合物。
由水洗陶瓷纖維構成並且併入各種填充料以及功能性成分的硬纖維板已使用作為滾軸覆蓋物,以用於玻璃製造中浮式線性滾軸。這些水洗陶瓷材料通常含有大約20%或更高百分比的尺寸小於100孔目(0.0059英吋)之未纖維化材料或丸粒(shot)。該未纖維化材料當通過浮式線滾軸上時會在玻璃片中產生微小的缺陷。一旦去除黏接劑,這些硬纖維板材料亦會變為充滿粉塵以及可能在玻璃片上產生外表雜質。
現存拉引滾軸已無法完全滿足長時間高溫使用壽命、
受控制地施加力量、硬度以及低污染之嚴格的規格。因而,業界需要獲得一種拉引滾軸以達成比現存的拉引滾軸更高水平的該等表現。
本發明係關於用在玻璃製造上之拉引滾軸,以及特別是關於使用於製造拉引滾軸中之硬纖維板材料。
在第一態樣中,本發明提供一種用於玻璃製造上的拉引滾軸,其包含至少一個硬纖維板物件(piece),其中該至少一個硬纖維板物件包含:(a)從約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;(b)從約10至約30重量份的矽酸鹽;(c)從約5至約25重量份的雲母,以及(d)從約10至約35重量份的高嶺黏土;其中a、b、c與d的組合物構成重量百分比至少85%之硬纖維板物件。
在第二態樣中,本發明提供一種用於製造拉引滾軸之方法,該方法包含以下步驟:提供至少一個拉引滾軸形式的硬纖維板物件,其包含(a)從約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;(b)從約10至約30重量份的矽酸鹽;(c)從約5至約25重量份的雲母,以及(d)從約10至約35重量份的高嶺黏土;其中a、b、c與d的組合物構成重量百分比至少85%之硬纖維板;以及藉由將該硬纖維板物件暴露於約650℃至約1,000℃的溫度,而使至少一部分的該硬纖維板物件密實。
在第三態樣中,本發明提供一種硬纖維板,其包含(a)從約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;(b)從約10至約30重量份的矽酸鹽;(c)從約5至約25重量份的雲母,以及(d)從約10至約35重量份的高嶺黏土;其中a、b、c與d的組合物構成重量百分比至少85%之硬纖維板。
在另一態樣中,本發明提供一種拉引滾軸,其藉由本發明方法製造出。
在另一態樣中,本發明提供一種拉引滾軸,其中至少一部分的該拉引滾軸包含莫來石。
在另一態樣中,本發明提供一種拉引滾軸,其中至少一部分的該拉引滾軸包含方矽石。
本發明其他態樣部分揭露於詳細說明以及隨後的所有申請專利範圍中,以及部分可由該詳細說明推導,或能夠藉由實施本發明而了解。借助於如附的申請專利範圍中特別地指出的元件及組合,將能實現及達成底下所說明優點。人們了解前述的大體說明以及下列詳細說明僅為範例性質以及解說性質,而非限制所揭露之本發明。
透過參考下文中的詳細描述、範例以及申請專利範圍,以及其先前以及下列的描述,可更容易了解本發明。不過,在揭露及描述本發明之製品及/或方法之前,應了
解本發明並不受限於所揭露的特定製品及/或方法,除非另有限定,就此而言當能加以變化本發明。也應了解在此所使用的用語只作為描述特定態樣,申請人不希望該用語為限制之用。
在此揭露一些材料、化合物、組成物以及成分,其能夠用於在此揭露之方法與組成分的產物,或能夠與在此揭露之方法與組成物的產物一併使用,或能夠用於備製在此揭露之方法與組成物的產物,或者正是所揭露之方法以及組成物之產物。在此揭露這些以及其他材料,且應了解當這些材料的組合、子集合、交互作用、群組等被揭露,雖然可能未明確揭露針對這些化合物的每一種各別單獨與共同的組合與排列之特定參考內容,實則在此特定地描述且考量了每一種可能。
以當前已知的實施例提供本發明下列描述,以作為本發明的實現教示。為了此目標,發明所屬技術領域中具有通常知識者將了解以及知道所能夠對此述的本發明各態樣作許多變化,同時這些變化仍然獲得本發明之有利的結果。人們亦了解本發明的一些期望優點能夠藉由選擇本發明的一些特徵而並不使用其他特徵達成。因而,發明所屬技術領域中具有通常知識者了解,針對本發明的許多修飾以及調適是可行的,且這些修飾與調適在某些情況下甚至是備受期望的,並且這些修飾與調適為本發明之一部分。因而,提供下列描述以說明本發明之原理而不將這些描述視為限制用途。
除非在文本中他處清楚地指出,否則在此所使用的單數形式「一」、「該」包含複數指涉物。因而,除非在文本中他處清楚地指定,否則例如所謂一「硬纖維板」包含具有兩個或兩個以上此類硬纖維板之態樣。
在此範圍能夠以由「大約」一個特定數值及/或至「大約」另一特定數值來表示。當表示該範圍時,另一態樣包含從該一個特定數值及/或至其他特定數值。同樣地,當藉由前面加上「大約」的方式以約略值表示數值時,應了解特定數值將形成另一態樣。應進一步了解每一範圍之端點值在與另一端點值相關時以及獨立於另一端點值時都是有效的。
在說明書以及總結的申請專利範圍中所指組成物或製品中特定成分之重量份(parts by weight)是標注該成分與組成物或製品中任何其他成分間之重量關係,此重量關係是重量份所欲表達的。因而,在含有2重量份的成分X以及5重量份的成分Y的化合物中,X及Y是以2:5的重量比呈現,且不論是否該化合物中含有其他成分,X及Y都仍呈現這樣的比。
如在此所使用,成分的「重量百分比(weight percent)」或「wt.%」,除非另有相反的特定陳述,否則該重量百分比或wt.%是以組成物(即其中包含該成分的該組成物)之總重量為基礎。
「丸粒(shot)」係指未纖維化材料。
「莫來石(mullite)」為發明所屬技術領域中具有通常
知識者已知的用語,且其係指天然或合成形式之鋁矽酸鹽,其在高達1600℃的溫度下是穩定的並且呈現出低熱膨脹係數以及良好的機械強度。
「方矽石(crystobalite)」為發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的用語,且其係指在1,470℃與其熔融點1,728℃間穩定之矽石(silica)形式。如在此所使用,方矽石亦包含方矽石之變化形式,該變化形式已知為高方矽石,其在高於268℃生成,但是只在高於1,470℃時穩定,且其可結晶以及在較低溫度下亞穩定(metastable)地存在。
在此所使用「壓縮性」係指回應施加壓力的材料相對體積變化。例如,拉引滾軸之壓縮性係指一旦施加壓縮軸向力,組裝硬纖維板物件厚度的變化或組裝拉引滾軸長度的變化。
在此所謂「回復性」係指在去除施加的壓力後受壓縮之材料膨脹之能力。例如,拉引滾軸之回復性係指一旦去除軸向壓縮力或一旦經由例如熱膨脹而使拉引滾軸桿伸長後硬纖維板物件厚度的膨脹。
如上述簡單介紹,本發明提供一種改良之拉引滾軸,其能夠例如實用於片狀玻璃的製造。在底下詳細描述的態樣中,本發明包含在製造片狀玻璃中硬纖維板材料的使用,所述硬纖維板材料含有鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母,以及高嶺黏土。
硬纖維板材料在多種工業(包含玻璃製造)中通常使用作為隔熱材料(thermal insulation materials)。硬纖維板製品通常藉由以下步驟所製造:生成所需要成分之漿料,使用轉動篩網圓柱體以吸取成分且使該等成分脫水,將脫水過的成分轉移至合成氈製品以及隨後轉移至聚集滾軸,在該聚集滾軸處,漿料層彼此累積至所需要厚度。這些累積層能夠被撕成長條,去除,並且形成為所需要尺寸之平坦片狀物作為後續使用。在形成過程中以及之後,硬纖維板片能夠藉由滾軸壓縮以提供該片均勻的厚度。所得的硬纖維板片能夠隨即加熱以去除殘餘水份。美國第1,594,417號、第1,678,345號、第3,334,010號、第4,487,631號及第5,989,170號專利描述用於硬纖維板製造上的各種組成物以及方法,這些專利在此以全文作為參考之引用而併入,且為了描述製造硬纖維板製品方法之特定目的而併入該等專利。業界熟知此技術者能夠易於決定製造硬纖維板製品的適當處理條件。
在一態樣中,鋁矽酸鹽耐火性纖維為實質上由鋁矽酸鹽材料所構成之任何耐火性纖維。能夠使用天然生成或合成之耐火性纖維。特別地,能夠使用源自高嶺土礦(kaolinite)或高嶺土類材料之耐火性纖維。在另一態樣中,由源自高嶺土類材料之天然生成的耐火性纖維能夠含有雜質例如為鐵氧化物,二氧化鈦,以及鈉氧化物。在一態樣中,本發明耐火性纖維能夠具有高達例如5微
米的長度,高達例如3微米的直徑,以及例如為5:1的長寬比。較佳為,耐火性纖維實質上不含丸粒,或未纖維化材料。較佳為,耐火性纖維不能在高達約1,760℃溫度下熔融,且當連續性地在溫度高達約1,260℃下時保持物理以及化學完整性。耐火性纖維能夠為FIBERFRAX®材料,例如為FIBERFRAX® 6000,可由美國紐約州Niagara Fall的Unifrax公司供應,其源自高嶺土並且由以下材料構成:約45%至約51%的礬土(alumina),約46%至約52%的矽石,小於約1.5%的鐵氧化物,小於約2%的二氧化鈦,小於約0.5%的鈉氧化物,該耐火性纖維之平均纖維直徑為約1.5微米至約2.5微米,且含有約45%至約55%纖維化材料。發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠易於選擇適當的鋁矽酸鹽耐火性纖維。
鋁矽酸鹽耐火性纖維能夠佔鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母以及高嶺黏土之組合物的約5至約30重量份,較佳為約10至約30重量份,以及更佳為約20至約30重量份,例如為約5、6、8、10、15、20、25、26、28、29,或30重量份之上述組合物。以總組成物重量百分比表示,耐火性纖維能夠佔總硬纖維板組成物的約5.5至約33.3重量百分比,較佳為佔約11.3至約33.3重量百分比,以及更佳為佔約22.6至約33.3重量百分比,例如為佔約5.5、7、10、15、20、25、27、30或33.3重量百分比。
矽酸鹽能夠是矽酸鎂,岩綿,或其組合物。能夠使用天然生成或合成矽酸鹽材料。矽酸鹽能夠為鎂橄欖石(forsterite)礦物或藉由煆燒溫石綿纖維(chrysotile asbestos fibers)得到之合成鎂橄欖石。較佳為,矽酸鹽為矽酸鎂例如為FRITMAGTM矽酸鎂,其可由加拿大魁北克省Sherbrooke的4372077 Canada Inc.供應。或者,矽酸鹽可為海泡石矽酸鎂。若矽酸鹽為海泡石矽酸鎂,應該採取預防措施,因為此材料可含有石綿纖維。發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠易於選擇適當的矽酸鹽材料。
矽酸鹽能夠佔鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母以及高嶺黏土之組合物的約10至約30重量份,較佳為由約15至約25重量份,以及更佳為由約15至約20重量份,例如為約10、11、12、15、16、17、20、25或30重量份之上述組合物。以重量百分比表示,矽酸鹽能夠佔總硬纖維板組成物的約11.1至約33.3重量百分比,較佳為佔約16.9至約28.2重量百分比,以及更佳為佔約16.9至約22.6重量百分比,例如為佔約11.1、15、20、25、27、30或33.3重量百分比。
雲母能夠為呈片狀矽酸鹽的雲母族中的任何頁矽酸鹽(phyllosilicate),其為矽酸鹽四面體平行片狀物之形式,該形式具有Si2O5或2:5之比值,所述雲母例如為黑雲母(biotite),白雲母(muscovite),鱗雲母
(lepidolite),金雲母(phlogopite),或伊萊石(illite)。在一態樣中,雲母為高表面積之雲母,該雲母實質上不含雜質且呈現出熱穩定性,低燃燒損失(ignition loss),並且為惰性。雲母較佳為金雲母片狀雲母,例如為SUZORITE® 325-S,由加拿大魁北克Suzor Township的Suzorite Mica Products,Inc.供應。發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠易於選擇適合的雲母材料。
雲母能夠佔鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母以及高嶺黏土之組合物的約5至約25重量份,較佳為由約10至約25重量份,以及更佳為由約15至約25重量份,例如為約5、6、8、10、15、20、21、22、24,或25重量份之上述組合物。以重量百分比表示,雲母能夠佔總硬纖維板組成物的約5.5至約27.8重量百分比,較佳為佔約11.3至約27.8重量百分比,以及更佳為佔約16.9至約27.8重量百分比,例如為佔約5.5、7、9、15、19、25、27,或27.8重量百分比之總硬纖維板組成物。
高嶺黏土能夠為任何之高嶺土或陶瓷黏土材料,例如為高嶺土礦。高嶺黏土較佳為中間顆粒風簸(air-floated)高嶺黏土,例如為Allen黏土,可由美國喬治亞州Sandersville的Kentucky-Tennessee Clay Co.供應。發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠易於選擇適當的高嶺黏土。
高嶺黏土能夠佔鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母
以及高嶺黏土之組合物的約10至約35重量份,較佳為由約20至約35重量份,以及更佳為由約25至約35重量份,例如為約10、11、13、20、25、30、31、32,或35重量份的上述組合物。以重量百分比表示,高嶺黏土能夠為總硬纖維板組成物的約11.1至約39.5重量百分比,較佳為佔約22.6至約39.5重量百分比,及更佳為佔約28.2至約39.5重量百分比,例如為佔約11.1、13、15、20、30、33、38,或39重量百分比。
硬纖維板材料能夠更進一步包含功能性成分。在一態樣中,功能性成分包含纖維素材料、澱粉材料、膠狀性矽石,或其混合物。功能性成分能夠使用於形成硬纖維板製品中。功能性成分在加熱期間或在一般拉引滾軸操作溫度下使用硬纖維板製品期間能夠燃燒或分解。在一態樣中,功能性成分能夠為處理輔助劑,例如經處理之木漿纖維素纖維。功能性成分亦能夠為黏接劑,例如為陽離子馬鈴薯澱粉,例如為Empresol N,可由美國紐澤西州Kearney的American Key Products,Inc.供應,或膠狀矽石,例如為鹼金屬膠狀矽石溶液,該溶液例如為LUDOX®-Nalco 1140,可由美國伊利諾州Naperville的Nalco Chemical Co.供應。
功能性成分能夠為佔硬纖維板材料高達約15重量百分比。
較佳為,硬纖維板材料為實質上不含石綿、未纖維化
材料,以及小的晶質矽石顆粒。硬纖維板材料較佳為含有小於約0.5重量百分比的晶質矽石,更佳為小於約0.1重量百分比的晶質矽石,以及最佳為不含晶質矽石。硬纖維板材料亦較佳為含有小於約0.8重量百分比的二氧化鈦,更佳為小於約0.3重量百分比的二氧化鈦,以及最佳為不含二氧化鈦。
本發明硬纖維板由以下成分構成:約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;約10至約30重量份的矽酸鹽;約5至約25重量份的雲母;以及約10至約35重量份的高嶺黏土;其中鋁矽酸鹽耐火性纖維、矽酸鹽、雲母,以及高嶺黏土之組合物構成至少85重量百分比的硬纖維板物件,較佳為構成至少95重量百分比的硬纖維板物件。整體硬纖維板組成物能夠更進一步包含上述之功能性成分。功能性成分在加熱至一般拉引滾軸操作以及玻璃製造的溫度期間能夠燃燒或分解,因而影響整體硬纖維板組成物中各別成分之百分比。由於功能性成分之燃燒或分解導致之重量損失能夠為約0至約15重量百分比。在一態樣中,硬纖維板組成物於加熱後損失約8至約15重量百分比。在另一態樣中,在加熱過程中硬纖維板組成物損失約10重量百分比。
在一態樣中,在加熱後較佳的硬纖維板組成物包含:約20至約30重量百分比的鋁矽酸鹽耐火性纖維,較佳為約26重量百分比;約10至約20重量百分比的矽酸
鹽,較佳為約15重量百分比;約14至約25重量百分比的雲母,較佳為約20重量百分比;約28至約35重量百分比的高嶺黏土,較佳為約31重量百分比;以及約5至約10重量百分比的LUDOX®,較佳為約8重量百分比。
在一態樣中,較佳的硬纖維板組成物具有大於約1,000℃的溫度抵抗性。
拉引滾軸之壓縮性取決於硬纖維板物件(拉引滾軸由該物件形成)之密度。期望拉引滾軸呈現出低壓縮性,例如在25℃下為約為15%至約30%,以及在約110℃下小於5%,因而也期望硬纖維板材料呈現上述的低壓縮性。也期望硬纖維板材料呈現出高回復性,例如為大於約30%,較佳為大於約40%。具有該回復性百分比之硬纖維板材料能夠在施加於拉引滾軸上的軸向壓縮力被去除後或在熱膨脹導致拉引滾軸桿伸長後立即膨脹,因而防止形成拉引滾軸之硬纖維板物件分離。
相較之下,據信市場上可取得的硬纖維板材料,如可購自日本東京的Nichias公司的Nichias SD-115,由10-20%的耐火性陶瓷纖維,40-50%的雲母,以及40-50%的黏土構成。Nichias SD-115材料的溫度抵抗性僅約為800℃,加熱之重量損失為14-16%,在25℃下壓縮性為10-17%,以及在760℃下回復性為35-40%。
如在此以及底下範例中說明,本發明之硬纖維板呈現出較高溫度抵抗性、較低的加熱後重量損失,及/或較高的在760℃下的回復性。
使用於片狀玻璃製造中的拉引滾軸能夠由前述的硬纖維板生產。硬纖維板能夠被切割成物件且該等物件被安裝於桿上而呈面對面接觸。每一物件的外側表面形成拉引滾軸之外部表面的一部分。拉引滾軸之外部表面的至少一部分能夠適於接觸玻璃片。適於接觸玻璃片之拉引滾軸的該部分通常在室溫下之Shore D硬度為35至55,較佳為在40至55之間。
應瞭解,在文獻中存在各種拉引滾軸的配置,且這些配置適合用在片狀玻璃的製造中。美國專利第6,896,646號描述用於玻璃片製造的拉引滾軸,且該專利文獻全文以參考形式併入本文,且該專利文獻併入本文是特別為了描述由硬纖維板材料生產拉引滾軸的方法。本發明不限於特定的拉引滾軸配置或排列方式,且發明所屬技術領域中具有通常知識者可以易於挑選適合的拉引滾軸配置。
在一般配置中,一對拉引滾軸啣接由溢流向下抽拉處理過程形成之玻璃片,其中拉引滾軸之外側表面的至少一部分接觸玻璃片。拉引滾軸亦包含桿,其能夠承載複數個硬纖維板物件,藉由套環(collar)將該等硬纖維板物件保持在適當位置,該等套環當固定至桿時能夠施加軸向壓縮力至硬纖維板物件。已組裝的拉引滾軸能夠包含軸承表面,該軸承表面位於該桿的至少一個端部上。拉引滾軸亦能夠包含特別適於接觸玻璃片之部分,其中
拉引滾軸之外部表面比拉引滾軸之周圍部分由桿延伸更長一段距離。這樣的配置能夠減少來自拉引滾軸之顆粒變為沉積於玻璃片上而成為外部雜質的可能性。
硬纖維板物件能夠在組裝以形成拉引滾軸之前預先加以煆燒,使得當該等物件暴露於滾軸操作溫度下時實質上並未呈現出組成上或尺寸上的變化。例如,硬纖維板物件能夠在預先煆燒步驟中加熱至約650℃至約1,000℃的溫度(較佳為約760℃加熱至約1,000℃),並且保持歷時至少2小時。隨後硬纖維板物件能夠冷卻至室溫以及加以組裝以形成拉引滾軸。存在於硬纖維板材料中的功能性成分(例如為纖維素)能夠在此預先煆燒步驟中加熱而燃燒。或者,能夠不進行預先煆燒步驟即使用拉引滾軸。若形成拉引滾軸之硬纖維板材料包含可燃燒功能成分,則需要調整組裝拉引滾軸所使用之壓縮力以補償燃燒掉之功能成分。其他預先煆燒時間以及溫度當然能夠使用來實施本發明,只要該其他預先煆燒時間以及溫度能提供具有在滾軸操作溫度下穩定的組成物之最終拉引滾軸即可。
本發明拉引滾軸的一態樣為該拉引滾軸夠堅硬而足以抵抗處理損壞,例如在長時間的生產過程中由於裂罅造成的破損玻璃。在生產過程中玻璃側向移動通常與構成拉引滾軸之硬纖維板物件分離相關。當採用較為較柔軟的硬纖維板材料時,在拉引滾軸表面中會發生埋嵌玻璃
顆粒或裂罅。一旦暴露於操作溫度下(例如為約650℃至約1,200℃),一部分的拉引滾軸密實化,其中該部分的滾軸的密度大於初始形成之拉引滾軸的密度。最初,密實能夠發生於拉引滾軸與玻璃接觸之外側表面或不同幾何形狀處,其由拉引滾軸配置以及特定玻璃製造條件與溫度決定出。在時間上的密實速率是基於拉引滾軸所暴露之溫度。密實能夠透過使用商業化可利用設備(例如硬度計)藉由拉引滾軸表面處的Shore D硬度值而量測出。較佳為拉引滾軸將接觸玻璃片之該部分為比傳統硬纖維板以及拉引滾軸材料硬,因此更能夠抵抗處理造成的損壞以及埋嵌的玻璃。
一旦更進一步暴露於約為1,000℃及更高之溫度,一部分的拉引滾軸能夠形成莫來石、方矽石,或前述礦物之組合。拉引滾軸能夠形成莫來石及/或方矽石之該部分能夠有所不同,其取決於拉引滾軸之配置以及滾軸暴露之溫度,但是該部分通常是拉引滾軸之外側部分。較佳為,拉引滾軸將接觸玻璃片之該部分亦形成莫來石層、方矽石層,或包含莫來石及方矽石之組合層。
莫來石的形成以及密實有益於拉引滾軸之性能。已發現足夠堅硬以抵抗處理損壞之拉引滾軸比傳統拉引滾軸達成更長的服務壽命,而不需要對玻璃片施加過度力量以及並不會產生高度之顆粒污染。本發明拉引滾軸能夠達成由40天至超過100天之服務壽命,較佳為超過75天,以及最佳為超過100天。
本發明的拉引滾軸能夠滿足一或多項上述之需求規格。本發明拉引滾軸並不需要同時地滿足全部所記載之需要規格。在一態樣中,莫來石的密實及/或形成能夠使拉引滾軸承受玻璃形成相關之高溫以及提供較長服務壽命。在另一態樣中,方矽石的密實及/或形成能夠使拉引滾軸承受玻璃形成相關之高溫以及提供較長服務壽命。在另一態樣中,本發明拉引滾軸表面能夠施加充分拉引力量以控制玻璃片厚度。在又一態樣中,拉引滾軸組成物足夠硬以抵抗破損玻璃造成之處理損壞以及並不會釋放過多顆粒,該等顆粒會在向下抽拉處理過程製造出的玻璃片上產生外表雜質。
為了更進一步說明本發明原理,揭示出下列範例以對發明所屬技術領域中具有通常知識者完整地揭露及描述如何完成及評估在此所主張之硬纖維板拉引滾軸以及方法。申請人希望這些範例純粹為本發明之示例以及並不希望這些範例限制了發明人所視為他們的發明的範圍。已盡力確保數值(例如為數量,溫度等)精確性;不過,仍可能發生一些誤差及偏差。除非另有指明,否則份數為重量份,溫度為℃或在室溫下,以及壓力為接近或在大氣壓下。
針對相關物理特性以及性能特性對範例性拉引滾軸製品作評估,該等特性例如為硬度,壓縮性,以及回復率。
在第一範例中,由下列表1所提出之成分使用傳統製造技術生產硬纖維板材料。
一件上述生產出的本發明硬纖維板隨即在兩個溫度下分析密度、厚度、硬度,以及壓縮。此分析結果概述於底下表2中。硬度值是使用Shore硬度計根據ASTM D2240所決定,所述硬度計可由美國麻州Norwood的Wilson Instruments供應。壓縮率數值以及回復率數值是依據ASTM F36所決定。
上述表2所提出之數據之檢驗特別地指出硬纖維板組成物呈現出夠高的Shore D硬度數值,足以提供操作以及處理玻璃片之優點而不會招致由於破損玻璃導致之處理損壞。此外,本發明之硬纖維板材料之低壓縮率以及高回復率暗示了該硬纖維板材料十分良好地適合使用於拉引滾軸。高回復率表明在製造過程中以及在操作溫度下受壓縮的硬纖維板材料能夠作用如彈簧以抵靠拉引滾軸之套環。
在第二範例中,比較本發明硬纖維板A與Nichias SD-115材料。表3詳細顯示出本發明硬纖維板A以及Nichias SD-115材料兩者的物理特性之一般範圍。
如上述表3詳細說明,本發明之硬纖維板A相較於比較之Nichias SD-115材料呈現出較高溫度抵抗性。在760℃下將衝壓硬纖維板碟狀物煆燒後,本發明的硬纖維板亦呈現出較低的重量損失。由熱重量分析所決定的在650℃至1,000℃之間的增加重量損失(incremental weight loss)為拉引滾軸操作過程中由於燃燒或分解損失之材料量之指標。具有較高增加重量損失之材料通常需要調整拉引滾軸之壓縮以防止碟狀物分離。或者,呈現出高回復性之材料能夠膨脹以填補體積損失,該體積損失是由於燃燒、分解,或例如熱膨脹而伸長拉引滾軸桿所致。本發明的硬纖維板有益於呈現出實質上較低增加重量損失,以及較高回復率數值。本發明之硬纖維板亦具有低於SD-115材料的壓縮率,這表示本發明的硬纖維板更適合使用於製造拉引滾軸。
在第三範例中,在片狀玻璃的製造上使用由本發明的硬纖維板A以及商業可利用硬纖維板材料Nichias SD-115製造出之拉引滾軸。使用本發明拉引滾軸以及比較性Nichias拉引滾軸進行玻璃片生產操作流程(run)歷時24小時。試驗生產操作流程的結果詳述於底下表4
中。
如表4所指明,由本發明之硬纖維板A製造出的拉引滾軸在片狀玻璃生產操作流程中表現良好。在表4中所謂的選擇玻璃片(select sheet)係指通過品質控制標準且適合於配送之片狀玻璃物件。使用本發明硬纖維板A的拉引滾軸的生產操作流程比使用Nichias拉引滾軸之比較性操作流程顯著地產生較高百分比的選擇玻璃片。除此,本發明硬纖維板A拉引滾軸並不會生成任何含有裂罅或裂縫之玻璃片,然而Nichias拉引滾軸生成1.1%的含有裂罅或裂縫之玻璃片。由這兩種拉引滾軸生產出片狀玻璃厚度為相當的。
增加選擇玻璃片之生產率以及降低生產缺陷值(所述
缺陷即裂罅/裂縫)代表由本發明硬纖維板材料所製造出的拉引滾軸具有顯著之商業優點。表4亦說明本發明之拉引滾軸對玻璃片施加較少的應力。沿著玻璃片四個邊緣量測應力,所以一些分析此數據的共通公制標準顯示於表4中。由於應力可能是正值或負值,因而數據通常依據絕對值、數值範圍,以及最大值評估(此為最劣情況)。低應力被認為是良好的,且客戶通常會指定他們能夠承受的應力範圍。
整個申請案中參考不同的公開文獻。該等公開文獻的揭露內容整體在此以參考形式併入此申請案,以更完全地描述此述之化合物、組成物以及方法。
能夠對此述之化合物、組成物以及方法作各種修飾及變化。透過考量說明書與操作在此揭露的化合物、組成物以及方法,將可明瞭此述之化合物、組成物以及方法的其他態樣。申請人希望將說明書以及範例視為範例性。
Claims (20)
- 一種用於玻璃製造上的拉引滾軸,該拉引滾軸包含至少一個硬纖維板物件(millboard piece),其中該至少一個硬纖維板物件包含:a.約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;b.約10至約30重量份的矽酸鹽;c.約5至約25重量份的雲母;以及d.約10至約35重量份高嶺黏土;其中a、b、c及d之組合物構成重量百分比為至少85%的該硬纖維板物件。
- 依據申請專利範圍第1項之拉引滾軸,其中至少一部分的該拉引滾軸包含莫來石。
- 依據申請專利範圍第1項之拉引滾軸,其中至少一部分的該拉引滾軸包含方矽石。
- 依據申請專利範圍第1項之拉引滾軸,其中該拉引滾軸的至少一部分的該外側表面包含莫來石,且其中該外側表面之的該莫來石部分被放置成與一玻璃片接觸。
- 依據申請專利範圍第1項之拉引滾軸,其中該拉引滾軸的至少一部分的該外側表面包含方矽石,且其中該外 側表面之該方矽石部分被放置成與一玻璃片接觸。
- 一種用於製造一拉引滾軸之方法,該方法包含以下步驟:提供至少一個硬纖維板物件,該硬纖維板物件為一拉引滾軸形式且包含:a.約5至約30重量份的鋁矽酸鹽耐火性纖維;b.約10至約30重量份的矽酸鹽;c.約5至約25重量份的雲母;以及d.約10至約35重量份的高嶺黏土;其中a、b、c及d之組合物構成重量百分比為至少85%之該硬纖維板物件;以及藉由將該硬纖維板物件暴露於約650℃至約1,000℃的一溫度,而使該硬纖維板物件的至少一部分密實。
- 依據申請專利範圍第6項之方法,其中該密實處於一時間與溫度,該時間及該溫度足以在至少一部分的該拉引滾軸上形成莫來石。
- 依據申請專利範圍第6項之方法,其中該密實處於一時間與溫度,該時間及該溫度足以在至少一部分的該拉引滾軸上形成方矽石。
- 依據申請專利範圍第6項之方法,其中該密實處於一時間與溫度,該時間及該溫度足以在該拉引滾軸的至少一部分的該外側表面上形成莫來石。
- 依據申請專利範圍第6項之方法,其中該密實處於一時間與溫度,該時間及該溫度足以在該拉引滾軸的至少一部分的該外側表面上形成方矽石。
- 一種拉引滾軸,該拉引滾軸由申請專利範圍第6項的方法所生產。
- 一種硬纖維板,該硬纖維板包含:a.約5至約30重量份鋁矽酸鹽耐火性纖維,該鋁矽酸鹽耐火性纖維具有高達5微米的一長度;b.約10至約30重量份的矽酸鹽;c.約5至約25重量份的雲母;以及d.約10至約35重量份的高嶺黏土;其中a、b、c及d的組合物構成重量百分比為至少85%的該硬纖維板。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,其中該鋁矽酸鹽耐火性纖維由高嶺土製造出。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,其中該矽酸 鹽包含矽酸鎂、岩綿,或其一組合物。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,更進一步包含一功能性成分。
- 依據申請專利範圍第15項之硬纖維板,其中該功能性成分包含纖維素、澱粉、膠狀矽石,或其一組合物。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,包含重量百分比小於0.5%的晶質矽石。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,包含重量百分比小於0.8%的二氧化鈦。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,其中該硬纖維板實質上無石綿。
- 依據申請專利範圍第12項之硬纖維板,其中該硬纖維板實質上無丸粒(shot)。
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