(57)【要約】  ガラス板の製造の際に有害な粉塵の量を減少させる耐熱性ロールカバーが記載される。このロールカバーは、高剛性化圧縮繊維セグメントにより機械的に支持される低粉塵性ミルボードセグメントを含めて、複数のセグメントを含む。ミルボードセグメントはガラス板と接触するのに適合している。ミルボードは、発生するいずれの粉塵もガラス板に対する親和力がほとんどなく、あるいは対流する流れによって容易に流動化しないように選ばれる。高剛性化圧縮繊維は、粉塵をほとんど放出しない融合表面を有する。結果として得られるロールカバーは、機械的に優れたロールカバーを提供する一方で粉塵の発生を実質的になくす。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）低粉塵性ミルボードを含む、板ガラスと接触するのに適合した接触セグメント、及び
ｂ）剛性化圧縮繊維を含む、当該接触セグメントのための機械的支持を提供する剛性セグメント、
を特徴とするガラス板の製造において用いられる引き抜きロールのための耐熱性ロールカバー。
【請求項２】
ミルボードがクレーとマイカを含むことを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項３】
剛性部分がシールされた表面を含み、それによって剛性セグメントの粉塵発生を減少させることを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項４】
剛性セグメントが接触セグメントに隣接する段部を含み、それによって接触セグメントのための機械的支持を向上させていることを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項５】
接触セグメントが前記段部へと移行する傾斜エッジを含み、それによって剛性セグメントとの不連続性を低減していることを特徴とする、請求項４に記載のロールカバー。
【請求項６】
剛性セグメントが少なくとも二つの接触セグメントの間に位置することを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項７】
接触セグメントが少なくとも二つの剛性セグメントの間に位置することを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項８】
少なくとも二つの接触セグメントが剛性セグメントを分離しており、且つ少なくとも二つの追加の剛性セグメントと境を接していることを特徴とする、請求項１に記載のロールカバー。
【請求項９】
接触セグメントが剛性セグメントよりも大きな外径を有し、それによってガラス板が剛性セグメントと接触するのを回避することを特徴とする、請求項１から８までののいずれか一つに記載のロールカバー。
【請求項１０】
請求項１に記載の耐熱性ロールカバーを含むガラス板製造のための耐熱性引き抜きロールであって、
ａ）複数の端板、及び
ｂ）少なくとも一つの端板と上記ロールカバーの間の少なくとも一つの圧縮バネであって、それによって当該ロールカバーに圧縮力を及ぼす圧縮バネ、
を特徴とするガラス板製造のための耐熱性引き抜きロール。
【請求項１１】
剛性セグメントが、端部と、当該端部に隣接し引抜きロールと共働して剛性セグメントの圧縮を保持する圧縮リングとを有することを特徴とする、請求項１０に記載の引き抜きロール。
【請求項１２】
二つの端部を有する剛性セグメントと、剛性セグメントの各端部の圧縮リングとを特徴とする、請求項１０に記載のロールカバー。
【請求項１３】
圧縮リングが分割リングを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のロールカバー。
【請求項１４】
剛性セグメントが少なくとも二つの接触セグメントの間に位置することを特徴とする、請求項１２に記載のロールカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下方引き出しガラス溶融法による板ガラス製造のためのロール、特に、アクティブマトリクスディスプレイ薄膜トランジスタ用途用のガラス製造で用いるための引き抜きロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
板ガラスの製造は、一般的に、耐熱性被覆ロールの使用を必要とする。従来、耐熱性カバーは、多くの場合、例えば、Ｋｏｂｂｅの米国特許第１５９４４１７号明細書、Ｍａｔｔｉｓｏｎの米国特許第１６７８３４５号明細書及びＭｏｏｒｅの米国特許第３３３４０１０号明細書に開示されるように、アスベスト繊維を含んでいた。アスベストはよく知られた健康上の危険物質であって、耐熱性カバーはもはやアスベストを含まない。珪灰石などの他の天然繊維性鉱物及びセラミック又はガラスの合成繊維が、アスベストの代わりに用いられている。クレー系組成物も用いられることがある。クレーを含む組成物は時にはミルボードと呼ばれる。例えば、Ｂｒｉｔｔの米国特許第４４８７６３１号明細書は、ミルボード、とりわけガラス繊維及びクレーを含む耐熱性カバーを教示する。Ｈａｒｔの米国特許第５３７８２１９号明細書は、ロールカバーとして用いるための圧縮セラミック繊維を教示する。圧縮繊維ロールカバーは、好ましくは、機械的に安定なロールカバーを製造するためにコロイド状剛性化剤（ｒｉｇｉｄｉｚｅｒ）で飽和され、乾燥される。各タイプのロールカバーは、多くの場合、金属マンドレル上に積層される複数のセグメントを含む。
【０００３】
アスベストを含まない耐熱性ロールは、使用中「粉塵を発生する」ことがある。「粉塵発生」とは、使用中のロールからの小粒子又は繊維、特に、対流する流れにより容易に輸送されるような粒子及び繊維の放出を包含する。ある種のタイプの粉塵は、ガラス板がロール上を通過する際にガラス板にくっつくことがある。粉塵はそれによってガラスの微視的な欠陥を作りだすことがある。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用途で用いるためのガラスは、実質的にこうした欠陥のないものでなければならず、そのため粉塵発生はＴＦＴ板ガラスの製造において極めて厄介な問題である。アクティブマトリクスディスプレイ画面で使用されるＴＦＴガラスにおける小さな不完全部でさえ、ガラス上に配置される電子グリッドを乱しかねない。
【０００４】
ガラス製造における特別なタイプのロールは、成形用ブロックからＴＦＴガラスなどの極めて薄い板を引き出す引き抜きロールである。引き抜きロールは、隣り合う引き抜きロール間を移動するガラス板と連携して作動する。引き抜きロールは、多くの場合、金属シャフトを覆って輪郭を規定する耐熱性カバーを含む。この輪郭は、一般的には実際にガラス板に接触するロールカバーの一部に過ぎない「引き抜きフラット」を包含する。引き抜きフラットはその外縁に沿ってガラス板と接触し、下向きの動きでもってガラス板を引き出す。ガラス板との接触を制限することが、ガラス板への損傷及びロールからの磨耗屑の発生を減少させる。
【０００５】
ミルボード系及び圧縮繊維系の引き抜きロールは両方とも、ガラス板の品質に影響を及ぼす粉塵発生の問題を抱える。粉塵は繊維材料を含むことがあり、含まないこともある。Ｂｒｉｔｔの米国特許第４４８７６３１号明細書は、繊維化しない材料のみがガラス板の欠陥を引き起こし得ることを示唆している。第１欄の４１〜４３行を参照されたい。発明者らは、コロイド状粒子を含み、そしてＢｒｉｔｔと違って繊維と一緒になったコロイド状粒子さえも含む粉塵を観察してきた。粉塵の性質は、粉塵放出の方法及び粉塵堆積機構に依存することがある。例えば、粉塵は単純な磨耗から、又はガラスのロール上への落下などの機械的衝撃から生じることがある。一つの粉塵発生機構には、引き抜きプロセスへ粉塵を運んでくる対流空気流が含まれる。対流粉塵は高温のガラス表面上に堆積し、永久的にガラス板に融合されることになる。当然、種々の他の粉塵発生及び堆積機構が存在し得る。
【０００６】
従来技術は、有害な粉塵を生成しないミルボードロールカバーを開発してきた。ミルボードは、対流に抗しシリカに対する親和性が低いマイカを含む。あいにくなことに、ミルボードロールの熱的不安定性は、多くの場合、隣り合うミルボードセグメントが分離しその結果として磨耗が生じるなどの、高温性能上の問題を生じさせることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
良好な機械的及び熱的安定性を保持しながら、とりわけ、ＴＦＴガラス用の引き抜きロールなどの需要の多い用途において、粉塵発生の問題をほとんど生じさせない耐熱性ロールカバーに対する必要性が存在する。カバーは、ガラス成形機構の対流する流れに容易に輸送される遊離シリカ粒子又は繊維を含有すべきでない。カバーはまた、高温で長期間使用後でさえセグメントの分離に抗すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ミルボード及び高剛性化圧縮繊維のセグメントを含むロールカバーを記載する。ミルボードは、好ましくは粉塵発生が少なく、あるいは、生成した粉塵がいずれも対流で移動しやすくなく又はガラス板に対する親和性がほとんどないように選択される。高剛性化圧縮繊維は機械的に強く、たとえあるとしても粉塵をほとんど放出しない融合表面を含む。それによってロールカバーは、ガラス板に付着する有害な粉塵をほとんど生じさせない。
【０００９】
幅広い側面において、ロールカバーは、ミルボードの利点と高剛性化圧縮繊維の利点を相乗作用的に組み合わせる。ミルボードは無害の粉塵を生じさせることがあるが、一般的には機械的に弱くて脆い。高剛性化圧縮繊維は機械的に強いが、大量の有害粉塵を生じさせることがある。本発明は、粉塵発生が少なく機械的に強いロールカバーにおいてミルボードと高剛性化圧縮繊維のセグメントを組み合わせる構成を採用する。
【００１０】
一つの態様において、ロールカバーは、金属マンドレルを覆ってぴったりはまるようにされた耐熱性材料のドーナッツ状セグメントを含む。少なくとも二つのセグメントが、粉塵発生の少ないミルボードを含むとともに、ガラス板に接触し、支持し、そして随意的に引き出すのに適合している。残りのセグメントは、高剛性化圧縮繊維を含むとともに、ミルボードを機械的に支持するのに適合している。高剛性化圧縮繊維セグメントは、それらの表面が十分に硬化され、ほとんど又は少しも粉塵を生じさせないように処理されている。
【００１１】
一つの側面において、ロールカバーは、複数の引き抜きフラットを有する輪郭を備えた引き抜きロールとともに使用するのに適合している。引き抜きロールは、少なくとも二つの粉塵発生の少ないミルボードセグメント及び少なくとも三つの高剛性化圧縮繊維セグメントにより覆われた鋼製のマンドレルを含む。ミルボードセグメントは、断面において繊維セグメントよりも高く延在する引き抜きフラットを含む。繊維セグメントは、中央セグメントと二つの外側セグメントを含む。各繊維セグメントは、ミルボードセグメントとの界面に隆起した段部（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）を含むことが可能である。ミルボードセグメントは、相補的な傾斜を有することが可能である。繊維セグメントは、ミルボードセグメントのための機械的支持を提供しながらガラス板には接触しないようにされる。
【００１２】
もう一つの側面において、ロールカバーは、耐熱性材料を含む中央セグメントにより分離される引き抜きフラットを含む。中央セグメントの両端の圧縮リングが、製造の間及びロールカバー使用の間、繊維を圧縮状態に保持し、それによって引き抜きフラットにかかる圧縮力を減少させる。一つの態様において、圧縮リングは、ロールカバーを取り付けるマンドレルの窪み中にはめ込むのに適合したスナップリングを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、断熱カバー３を有する金属シャフト２を含む従来技術のロール１を示す。断熱カバーはミルボード又は圧縮繊維を含むことができる。耐熱性カバー３は端板４内に入れられる。金属シャフト２は、図示しない手段により、支持され、内部から冷却することが可能である。支持材は、通常、ロールの回転運動を可能とする。内部冷却は、中空シャフトと冷却液の使用とにより促進される。端板４は、やはり図示しない手段により、耐熱性カバー３の圧縮を保持する。圧縮は、耐熱性カバーの機械的一体性を保持するのに役立つ。当業者は、耐熱性カバーの圧縮を保持するのに適合したいくつかの端板とキャップを十分理解しよう。
【００１４】
金属シャフト２の外面は、複数の耐熱性セグメントを含むロールカバーによりシャフト２の軸線方向に沿って実質的に覆われる。セグメントは端板４により圧縮してはめ込まれて保持される。定期的に、耐熱性カバーを「調整」する際に、セグメントの圧縮力を保持するため端板を調整しなければならない。便宜上、手動で端板を調整することなく少しの「調整」を行うことができるように、バネを端板とともに用いることが可能である。
【００１５】
従来技術のロールカバーは、ミルボードかあるいは圧縮繊維のいずれかを含んでいた。ミルボードは、一般に、クレーを基礎材料とする製品であり、また、天然及び合成鉱物及び繊維を含むことも可能である。圧縮繊維は、一般に、剛性化剤（ｒｉｇｉｄｉｚｅｒ）を含浸させたシリカなどの天然又は合成のセラミック繊維を包含する。一般的な剛性化剤は、コロイダルシリカ又はコロイダルアルミナなどの耐熱性酸化物のコロイド懸濁液である。含浸繊維は、次いで乾燥され、随意的に高温で加熱される。含浸、乾燥及び加熱の量は全て、繊維ロールカバーの最終的な硬さに影響を及ぼす。参照により取入れられるＨａｒｔの米国特許第５３７８２１９号明細書には、圧縮繊維ロールカバーの種々の製造方法及び特性が説明されている。
【００１６】
多くの場合ミルボード及び圧縮繊維カバーの両方に存在する一部の成分は、ガラス板に対して親和性を有する。これらの成分の小さい粒子、すなわち「粉塵」は、高温のガラス板に付着して微視的な微細な不完全部を残すことがある。以後「低粉塵性（ｌｏｗ  ｄｕｓｔｉｎｇ）ミルボード」として知られる、ガラスに対し低親和性の粉塵を生じさせるミルボードが開発された。低粉塵性ミルボードは、一般的に、セラミック繊維又は溶融シリカ粒子などの、ミルボードに機械的一体性をもたらす成分を欠いている。低粉塵性ミルボードの成分は、対流する流れでもって容易に輸送されない平たい又は結合した粒子を含み、すなわちこれらの成分はどちらかと言えば非空気力学的である。あいにくなことに、低粉塵性ミルボードは脆くて、砕けやすい。対照的に、高剛性化圧縮繊維は、セラミック繊維と溶融シリカ粒子から本質的になる。繊維及び溶融シリカは一緒になって、機械的に安定なロールカバーを作り出す。シリカ繊維も溶融シリカも、ガラス板に対する親和力が強い。
【００１７】
本発明は、低粉塵性ミルボードと高剛性化圧縮繊維の利点を組み合わせる一方で、両者の制限を回避する。本発明のロールカバーは、接触部分と剛性部分を含む。接触部分は、ガラス板に接触するのに適合しており、そして低粉塵性ミルボードから本質的になる。剛性部分は、好ましくは、ガラス板に接触しない。その代わりに、剛性部分は低粉塵性ミルボードを機械的に支持し、それによってミルボードが変形するのを実質的に防ぐ。剛性部分は、少なくとも実質的に融合した表面を有する高剛性化圧縮繊維を含むことが可能である。融合表面は、粉塵の生成とガラス板に不完全部ができるのを制限する。融合表面に加えて、剛性部分はその体積の全体にわたって融合していてもよい。
【００１８】
低粉塵性ミルボードは、約８５０℃までその弾力性を保持し、ガラス板に対して親和性を有する粉塵をほとんど又は少しも生じさせない任意のミルボードであることができる。ミルボードはその形状を保持しなければならず、そして荷重を受けて及び運転温度で化学的にあるいは物理的に劣化してはならない。加えて、低粉塵性ミルボードは、ガラス板の破砕を減少させるに十分な弾力性がなければならない。こうしたミルボードの一つのタイプは、クレー及びマイカを含み、繊維又はシリカ粒子をほとんど含有しない。
【００１９】
剛性部分は、少なくとも８５０℃の温度に耐えることもできなければならない。剛性部分は、少なくとも融合した表面を有する高剛性化圧縮繊維を含むのが好都合である。融合表面は、運転中あるとしてもほとんど粉塵を放出しないが、ガラス板との直接の接触に必要な弾力性を欠く。高剛性化圧縮繊維は本質的に圧縮可能でなく、優れた機械的一体性を有する。高剛性化圧縮繊維の部材は、低粉塵性ミルボードの部材が磨耗し、交換を必要とする時に、再使用することも可能である。高剛性化圧縮繊維セグメントは、圧縮繊維部材を剛性化剤で飽和させ、この飽和した部材を乾燥させ、そして乾燥させた部材を高温で加熱することにより、形成することが可能である。加熱は剛性化剤粒子を溶融させ、それによって少なくとも実質的に融合した表面を生じさせる。好ましくは、加熱は約１１００℃を超えて行われる。
【００２０】
図２は、本発明の引き抜きロールを示す。この引き抜きロールは、シャフト１と耐熱性ロールカバーを含む。この態様では、引き抜きロールはまた、二つの外側端板２及び二つの内側端板３を含み、それらの間に圧縮バネ７がある。バネ７はミルボード部材５の圧縮を保持するのを助けるとともに、ミルボード部材５の機械的磨耗を改善する。随意的に、外側端板２を分割することが可能であり、分割リング４をそれぞれの外側端板２を保持するために用いることが可能である。ロールカバーは輪郭に合わせて作られ、すなわちロールカバーの表面は高さがいろいろである。ロールカバーは、低粉塵性ミルボードセグメント５、中央の高剛性化圧縮繊維セグメント６、及び外側の高剛性化圧縮繊維セグメント８を含む複数のセグメントを含む。ミルボードセグメントは、ガラス板の外縁に沿ってガラス板に接触しそれを支持しようとするものである。ミルボードセグメント５の上面９は、引き抜きフラットとしても知られる。運転時に、ガラス板は好ましくは引き抜きフラット９のみに接触する。剛性化繊維セグメント６、８は、ミルボードセグメント５を機械的に支持する。好ましくは、繊維セグメント６、８は、ミルボードのいかなる劣化もロールカバーの機械的一体性を実質的に損なわないように、ロールカバーの軸線方向長さの大部分を構成する。当業者は、ミルボードセグメント及び繊維セグメントの寸法と位置が、製造条件、機械構成などのいくつかの因子に依存することを十分理解しよう。
【００２１】
図３は、本発明の別態様を示す。ロールはシャフト１とロールカバーを含む。ロールカバーは、複数の低粉塵性ミルボードセグメント５、少なくとも一つの中央の高剛性化圧縮繊維セグメント６、及び複数の外側の高剛性化圧縮繊維セグメント８を含む。繊維セグメント６、８は、ミルボードセグメント５との接合部に段部１０を含む。段部１０はミルボードセグメント５に対する追加の支持を提供する。有利には、段部１０は引き抜きフラット９のレベルより下方に留まる。ミルボードセグメント５はまた、ミルボードセグメント５の直角のエッジを実質的になくす傾斜部１１を含むことも可能である。好ましくは、傾斜部１１は段部１０へと移行する。最も好ましくは、傾斜部は不連続部なしに、すなわち連続の継ぎ目なしの様式で段部へと移行する。
【００２２】
マンドレル上にロールカバーを製作する場合には、中央セグメントと接触部分の断面積の違いが製造上の問題を引き起こすことがある。中央部分は、多くの場合、接触部分よりも断面が小さい。換言すれば、マンドレルの軸線に沿って加えられる任意の所定の力に対して、中央部分にかかる圧力は接触部分にかかるのよりもずっと大きい。接触部分にかかる適切な圧力は、中央セグメントを圧壊することができる十分な圧力を中央部で生じさせかねない。
【００２３】
図４及び４ａはこの問題を克服するために設計された構成を示す。マンドレル１を覆うロールカバーは、圧縮中央セグメント６により分離される引き抜きフラット５を含む。引き抜きフラットは低粉塵性ミルボードセグメントを含む。中央セグメントは、耐熱性繊維又はミルボードなどの耐熱性材料を含む。好ましくは、中央セグメントの表面は、粉塵の発生を減少させるためシールされる。中央セグメント６の両端の圧縮リング４１が、製造の間及びロールカバー使用の間セグメントを圧縮状態に保持する。一つの態様において、圧縮リング４１は、マンドレル１の窪み４２にはまり込むのに適合したスナップリングを含む。このスナップリングは、中央セグメントがマンドレルの長さに沿って動くのを防止しようとするものである。窪み４２は、圧縮力を調整するためのインサート４３を含むことが可能である。都合よく、インサートは２片からなることが可能である。圧縮リングは、やはり中央セグメントの圧壊を避けながら、別のやり方によるよりも直径が小さい中央セグメントを可能とする。圧縮リングはまた、引き抜きフラットの圧縮を引き抜きフラットの必要条件に合わせるのも可能とする。場合によっては、ロールの端板（図示せず）は、そうでなければ必要であろうほど大きな力を引き抜きフラットに及ぼす必要がない。これは、端板に接するバネの必要性と種々のセグメントが圧壊するのを減少させることができる。
【００２４】
明らかに、本発明の多数の改変と変更が可能である。特許請求の範囲の記載の範囲内で、本発明は具体的に説明したものとは別のやり方で実行することが可能である。本発明を特定の好ましい態様に関して説明してきたが、本発明に対する種々の変更、改変、及び追加は当業者にとって明らかなものとなる。全てのこうした改変、変更、及び追加は、特許請求の範囲によってのみ限定される本特許の範囲内に包含されると意図されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術の付形輪郭を備えた引き抜きロールの側面図を示す。
【図２】本発明の付形輪郭を備えた引き抜きロールの側面図を示す。
【図３】本発明の付形輪郭を備えた引き抜きロールの別態様を示す。
【図４】圧縮リングを含む引き抜きロールの別態様を示す。
【図１】
2007509015.tif 000002
【図２】
2007509015.tif 000003
【図３】
2007509015.tif 000004
【図４】
2007509015.tif 000005
【図４Ａ】
2007509015.tif 000006
【国際調査報告】
2007509015.tif 000007
2007509015.tif 000008
2007509015.tif 000009