WO2014027451A1 - ディスクロール及びその基材 - Google Patents

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WO2014027451A1
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disk roll
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渡辺　和久
徹也 三原
太一 白鳥
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ニチアス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a disk roll suitable for the production of plate glass and a base material thereof.
  • the plate glass is produced by continuously supplying a glass melt to the apparatus, flowing down from the apparatus in a strip shape, and cooling and curing the liquid while flowing.
  • the disc roll functions as a pair of pulling rolls, and is used to sandwich the glass melt and forcibly feed it downward.
  • the flat glass can be produced by a float method, a roll-out method, a Colburn method, etc. in addition to the above-described downdraw method.
  • a disc roll is a roll-like laminate in which a plurality of disc materials obtained by punching a millboard (plate-shaped molded body, base material) into a ring shape are inserted into a shaft serving as a rotating shaft, and flanges arranged at both ends are provided. The whole is pressed and fixed through.
  • the outer peripheral surface of the disk material functions as a conveying surface for the glass melt.
  • An object of the present invention is to provide an inexpensive disk roll and a base material that are suitable for manufacturing glass and can be manufactured efficiently.
  • a disk roll substrate comprising 5 to 9% by weight of ceramic fibers, 20 to 40% by weight of Kibushi clay, 2 to 20% by weight of bentonite and 40 to 60% by weight of mica. 2.
  • the disc roll substrate according to any one of 1 to 3, further comprising pulp and starch. 5.
  • a crude fiber containing 30% by weight or more and less than 70% by weight of alumina and more than 30% by weight of silica and 70% by weight or less is desulfurized to produce ceramic fiber having a shot of 5% by weight or less Mixing water, the ceramic fiber, Kibushi clay, bentonite, and mica to produce an aqueous slurry,
  • a method for producing a base material for a disk roll in which a sheet is produced by pouring an aqueous slurry into a molding tank or a mold and filtering the slurry. 6.
  • the manufacturing method of the disk roll including this. 8).
  • the glass melt is conveyed using the disk roll described in 6, A method for producing glass for cooling a glass melt.
  • the base material for disk roll of the present invention contains ceramic fiber (alumina silicate fiber etc.), Kibushi clay, bentonite and mica.
  • the ceramic fiber contains 5 to 9% by weight, preferably 6 to 9% by weight, more preferably 7 to 8% by weight.
  • the ceramic fiber is less than 5% by weight, the heat resistance is lowered when formed into a disk roll, and when it exceeds 9% by weight, the density of the disk material before filling is reduced. As a result, the workability during filling decreases. Moreover, when there is much quantity of a ceramic fiber, it will become expensive.
  • the ceramic fiber used in the present invention usually contains 30 to 70% by weight of alumina, preferably 40 to 60% by weight, more preferably 45 to 55% by weight. Further, the ceramic fiber usually contains silica in an amount of more than 30% by weight and 70% by weight or less, preferably more than 40% by weight and 60% by weight or less, more preferably more than 45% by weight and 55% by weight or less. You may use a fiber 1 type or in mixture of 2 or more types.
  • the ceramic fiber used in the present invention preferably contains a shot (non-fibrous material) of 45 ⁇ m or more, preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less.
  • Disc rolls manufactured using fibers with many shots may damage the glass surface.
  • the size of the shot is usually about 45 to 5000 ⁇ m. Shots can be reduced by desulfurizing the raw ceramic fibers by a dry or wet method.
  • the fiber diameter of ceramic fiber is usually about 2 to 5 ⁇ m.
  • the base material contains 20 to 40% by weight of Kibushi clay, preferably 25 to 40% by weight, more preferably 28 to 38% by weight.
  • Kibushi clay is included in this range, the surface lubricity (smoothness) becomes good.
  • Bentonite is contained in an amount of 2 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, more preferably 3 to 15% by weight, and further preferably 5 to 14% by weight. If bentonite is not included, fixing and agglomeration are insufficient and drainage is deteriorated. Conversely, if there is too much bentonite, the viscosity of the slurry will increase and the drainage will deteriorate.
  • Mica is added to improve the followability of the disk material shaft to thermal expansion. Since the shaft into which the disk material is inserted is made of metal, when exposed to a high temperature, the shaft expands thermally and extends along the axial direction. At this time, since the disk material has a lower coefficient of thermal expansion than metal, the disk material cannot follow the elongation of the shaft, and the disk materials are separated from each other. On the other hand, mica has a very thin layer structure, and when heated, it undergoes a crystal transformation, but at that time, it tends to expand in the layer direction, and this expansion in the layer direction leads to thermal expansion of the shaft of the disk material. The follow-up performance increases.
  • white mica masscobite; K 2 Al 4 (Si 3 Al) 2 O 20 (OH) 4
  • black mica gold mica (progobite; K 2 Mg 6 (SiAl) 2 O 20 (OH) 4 ), Paragonite, lepidonite, fluorine synthetic mica and the like
  • white mica is preferable in consideration of the above-mentioned followability.
  • the base material contains 40 to 60% by weight, preferably 44 to 54% by weight of mica. If the mica is less than 40% by weight, the followability to the thermal expansion of the shaft is low, and if it exceeds 60% by weight, it is difficult to uniformly disperse in the slurry, and there is a concern that the physical properties of the disk base material will increase greatly. Is done.
  • the base material of the present invention can contain an agglomeration aid and an organic binder in addition to the above components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • organic fibers (pulp) and starch are preferable.
  • organic fibers (pulp) When organic fibers (pulp) are included, compression characteristics can be developed, and the amount can be, for example, 2 to 10% by weight, or 5 to 10% by weight.
  • starch when starch is contained, the strength of the disk material can be exhibited, and the amount can be, for example, 1 to 10% by weight, or 1 to 4% by weight.
  • the substrate of the present invention includes 85% by weight, 90% by weight, 95% by weight, 98% by weight, 99% by weight, 100% by weight of ceramic fiber, Kibushi clay, bentonite and mica as inorganic components. % By weight.
  • the base material of the present invention contains the above components in the above range, so that a disk roll in which heat resistance, strength and hardness are maintained in a good balance even when the amount of inorganic fibers is small can be obtained.
  • the base material can be manufactured by forming an aqueous slurry containing inorganic fiber, Kibushi clay, bentonite and mica into a plate shape and drying it. At this time, it is efficient and preferable to use a papermaking method. That is, prepare an aqueous slurry containing a predetermined amount of inorganic fiber, Kibushi clay, bentonite, mica, if necessary, a coagulant aid, an organic binder, etc., form this aqueous slurry into a plate shape with a paper machine and dry it Thus, a substrate can be obtained.
  • the thickness of the substrate can be set as appropriate and is generally 2 to 10 mm.
  • a method for manufacturing a disk roll will be described.
  • a ring-shaped disc material is punched from a base material, and a plurality of the disc materials are inserted into a metal (for example, iron) shaft to form a roll-like laminate, and the whole from both ends via flanges arranged at both ends. Is fixed with a nut or the like with a slight compression applied to the disk material. Bake if necessary.
  • a disk roll is obtained by grinding the outer peripheral surface of a disk material so that it may become a predetermined roll diameter.
  • Disc rolls include full cover rolls, cantilever rolls, stub rolls and the like.
  • a glass roll 100 of the present invention is used to sandwich and convey a glass melt 100, and the glass melt 100 can be cooled and cured to produce glass.
  • Example 1 [Production and Evaluation of Disc Roll Base Material] Ceramic fiber (alumina 40-60%, silica 60-40%) 7%, Kibushi clay 30%, bentonite 10%, white mica 45%, pulp 6%, starch 2% An aqueous slurry was prepared, and a sheet (disk roll substrate) was made by a paper making method.
  • Drainage Evaluation was performed based on the drainage time using a TAPPI type handmade papermaking machine. ⁇ : Less than 100 seconds, ⁇ : 100 to 200 seconds, ⁇ : more than 200 seconds
  • a disk material having an outer diameter of 60 mm and an inner diameter of 20 mm is punched from a disk roll base material, roll-built so that the length is 100 mm and the packing density is a value shown in Table 1 on a stainless steel shaft having a diameter of 20 mm.
  • a disk roll was produced. This disc roll was put into an electric furnace maintained at 900 ° C., taken out after 15 hours, and rapidly cooled to room temperature 25 ° C. This heating and rapid cooling cycle was repeated until a crack or disk separation occurred in the disk roll, and the number of cycles in which the crack or disk separation occurred was counted.
  • the Shore D hardness of the disk material before the spalling resistance test and the hardness of the disk material after cracking or after disk separation (after the test) were evaluated.
  • a disk material having an outer diameter of 60 mm and an inner diameter of 20 mm is punched from a disk roll base material, and a roll build is performed on a stainless steel shaft having a diameter of 20 mm so that the packing density is 100 mm in length and the value shown in Table 1.
  • the disk roll was supported at both ends of the shaft by a gantry, and a load of 10 kgf / cm was applied to the roll surface made of the disk material by a compressor at 1 mm / min, and the load deformation amount (room temperature) at that time was measured. Further, the disk roll was held in a heating furnace at 900 ° C. for 10 hours, taken out from the heating furnace, and then cooled to room temperature, the load deformation amount (900 ° C. for 10 hours) was measured in the same manner as described above.
  • Reference example 1 An aqueous slurry containing 30% by weight of ceramic fibers (alumina 50% by weight, silica 50% by weight), Kibushi clay 20% by weight, bentonite 10% by weight, white mica 32% by weight, pulp 6% by weight and starch 2% by weight. A substrate and a disk roll were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that they were used. The results are shown in Table 1.
  • the disc roll of the present invention can be used for the production of plate glass, particularly liquid crystal displays, plasma displays, and organic EL displays.

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Abstract

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。

Description

ディスクロール及びその基材
　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）。

特表２０１０－５１０９５６ 特開２００９－１３２６１９ 特開２００４－２９９９８０
　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、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。
ディスクロールを用いたガラスの製造方法の一例を示す図である。
　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。原料セラミック繊維を、乾式又は湿式の方法で脱硫することによりショットを減らすことができる。
　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。
　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。
　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
（２）シート外観
　○：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
（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。
（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。
（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。
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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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。

Claims (8)

  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％以下を含む請求項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％以下である請求項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請求項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. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
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