CN105026326B

CN105026326B - 圆盘辊及其基材

Info

Publication number: CN105026326B
Application number: CN201380072521.1A
Authority: CN
Inventors: 渡边和久; 三原彻也; 白鸟太; 白鸟太一
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: KR20140100868A; US9162916B2; TW201446680A; US20140221189A1; TWI586616B; JP2014169217A; US20150376065A1; JP2014169216A; US9340459B2; KR101363807B1; KR101902020B1; CN105026326A; WO2014122717A1; JP5452752B1; JP6155185B2

Abstract

一种含有陶瓷纤维、无机粘结剂、鳞片状二氧化硅的圆盘辊用基材。

Description

圆盘辊及其基材

技术领域

本发明涉及适用于制造平板玻璃的圆盘辊及其基材。

背景技术

平板玻璃通过将玻璃熔融物连续地供给到装置中，使其自该装置以带状流下，在流下中冷却使其固化来进行制造。圆盘辊起到一对拉伸辊的作用，用于夹持带状玻璃熔融物将其强制地输送至下方。

平板形状玻璃除了上述下拉法之外，还可以通过浮法、轧平法(roll-outmethod)、平拉(Colburn)法等进行制造。用任一种制造方法制作的玻璃板为了除去由于热导致的形变都需要慢冷工序。由于在该慢冷工序中运送玻璃板，因此，要使用起滚轴作用的圆盘辊。

圆盘辊通常是将硬纸板(millboard)(板状成型体、基材)冲裁成环状而制成圆盘材料，将多枚该圆盘材料嵌插于作为转轴的轴上制成辊状的层叠物，通过配置于两端的凸缘对整体进行加压固定而成的。圆盘材料的外周面起到玻璃熔融物的运送面的作用。

由于圆盘辊是长时间运送带状玻璃熔融物的辊，因此要求耐热性的同时，还要求耐磨性、不会损伤玻璃表面的柔软性、硬度，已知有含有耐热性无机纤维、云母、粘土的圆盘辊等(专利文献1～3)。进一步，还已知有使用了云母以外的填充剂的圆盘辊(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-510956

专利文献2：日本特开2009-132619

专利文献3：日本特开2004-299980

专利文献4：日本专利公报4920118

发明内容

然而，云母有可能容易划伤玻璃。另外，从原料的多样性或可替代性的观点考虑，寻求不以云母作为必需成分来制造圆盘辊。在专利文献4中，使用了氧化铝(球状)等，但是耐磨性差。

本发明的目的在于提供一种不以云母作为必需成分且耐磨性和外径变化率的平衡优异的圆盘辊及其基材。

根据本发明的一个实施方式，可以提供以下的圆盘辊用基材等。

1.一种圆盘辊用基材，其中，含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状二氧化硅。

2.如1所述的圆盘辊用基材，其中，上述鳞片状二氧化硅为鳞片状二氧化硅平行地重叠而形成的二次聚集体、或者多个上述二次聚集体聚集而形成的三次聚集体。

3.如1或2所述的圆盘辊用基材，其中，含有上述陶瓷纤维30～50重量％、上述无机粘结剂5～50重量％、上述鳞片状二氧化硅5～50重量％。

4.如1～3中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，上述无机粘结剂为木节粘土和膨润土。

5.如1～4中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，上述陶瓷纤维含有氧化铝40重量％以上且99重量％以下、二氧化硅60重量％以下且20重量％以上。

6.如1～5中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，上述陶瓷纤维含有氧化铝70重量％以上且80重量％以下、二氧化硅30重量％以下且1重量％以上。

7.如1～6中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，进一步含有纸浆和淀粉。

8.一种制造1～7中任一项所述的圆盘辊用基材的方法，其中，制作含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状二氧化硅的浆料，将上述浆料成型并进行干燥。

9.一种由1～7中任一项所述的基材制造而成的圆盘辊。

10.如9所述的圆盘辊，其中，Shore D硬度为30～70，密度为1.0～1.5g/cm³。

11.一种圆盘辊的制造方法，其中，由1～7中任一项所述的基材形成多个环状的圆盘材料，将上述多个圆盘材料嵌插在轴上制成辊状的层叠物，用固定工具从两端压缩上述层叠物并进行固定。

12.一种玻璃的制造方法，其中，使用9或10所述的圆盘辊来运送玻璃熔融物，并将上述玻璃熔融物冷却。

根据本发明的其它实施方式，可以提供以下的圆盘辊用基材等。

1.一种圆盘辊用基材，其中，含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状氧化铝。

2.如1所述的圆盘辊用基材，其中，上述鳞片状氧化铝取向而形成层。

3.如1或2所述的圆盘辊用基材，其中，含有上述陶瓷纤维30～50重量％、上述无机粘结剂5～50重量％、上述鳞片状氧化铝5～50重量％。

5.如1～4中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，上述陶瓷纤维含有氧化铝40重量％以上且99重量％以下、二氧化硅60重量％以下且1重量％以上。

6.如1～5中任一项所述的圆盘辊用基材，其中，上述陶瓷纤维含有氧化铝70重量％以上且80重量％以下、二氧化硅30重量％以下且20重量％以上。

8.一种制造1～7中任一项所述的圆盘辊用基材的方法，其中，制作含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状氧化铝的浆料，将上述浆料成型，并进行干燥。

9.一种由1～7中任一项所述的基材制造而成的圆盘辊。

11.一种圆盘辊的制造方法，其中，由1～7中任一项所述的基材形成多个环状圆盘材料，将上述多个圆盘材料嵌插于轴上制成辊状的层叠物，并用固定工具从两端压缩上述层叠物并进行固定。

12.一种玻璃的制造方法，其中，用9或10所述的圆盘辊运送玻璃熔融物，并将上述玻璃熔融物冷却。

根据本发明，可以提供一种不以云母作为必需成分且耐磨性和外径变化率的平衡优异的圆盘辊及其基材。

附图说明

图1是能够在本发明中使用的鳞片状二氧化硅的二次颗粒和三次颗粒的概略示意图。

图2是显示使用了圆盘辊的玻璃的制造方法的一个例子的图。

具体实施方式

本发明的圆盘辊用基材含有陶瓷纤维(铝硅酸盐纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维等)、无机粘结剂、以及选自鳞片状二氧化硅和鳞片状氧化铝中的1种以上的填充剂。不含云母。

鳞片状只要实质上为板状的形状即可，可以是部分或者整体地弯曲或扭曲。

基材优选含有陶瓷纤维30～50重量％，进一步优选含有33～45重量％，更加优选含有35～43重量％。在陶瓷纤维小于30重量％的情况下耐热性、耐热冲击性降低；在陶瓷纤维超过50重量％的情况下，圆盘材料体积密度降低体积增大，由此有可能操作性变差。

本发明中使用的陶瓷纤维通常含有氧化铝40重量％以上且99重量％以下，优选为40重量％以上且80重量％以下，更加优选为70重量％以上且80重量％以下，进一步优选为70重量％以上且75重量％以下。另外，陶瓷纤维通常含有二氧化硅1重量％以上且60重量％以下，优选为20重量％以上且60重量％以下，进一步优选为20重量％以上且30重量％以下，更加优选为25重量％以上且30重量％以下。如果氧化铝增加，则耐热性增加。纤维可以使用1种或者混合使用2种以上。

基材优选含有无机粘结剂5～50重量％，进一步优选为10～48重量％，更加优选为15～45重量％，更进一步优选为20～45重量％。在无机粘结剂小于5重量％的情况下，不能得到充分的耐磨性；在超过50重量％的情况下，生产性可能会降低。

作为无机粘结剂，例示有木节粘土、膨润土、高岭土粘土、胶体二氧化硅、氧化铝溶胶等，优选同时使用木节粘土和膨润土。含有木节粘土2～30重量％，优选为5～25重量％，进一步优选为10～20重量％。如果在该范围内含有木节粘土，则表面润滑性(平滑性)变得良好。

含有膨润土2～30重量％，优选为5～25重量％，进一步优选为10～25重量％。如果不含膨润土，则附着·凝集不充分且滤水性变差。相反地，如果膨润土过多，则可能浆料的粘性变高，滤水性变差。

在本发明中，作为填充剂，含有鳞片状二氧化硅或者鳞片状氧化铝。可以同时含有鳞片状二氧化硅以及鳞片状氧化铝。优选不含鳞片状二氧化硅和鳞片状氧化铝以外的填充剂(二氧化硅(球状或者非聚集体)、氧化铝(球状)、烧成高岭土、滑石、堇青石等)。

在本发明中，鳞片状二氧化硅可以以各个鳞片状二氧化硅分散的状态使用，也可以作为集合体或者聚集体使用。本发明中优选使用的鳞片状二氧化硅是鳞片状二氧化硅的薄片一次颗粒互相面间平行取向，并且多片重叠而形成的叶状二氧化硅二次颗粒。鳞片状二氧化硅一次颗粒不规则地互相重叠，由于该重叠而存在多个间隙(空隙或者洼坑(pocket))。不规则地互相重叠不只是两个鳞片状颗粒的面完全重叠的情况，而是面的一部分和面的一部分、面和边、边和边的重叠等各种空间配置关系的重叠。叶状二氧化硅二次颗粒进一步可以三维地凝集而形成三次颗粒。图1是一次颗粒、二次颗粒和三次颗粒的概略示意图。三次颗粒不规则地凝集，例如，以从中心向外蔓延的方式凝集，像花一样凝集。对于叶状二氧化硅二次颗粒以及三次颗粒，记载于日本特开2006-143666、日本专利公报3795671等中。

叶状二氧化硅颗粒二次颗粒是以薄片一次颗粒作为基本构成单元，并且实际由一次颗粒彼此互相面间平行地取向从而多片重叠而形成的叶状二氧化硅构成的具有层叠结构的叶状二氧化硅。

该薄片一次颗粒是极薄的鳞片状二氧化硅，其厚度没有限定，通常为0.001～0.1μm。这样的薄片一次颗粒互相面间平行地取向形成1片或者多片重叠的叶状二氧化硅二次颗粒。该二次颗粒是如下的鳞片状的二氧化硅，其厚度没有限定，通常是0.001～3μm，长径比(叶状二氧化硅二次颗粒(板)的最长长度相对于厚度的比率)没有限定，不过通常至少为10，优选为30以上，进一步优选为50以上，叶状二氧化硅二次颗粒(板)的最小长度相对于厚度之比没有限定，不过通常至少为2，优选为5以上，更加优选为10以上。长径比可以通过在用扫描电子显微镜拍摄的足够多的鳞片状的一次颗粒照片中放上比例尺等测定厚度、最长长度、最小长度来求得(平均值)。另外，该二次颗粒通常不融合而互相独立地存在。

另外，叶状二氧化硅二次颗粒的平均粒径不限定，通常为0.001～30μm，优选为0.01～20μm左右。颗粒为球形的时候，粒径表示直径，在为非球形的时候，表示最大直径。另外，比表面积不限定，不过通常为10～1000m²/g，优选为20～500m²/g。另外，硅醇基不限定，不过通常为1000～10000μmol/g，优选为3000～8000μmol/g。

平均粒径可以用库尔特计数器(例如，Coulter Electronics Inc.制造，MA-II型)等来进行测定。硅醇基可以通过IR光谱(3600～3700、3400～3500cm^-1)来求得。

另外，叶状二氧化硅二次颗粒的厚度以及长度是指对于该二次颗粒的平均值。

本发明中使用的叶状二氧化硅二次颗粒作为物质所谓二氧化硅-X、二氧化硅-Y为人所知，如已经说明的，是微小的鳞片状二氧化硅的薄片一次颗粒互相面间平行地取向，多片重叠成为叶状的形状的颗粒。

叶状二氧化硅二次颗粒可以通过将活性硅酸、硅溶胶、气相法二氧化硅(Aerosil)、二氧化硅水凝胶、硅胶(二氧化硅干凝胶)等作为起始物质，将它们在碱金属的存在下进行水热处理的方法，首先，叶状二氧化硅二次颗粒进一步生成三维地不规则地互相重叠形成的二氧化硅三次聚集体颗粒(三次颗粒)，接下来进行各种粉碎处理或干燥等的后处理，由此将该三次颗粒粉碎，得到叶状二氧化硅二次颗粒的方法来调制。

叶状二氧化硅二次颗粒的形态可以选择水浆状、粉体状、有机溶剂浆料状的任一种形态来配合，优选为粉体状。另外，本发明可以使用三次颗粒。

上述水热处理可以在高压釜等的加热压力容器中加热进行，作为温度范围例如为150～220℃，处理的时间例如为3～50小时左右。

将得到的二氧化硅三次聚集体颗粒使用固液分离·水洗装置来进行水洗·固液分离，进一步用水进行碎浆，制成SiO₂浓度为1～30质量％的水浆，将其供给于湿式粉砕装置(破碎装置)，例如湿式珠磨机、湿式球磨机、薄膜旋转型高速混合机，对二氧化硅三次聚集体颗粒进行粉碎处理，从而可以得到叶状二氧化硅二次颗粒的水浆。将水浆干燥可以得到粉体。

叶状二氧化硅二次颗粒以及三次颗粒可以适当使用市售的商品。例如，可以列举AGC SI-TECH CO.,LTD.制造的SUNLOVERY等。

本发明中优选使用的鳞片状氧化铝没有限定，通常平均厚度为0.01～1μm，平均粒径为0.5～50μm，长径比(粒径相对于厚度的比率)为5～500(优选为10～70)，由该形状容易取向成为层状。

鳞片状氧化铝没有限定，从化学稳定性等的观点出发，优选以α-氧化铝作为主成分。

鳞片状氧化铝颗粒可以使用例如日本特开平6-316413号公报或日本特开平9-59018号公报中记载的水热合成法来制造。在该水热合成法中，例如向氢氧化铝中添加氢氧化钠、硅酸钠、磷酸等作为结晶控制剂，由此厚度变薄，因此，形成长径比(鳞片状颗粒的直径/厚度)大的颗粒，另外，通过设定合成条件，可以得到任意粒径且粒度分布宽度窄的鳞片状氧化铝颗粒。

鳞片状氧化铝可以适当使用市售的商品。例如，可以列举KINSEI MATEC CO.,LTD.制造的Serath等。

基材优选含有填充剂5～50重量％，进一步优选为7～40重量％，更加优选为10～35重量％，进一步对于鳞片状氧化铝优选含有10～25重量％。在填充剂小于5重量％的情况下，组装后的辊的表面润滑性(平滑性)降低；在超过50重量％的情况下，有可能在将基材冲裁成环状时的冲裁性降低。

本发明的基材可以在不损害本发明的效果的范围内，除了上述成分以外，含有凝聚剂、有机粘结剂等。

作为有机粘结剂，优选为有机纤维(纸浆)、淀粉。如果含有有机纤维(纸浆)，则能够表现压缩特性，其量例如可以设定为2～10重量％或者6～10重量％。另外，如果含有淀粉，则能够表现圆盘材料的强度，其量例如可以设定为1～10重量％或者1～4重量％。

本发明的基材中，作为无机成分，可以将陶瓷纤维、无机粘结剂、无机填充剂合计设定为90重量％以上、95重量％以上、98重量％以上、99重量％以上、100重量％。

另外，合计陶瓷纤维、无机粘结剂、无机填充剂，可以设定为基材整体的90重量％以上、95重量％以上、98重量％以上、99重量％以上、100重量％。

本发明的基材通过在上述范围内含有上述成分，即便不含云母，也可以得到耐磨性和外径变化率保持良好的平衡的圆盘辊。另外，加热收缩率等耐热性也没有实用上的问题。

基材能够用抄纸法或一边将浆料向金属网等成型模具的一个面供给一边从另一个面进行抽吸的脱水成型法等进行制造。具体而言，可以通过调制含有规定量的陶瓷纤维、木节粘土、膨润土、填充剂、根据需要的凝聚剂、有机粘结剂等的水性浆料，将该水性浆料成型并干燥来得到基材。厚度能够适当设定，通常为2～30mm。

接下来，说明圆盘辊的制造方法。通常由基材冲裁环状的圆盘材料，将多枚该圆盘材料嵌插于金属制(例如铁制)的轴，制成辊状的层叠物，经由配置于两端的凸缘自两端对整体进行加压，在对圆盘材料施加少许压缩的状态下用螺母等固定工具进行固定。根据需要进行烧成。烧成可以在填充于轴之前也可以在填充之后，优选为填充之后。然后，通过以成为规定的辊径的方式研磨圆盘材料的外周面，从而得到圆盘辊。

圆盘辊的硬度通常为30～70，优选为35～65。

充填密度通常为1.0～1.5g/cm³，优选为1.1～1.4g/cm³。

在圆盘辊的构造中有用圆盘材料包覆轴整体的构造、圆盘材料包覆仅玻璃接触的部分的轴的构造、具有单一的轴的构造等。

如图2所示，可以使用本发明的圆盘辊10，夹持玻璃熔融物100并进行运送，使玻璃熔融物100冷却、固化从而制造玻璃。

实施例

实施例1

如表1所示的配合(重量％)，调制含有耐火性无机纤维(氧化铝70重量％以上、二氧化硅30重量％以下的莫来石纤维)40重量％、鳞片状二氧化硅三次聚集体32重量％、木节粘土10重量％、膨润土10重量％、纸浆6重量％以及淀粉2重量％的水性浆料，通过抽吸脱水成型法成型了干燥后的尺寸为200mm×200mm×6mm的圆盘辊用基材(硬纸板)。

针对所得到的圆盘辊用基材，进行了下述(1)～(3)的评价。将结果示于表1中。

(1)弯曲强度

将圆盘辊用基材直接或者在维持于500℃～1000℃的加热炉中保持3小时之后，自然冷却至室温。从冷却后的基材切出宽30mm、长150mm的试验片，使用岛津制作所制造的“AUTOGRAPH AG-100kND”按照JIS K7171来评价弯曲强度。弯曲强度从耐磨性的观点出发越大越优选。在实用上会根据用途而不同，不过优选为0.4％以上，进一步优选为0.5％以上，更加优选为1％以上。

(2)外径变化率(膨胀率)

由圆盘辊用基材冲裁外径60mm、内径20mm的圆盘材料，在直径为20mm的不锈钢制轴上以长度成为100mm、密度成为1.35g/cm³的方式成辊，从而制作了圆盘辊。

将该圆盘辊投入到保持在900℃的电炉中，15小时后取出急冷至室温25℃。然后，重复该加热及急冷的循环直至发生圆盘辊的开裂或圆盘分离。

在上述试验后测定了辊的外径变化率(膨胀率)。由于在薄板的玻璃的制造中使用，因此，辊的外径的变化会影响玻璃的品质(厚度)。因此，通过加热导致的辊的外径变化越小越好。

另外，分别评价了上述试验前的圆盘材料的Shore D硬度和开裂后或者圆盘分离后(试验后)的圆盘材料的Shore D硬度。

(3)磨损试验

从圆盘辊用基材冲裁出外径80mm内径20mm的圆盘材料，在直径为20mm的不锈钢制轴上以长度成为100mm、密度成为1.35g/cm³的方式成辊，从而制作了圆盘辊。

在该圆盘辊的辊面上接触有28mm×28mm×120mm的四棱柱的不锈钢制的轴的状态下，在室温下使之旋转1小时之后，测定在圆盘辊的辊表面上出现的沟的深度。深度越小越优选。在实用上，根据用途可以不同，不过优选为2.0mm以下，进一步优选为1.8mm以下，更加优选为1.5mm以下。

实施例2-4

如表1所示，除了改变了鳞片状二氧化硅等的原料的量以外，与实施例1同样地制造了圆盘辊用基材和圆盘辊并进行了评价。将结果示于表1中。

比较例1、2

除了替代鳞片状二氧化硅而使用了白云母(西日本贸易公司制造、200C、长径比平均45)或者球状氧化铝(昭和电工公司制造，A-42-2)以外，与实施例1同样地制造圆盘辊用基材和圆盘辊并进行评价。将结果示于表1中。

[表1]

实施例5-8

替代鳞片状二氧化硅而使用了鳞片氧化铝。如表2所示，除了改变鳞片状氧化铝等的原料的量以外，与实施例1同样地制作了圆盘辊用基材和圆盘辊并进行了评价。将结果示于表2中。

[表2]

由上述结果可知，实施例的圆盘辊耐磨性、耐热性优异。另外，实施例的圆盘辊相比于比较例1的云母配合辊为相同的充填密度，并成为高硬度。

产业上利用的可能性

本发明的圆盘辊能够用于平板玻璃、特别是液晶用玻璃或等离子体显示器用玻璃的制造。

上述对几个本发明的实施方式和/或实施例进行了详细地说明，但是本领域技术人员在实质上不偏离本发明的新的指教和效果的情况下，容易在这些作为示例的实施方式和/或实施例中加入多种变化。因此，这些多种变化包含在本发明的范围中。

在此全部引用作为本申请的巴黎优先权的基础的日本申请说明书的内容。

Claims

1.一种圆盘辊用基材，其中，

含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状二氧化硅，

所述无机粘结剂为选自木节粘土、膨润土、高岭土粘土、胶体二氧化硅以及氧化铝溶胶中的1种以上，

所述陶瓷纤维、无机粘结剂、鳞片状二氧化硅的合计为基材整体的90重量％以上。

2.如权利要求1所述的圆盘辊用基材，其中，

所述鳞片状二氧化硅是鳞片状二氧化硅平行地重叠而形成的二次聚集体、或者多个所述二次聚集体聚集而形成的三次聚集体。

3.如权利要求1或2所述的圆盘辊用基材，其中，

含有30～50重量％的所述陶瓷纤维、5～50重量％的所述无机粘结剂、5～50重量％的所述鳞片状二氧化硅。

4.如权利要求1或2所述的圆盘辊用基材，其中，

所述无机粘结剂为木节粘土和膨润土。

5.如权利要求1或2所述的圆盘辊用基材，其中，

所述陶瓷纤维含有40重量％以上且99重量％以下的氧化铝、60重量％以下且1重量％以上的二氧化硅。

6.如权利要求1或2所述的圆盘辊用基材，其中，

所述陶瓷纤维含有70重量％以上且80重量％以下的氧化铝、30重量％以下且20重量％以上的二氧化硅。

7.如权利要求1或2所述的圆盘辊用基材，其中，

进一步含有纸浆和淀粉。

8.一种权利要求1～7中任一项所述的圆盘辊用基材的制造方法，其中，

制作含有陶瓷纤维、无机粘结剂和鳞片状二氧化硅的浆料，将所述浆料成型，并进行干燥。

9.一种圆盘辊，其中，

所述圆盘辊由权利要求1～7中任一项所述的基材制造。

10.如权利要求9所述的圆盘辊，其中，

Shore D硬度为30～70，密度为1.0～1.5g/cm³。

11.一种圆盘辊的制造方法，其中，

由权利要求1～7中任一项所述的基材形成多个环状的圆盘材料，

将所述多个圆盘材料嵌插于轴上制成辊状的层叠物，

用固定工具从两端压缩所述层叠物并进行固定。

12.一种玻璃的制造方法，其中，

使用权利要求9或10所述的圆盘辊运送玻璃熔融物，并冷却所述玻璃熔融物。