支承辊、具有支承辊的板玻璃的成形装置、及使用了支承辊的板玻璃的成形方法
【专利摘要】在用于抑制带板状的熔融玻璃带（G）的宽度方向（Y方向）上的收缩的支承辊（40）中，在前端部具有与熔融玻璃带（G）接触的旋转构件（50），旋转构件（50）具备主体部（53）和沿着主体部（53）的外周设置的多个凸部（54），旋转构件（50）中的至少凸部（54）由工具钢形成。
【专利说明】支承辊、具有支承辊的板玻璃的成形装置、及使用了支承辊的板玻璃的成形方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种支承辊、具有支承辊的板玻璃的成形装置、及使用了支承辊的板玻璃的成形方法。
【背景技术】
[0002]作为板玻璃的成形方法，广泛使用浮法。浮法是使导入到收容在浴槽内的熔融金属(例如，熔融锡)上的熔融玻璃向规定方向流动，形成为带板状的熔融玻璃带的方法。熔融玻璃带在沿水平方向流动的过程中被冷却之后，通过提升辊从熔融金属拉起，在退火炉内被退火，成为板状玻璃。板状玻璃在从退火炉搬出之后，通过切断机切断成规定的尺寸形状，成为产品即板玻璃。
[0003]另外，作为另一成形方法，也已知有熔化法。熔化法是使从桶状构件的左右两侧的上缘溢出的熔融玻璃沿着桶状构件的左右两侧面流下，在左右两侧面的交线即下缘处合流，由此形成带板状的熔融玻璃带的方法。熔融玻璃带一边向铅垂方向下方移动，一边被退火，成为板状玻璃。板状玻璃由切断机切断成规定的尺寸形状，成为产品即板玻璃。
[0004]然而，处于比平衡厚度薄的状态的熔融玻璃带欲沿着宽度方向收缩。当收缩过大时，产品即板玻璃的厚度相比目标的厚度变厚。
[0005]因此，一直以来，为了抑制熔融玻璃带的宽度方向的收缩，使用了对熔融玻璃带进行支承的支承辊(例如 ，参照专利文献I)。支承辊在熔融玻璃带的宽度方向两侧配置多对，对熔融玻璃带沿着宽度方向施加张力。
[0006]支承辊在前端部具有与熔融玻璃带的表面进行接触的旋转构件。旋转构件例如为圆盘状，在外周具有齿轮状的凹凸部。凹凸部的凸部向熔融玻璃带陷入，由此抑制熔融玻璃带的收缩。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2008-239370号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]以往的旋转构件主要由不锈钢(按照日本工业规格(JIS)，表示为SUS的钢材)或碳素钢(按照日本工业规格(JIS)，表示为SC的钢材)构成，因此向熔融玻璃带陷入的凸部的前端容易变形，在耐久性上存在问题。
[0012]旋转构件虽然内部被水冷，但是在与玻璃接触时，接触部的温度上升。现有材料即碳素钢或不锈钢的话，高温下的强度不足，在因某种变动而大应力作用于凸部的情况、或长期的蠕变、高温疲劳而发生变形。当凸部变形时，成为熔融玻璃带的粘附起点，产生成为故障原因或者抓紧力下降而无法稳定地成形板玻璃等问题。[0013]本发明鉴于上述课题而完成，目的在于提供一种耐久性优异的支承辊。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了解决上述目的，本发明提供一种支承辊，用于抑制带板状的熔融玻璃带的宽度方向上的收缩，其中，
[0016]在前端部具有与所述熔融玻璃带接触的旋转构件，
[0017]所述旋转构件具备主体部和沿着该主体部的外周设置的多个凸部，所述旋转构件中的至少所述凸部由工具钢形成。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，能够提供一种耐久性优异的支承辊。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的一实施方式的板玻璃的成形装置的局部剖视图。
[0021]图2是图1的沿着I1-1I线的剖视图。
[0022]图3是表示本发明的一实施方式的支承辊的主视图。 [0023]图4是图3的沿着IV-1V线的截面的局部放大图。
[0024]图5是说明旋转构件的凸部的图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图，说明本发明的一实施方式。在以下的附图中，对于同一或对应的结构，标注同一或对应的标号，省略说明。
[0026](板玻璃的成形装置及成形方法)
[0027]图1是表示本发明的一实施方式的板玻璃的成形装置的局部剖视图。图2是图1的沿着I1-1I线的剖视图。
[0028]板玻璃的成形装置10具有金属液槽20。金属液槽20由收容熔融金属(例如，熔融锡)S的浴槽22、沿着浴槽22的外周上缘而设置的侧壁24、及与侧壁24连结并将浴槽22的上方覆盖的顶部26等构成。在顶部26设有向形成在浴槽22与顶部26之间的空间28供给还原性气体的气体供给路30。而且，气体供给路30中插通有作为加热源的加热器32，加热器32的发热部32a配置在浴槽22的上方。
[0029]使用了上述成形装置10的成形方法是通过使导入到熔融金属(例如，熔融锡)S上的熔融玻璃向规定方向流动，而形成带板状的熔融玻璃带G的方法。熔融玻璃带G在沿规定方向(图2中，X方向)流动的过程中被冷却之后，由提升辊从熔融锡S拉起，在退火炉内被退火，成为板状玻璃。板状玻璃在从退火炉被搬出之后，由切断机切断成规定的尺寸形状，成为产品即板玻璃。
[0030]金属液槽20内的空间28为了防止熔融锡S的氧化而由从气体供给路30供给的还原性气体充满。还原性气体包含例如I~15体积％的氢气、85~99体积％的氮气。金属液槽20内的空间28为了防止大气从侧壁24的间隙等混入而设定为比大气压高的气压。
[0031]为了调节金属液槽20内的温度分布，加热器32例如沿着熔融玻璃带G的流动方向(X方向)及宽度方向(Y方向)隔开间隔设置多个，配置成矩阵状。加热器32的输出被控制成越靠熔融玻璃带G的流动方向(X方向)上游侧而熔融玻璃带G的温度越高。而且，加热器32的输出被控制成熔融玻璃带G的温度沿宽度方向(Y方向)相等。
[0032]另外，板玻璃的成形装置10为了抑制金属液槽20内的熔融玻璃带G沿着宽度方向收缩的情况，而具有对熔融玻璃带G进行支承的支承辊40。支承辊40如图2所示，在熔融玻璃带G的宽度方向两侧配置多对，对熔融玻璃带G沿宽度方向(图中，Y方向)施加张力。
[0033]支承辊40在前端部具有与熔融玻璃带G接触的旋转构件50。旋转构件50向熔融玻璃带G的上表面陷入，以避免熔融玻璃带G沿宽度方向收缩的方式对熔融玻璃带G的宽度方向端部进行支承。通过旋转构件50的旋转，而将熔融玻璃带G向规定方向送出。
[0034](支承辊)
[0035]图3是表示本发明的一实施方式的支承辊的主视图。图4是图3的沿着IV-1V线的截面的局部放大图。图5是说明旋转构件的凸部的图，图5 (a)表示凸部的尖细状部分的截面，图5 (b)表示凸部的间距和高度。
[0036]支承辊40主要由旋转构件50、连结构件60、轴构件70构成。
[0037]轴构件70在内部具有冷却介质流路，由在冷却介质流路中流动的冷却介质冷却，可以由不锈钢(按照日本工业规格(JIS)，表示为SUS的钢材)或碳素钢(按照日本工业规格(JIS)，表示为SC 的钢材)等金属材料形成。也可以在轴构件70的外周卷绕隔热材料等。
[0038]轴构件70例如是双层管，由内管及外管构成。通过内管的内侧空间、及形成在内管的外周面与外管的内周面之间的空间来构成冷却介质流路。
[0039]作为冷却介质，可使用水等液体、或空气等气体。冷却介质通过内管的内侧空间，向连结构件60及旋转构件50的内侧空间供给之后，通过内管的外周面与外管的内周面之间形成的空间，向外部排出。向外部排出的冷却介质由冷却器冷却，可以再次向内管的内侧空间回流。需要说明的是，冷却介质的流动方向也可以为反方向。
[0040]如图1所示，轴构件70贯通侧壁24，在金属液槽20的外部，与由马达、减速器等构成的驱动装置34连接。通过驱动装置34的工作，轴构件70、连结构件60、及旋转构件50以轴构件70的中心轴线为中心而一体地旋转。
[0041]连结构件60是将轴构件70与旋转构件50连结的构件。连结构件60在内部具有与轴构件70的冷却介质流路连通的内侧空间。连结构件60例如为筒状，连结构件60的轴构件70侧的端部的外径及内径分别与轴构件70的外管的外径及内径相同。连结构件60与轴构件70的外管对接，例如通过焊接而同轴地连结。连结构件60优选为与轴构件70容易焊接的材质，更优选由同一材料形成。
[0042](旋转构件)
[0043]如图3所示，旋转构件50为圆盘状，旋转构件50的中心轴线与轴构件70的中心轴线处于同一直线上。
[0044]如图1所示，旋转构件50在外周与熔融玻璃带G的表面(在本实施方式中为上表面)接触。通过旋转构件50的旋转，将熔融玻璃带G向规定方向送出。
[0045]如图4所示，旋转构件50在内部具有作为冷却介质流路的内侧空间51。该内侧空间51经由形成在旋转构件50的背面侧的开口部，而与连结构件60的内侧空间连通。
[0046]如图3所示，旋转构件50 —体地具有圆盘状的主体部53和沿着主体部53的外周设置的多个凸部54。多个凸部54沿着周向等间隔地设置。
[0047]各凸部54为了容易向熔融玻璃带G陷入而可以为尖细状(例如，四棱锥状)。[0048]凸部54的所述尖细状部分相对于与轴构件70垂直的面的角度A或B (图5 (a))当考虑对熔融玻璃带G的抓紧力时，优选为45°以下，更优选为30°以下，进一步优选为25。以下。而且，当考虑所述尖细状部分的强度时，角度A或B优选为15°以上。
[0049]凸部54的所述尖细状部分的前端部的宽度C (图5 Ca))考虑对熔融玻璃带G的抓紧力时，优选为2mm以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.5mm以下。所述前端部不一定需要为直线状，也可以呈曲线状或复合形状。
[0050]凸部54的间距D (图5 (b))当考虑对熔融玻璃带G的抓紧力时，优选为6.5mm以下，更优选为5.5mm以下。而且，当考虑所述尖细状部分的强度、加工性时，间距D优选为
1.5mm以上，更优选为2.5mm以上。
[0051]凸部54的高度E (图5 (b))当考虑对熔融玻璃带G的抓紧力时，优选为4mm以上，更优选为5mm以上。而且，当考虑所述尖细状部分的强度、加工性时，高度E优选为8mm以下，更优选为7mm以下。
[0052]图3所示的凸部54在主体部53的外周形成2列(参照图4)，但也可以形成3列以上，还可以仅形成I列。
[0053]在后述的800°C~1000°C的区域中使用本发明的支承辊的情况下，当考虑熔融玻璃带G的冷却防止时，凸部54优选形成I~2列。
[0054]另外，旋转构件50的半径当考虑连结构件60与熔融玻璃带G的接触防止、轴构件70的水平性时，优选 为IOOmm以上，更优选为150mm以上，进一步优选为180mm以上，当考虑到旋转构件50与熔融玻璃带G的位置调整、旋转构件50的旋转速度的微调整时，优选为350mm以下，更优选为300mm以下，进一步优选为270mm以下。
[0055]旋转构件50中的至少凸部54由工具钢、优选热作模具钢形成。需要说明的是，在本实施方式中，主体部53也由工具钢形成。
[0056]在此，“热作模具钢”是指JIS G4404记载的“SKD”中的“热作模具用”的合金工具钢。
[0057]作为工具钢，没有特别限定，例如按照日本工业规格(JIS)，可以使用表示为SKS、SKD、SKT、SKH 的钢材等。工具钢可以使用例如 SKS4、SKS41、SKS42、SKS43、SKS44、SKSUSKSlU SKS2、SK21、SKS5、SKS51、SKS7、SKS8、SKS3、SKS31、SKS93、SKD1、SKD11、SKD12、SKD2、SKD4、SKD5、SKD6、SKD61、SKTl、SKT2、SKT3、SKT4、SKT5、SKT6、SKH2、SKH3, SKH4A、SKH4B、SKH40、SKH5、SKH51、SKH52、SKH53、SKH54、SKH55、SKH56、SKH57、SKH58、SKH59、SKHlO 等或由这些材料的种类改良后的各公司的开发钢。这样的开发钢以Fe为主成分，优选的是，C的含有量为0.3质量％~2.5质量％，Si的含有量为O~1.1质量％，Mn的含有量为O~1.1质量％，Ni的含有量为O~2.0质量％，Cr的含有量为O~13.5质量％，Mo的含有量为O~
5.0质量％，V的含有量为O~4.0质量％，W的含有量为O~10.0质量％，Co的含有量为O~10.0质量％。作为热作模具钢，没有特别限定，可以使用SKD61或各公司的改良钢材。这样的热作模具钢以Fe为主成分，优选的是，C的含有量为0.3质量％~0.5质量％，Si的含有量为0.3质量％~1.20质量％，Mn的含有量为0.4质量％~0.9质量％，Ni的含有量为O~1.8质量％，Cr的含有量为1.3质量％~5.50质量％，Mo的含有量为0.4质量％~
2.7质量％，V的含有量为0.2质量％~1.7质量。从加工性、成本的角度出发，热作模具钢优选为SKD61。SKD61以Fe为主成分，如日本工业规格(JIS)规定的那样，是C的含有量为0.35质量％~0.42质量％，Si的含有量为0.80质量％~1.20质量％，Mn的含有量为0.25质量％~0.50质量％，P的含有量为O~0.030质量％，S的含有量为O~0.020质量％，Cr的含有量为4.80质量％~5.50质量％，Mo的含有量为1.00质量％~1.50质量％，V的含有量为0.80质量％~1.15质量％的钢材，也可以包含不可避免地含有的杂质。SKD61有时在国际规格(IS04957:1999)中表示为X40CrMoV5_l。
[0058]工具钢与SUS或SC等以往的材料相比，高温强度高，因此能够抑制向熔融玻璃带G陷入的凸部54的变形，能够提高旋转构件50的耐久性。
[0059]另外，工具钢与SUS或SC等以往的材料相比，高温强度高，因此为了使凸部54容易陷入熔融玻璃带G而可以进行凸部54的尖锐化。由于越靠金属液槽20内的下游侧，熔融玻璃带G越冷而变硬，因此该效果变得显著，在以往无法使用的温度区域中，也能够使用支承辊40。
[0060]如图4所示，旋转构件50可以在外表面的至少一部分具有耐腐蚀性优异的保护膜55。特别优选具有包含铬氮化物或金属铬的保护膜55。铬氮化物及金属铬相对于熔融锡S的飞沫或蒸气的耐腐蚀性比热作模具钢高，因此能够提高旋转构件50的耐锡性。
[0061]保护膜55将凸部54的外表面覆盖,并将主体部53的外表面的一部分覆盖。
[0062]作为保护膜55的成膜方法，有例如镀敷法、蒸镀法、溅射法、CVD法、离子涂敷法、喷镀法等，根据凸部54的形状等适当选择。例如，在凸部54进行尖锐化的情况下，优选蒸镀法、溅射法、离子涂敷法等干涂法。
[0063]旋转构件50通 过焊接等而与连结构件60 —体化，作为I个部件而供给。在设置成形装置10的工厂中，若储存上述部件，则在凸部54变形时，通过上述部件的更换，能够进行支承辊40的修理。该修理将连结构件60与轴构件70的焊接部分切断，对上述部件进行了更换之后，对连结构件60与轴构件70的外管进行焊接来进行。在上述部件的更换时，可以再利用、重复使用轴构件70。
[0064](支承辊的用途)
[0065]支承辊40没有特别限定，但例如在液晶显示器(IXD)、等离子显示器(PDP)、有机EL显示器等平板显示器(FPD)用的板玻璃的成形中使用。
[0066]近年来，FPD的薄型化进展，FPD用的板玻璃的薄板化进展。因此，熔融玻璃带G的厚度变薄，熔融玻璃带G的宽度方向的收缩力增强，并且熔融玻璃带G的成形温度升高。
[0067]本发明的支承辊40当考虑熔融玻璃带G的成形性时，优选在熔融玻璃带G的粘度为IO3[dPa.s]~IO13[dPa.s]的区域中使用。即，在所述无碱玻璃的情况下，优选在熔融玻璃带G的温度为800°C~1400°C的区域中使用。以往在熔融玻璃带G的粘度为106_5[dPa.s]~IO13[dPa.s]的区域I,即所述无碱玻璃的情况下，在熔融玻璃带G的温度为800°C~1000°C的区域I中，难以进行稳定的抓紧，但是本发明的支承辊40即使在所述区域I中也能够进行稳定的抓紧，因此至少更优选在所述区域I中使用。
[0068]本实施方式的支承辊40如上述那样由于向熔融玻璃带G陷入的凸部54的高温强度高，而且由于凸部54能够尖锐化，因此适合于FH)用的板玻璃的成形。
[0069]产品即板玻璃的种类没有特别限定，例如可以是无碱玻璃。无碱玻璃是实质上不含有碱金属氧化物(Na20、K2O, Li2O)的玻璃。无碱玻璃中的碱金属氧化物的含有量的总量(Na2CHK2CHLi2O)可以为例如0.1%以下。[0070]无碱玻璃例如按氧化物基准的质量百分率表示，含有50~73%、优选50~66%的 Si02、10.5 ~24% 的 A1203、0 ~12% 的 B203、0 ~10%、优选 O ~8% 的 Mg0、0 ~14.5%的Ca0、0~24%的Sr0、0~13.5%的Ba0、0~5%的ZrO2,并含有8~29.5%、优选9~29.5%Mg0+Ca0+Sr0+Ba0。
[0071]无碱玻璃在应变点高且考虑熔化性的情况下，优选的是，按氧化物基准的质量百分率表示，含有58~66%的SiO2' 15~22%的Al203、5~12%的B203、0~8%的MgO,O~9%的 Ca0、3 ~12.5% 的 Sr0、0 ~2% 的 BaO，并含有 9 ~18% 的 MgO+CaO+SrO+BaO。
[0072]无碱玻璃在考虑高应变点的情况下，优选的是，按氧化物基准的质量百分率表示，含有 54 ~73% 的 SiO2' 10.5 ~22.5% 的 A1203、0 ~5.5% 的 B203、0 ~10% 的 MgO,O ~9% 的CaO,O ~16% 的 Sr0、0 ~2.5% 的 Ba0、8 ~26% 的 Mg0+Ca0+Sr0+Ba0。
[0073]以上，说明了本发明的一实施方式及其变形例，但本发明并不局限于上述的实施方式及其变形例。不脱离本发明的范围，能够对上述的实施方式及其变形例施加各种变形及置换。
[0074]例如，本实施方式的支承辊40可以仅在金属液槽20内的一部分的区域中使用，例如也可以作为下游侧的支承辊使用。这是因为，在下游侧，熔融玻璃带冷却而变硬，因此抓紧性容易成为问题。
[0075]另外，本实施方式的支承辊40在浮法中使用，但也可以在其他的成形方法中使用，例如可以在熔化法中使用。
[0076]在熔化法的情况下，支承辊的旋转构件为圆柱状或圆筒状，以从表侧及背侧夹持熔融玻璃带的方式2个I组使用。由2个支承辊构成的支承辊组在熔融玻璃带的宽度方向两侧配置多对。
[0077]另外，在熔化法的情况下，板玻璃的成形装置具有连续供给熔融玻璃的桶状构件。从桶状构件的左右两侧的上缘溢出的熔融玻璃沿着桶状构件的左右两侧面流下，在左右两侧面相交的下缘处合流而一体化，由此成为熔融玻璃带。熔融玻璃带由多对的支承辊组沿宽度方向施加张力，能一边抑制宽度方向的收缩，一边向下方送出。
[0078]另外，本实施方式的旋转构件50具有保护膜55，但也可以不具有保护膜55。
[0079]另外，本实施方式的轴构件70的内管配置在外管的内侧，但也可以延伸至连结构件60的内侧或旋转构件50的内侧。若延伸，则连结构件60的内侧空间或旋转构件50的内侧空间51中的冷却介质的流动被整流，连结构件60或旋转构件50的冷却效率升高。
[0080]实施例
[0081]以下，通过实施例等具体地说明本发明，但本发明不受这些例子的限定。
[0082]在实施例1中，使图3及图4所示的支承辊与金属液槽内的熔融玻璃带接触，研究了向熔融玻璃带陷入的凸部有无变形。
[0083]作为支承辊的旋转构件，使用了主体部及凸部由SKD61 (日立金属社制，DAC)构成的结构。SKD61的强度使用了洛氏硬度(HRC)为30~40的结构。通过干涂法，在表面形成了铬氮化物的保护膜。
[0084]凸部的变形的有无在使熔融玻璃带与旋转构件连续地接触100天之后，通过目视进行了确认。其结果是，在实施例1中，未确认到凸部的变形。
[0085] 另一方面，在比较例I中，除了旋转构件的主体部及凸部取代SKD61而由S25C构成之外，在与实施例1同样的条件下进行了试验。
[0086]试验的结果是，在比较例I中，凸部的前端弯曲，确认到了凸部的变形。
[0087]由此，根据实施例1，确认了能够提供耐久性优异的支承辊。
[0088]工业上的可利用性
[0089]本发明适合于支承辊、具有支承辊的板玻璃的成形装置、及使用了支承辊的板玻璃的成形方法。
[0090]本申请基于2011年11月17日向日本国专利庁提出申请的日本特愿2011-251275，主张该申请的优先权，通过参照而包含该申请的全部内容。
[0091]标号说明
[0092]10板玻璃的成形装置
[0093]20金属液槽
[0094]40支承辊
[0095]50旋转构件
[0096]53主体部
[0097]54 凸部
[0098]55保护膜
[0099]G 熔融玻璃带
【权利要求】
1.一种支承辊，用于抑制带板状的熔融玻璃带的宽度方向上的收缩，其中， 在前端部具有与所述熔融玻璃带接触的旋转构件， 所述旋转构件具备主体部和沿着该主体部的外周设置的多个凸部，所述旋转构件中的至少所述凸部由工具钢形成。
2.根据权利要求1所述的支承辊，其中， 所述工具钢是热作模具钢。
3.根据权利要求2所述的支承辊，其中， 所述热作模具钢是SKD61。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的支承辊，其中， 所述旋转构件在外 表面的至少一部分具有包含铬氮化物或金属铬的保护膜。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的支承辊，其中， 所述旋转构件是圆盘状且与金属液槽内的熔融玻璃带接触的构件。
6.—种板玻璃的成形装置,具有权利要求1~5中任一项所述的支承棍。
7.一种板玻璃的成形方法，具有使用权利要求1~5中任一项所述的支承辊来抑制所述熔融玻璃带的宽度方向的收缩的工序。
【文档编号】C03B17/06GK103906714SQ201280051775
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2011年11月17日
【发明者】富田成明, 后藤真毅 申请人:旭硝子株式会社