專利名稱：用于tft玻璃的無粉塵輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過下拉熔融玻璃的工藝生產(chǎn)玻璃板的輥?zhàn)?，特別是涉及一種用于生產(chǎn)有源矩陣顯示器的薄膜晶體管所用玻璃的拉坯輥(pulling roll)。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)玻璃板通常需要采用耐火材料包覆的輥?zhàn)印＿^去，耐火覆蓋物通常包括石棉纖維，例如，在Kobbe的US1594417、Mattison的US1678345以及Moore的US3334010中都披露了上述內(nèi)容。眾所周知，石棉會(huì)危害健康，因此耐火覆蓋物中不再含有石棉。故采用其他天然纖維礦石來代替石棉，其它纖維礦石如硅酸鈣巖礦以及陶瓷或玻璃的合成纖維。還可以采用以粘土為基體的合成物。這種含有粘土的合成物有時(shí)也被稱作麻絲板(millboard)。例如，Britt的US4487631中公開了一種含有麻絲板，特別是含有玻璃纖維和粘土的耐火覆蓋物。Hart的US5378219中公開了一種可用作輥覆蓋物的壓縮陶瓷纖維。優(yōu)選使壓縮纖維輥覆蓋物浸透在膠質(zhì)硬化劑中，并對(duì)其進(jìn)行干燥以生產(chǎn)出機(jī)械性能穩(wěn)定的輥覆蓋物。每種類型的輥覆蓋物通常都包括堆疊在金屬心軸上的多個(gè)節(jié)段。
在使用過程中不含石棉的耐火材料輥能夠“產(chǎn)生粉塵”。“產(chǎn)生的粉塵”包括使用中從輥?zhàn)由厦撀湎聛淼奈⒘；蚶w維，特別是這些微粒和纖維很容易通過對(duì)流被進(jìn)行傳送。當(dāng)玻璃板經(jīng)過輥?zhàn)訒r(shí)，某些類型的粉塵會(huì)粘到玻璃板上。因此粉塵會(huì)導(dǎo)致在玻璃上產(chǎn)生微疵。用在薄膜晶體管(TFT)領(lǐng)域的玻璃必須幾乎沒有這種缺陷，所以產(chǎn)生粉塵在生產(chǎn)TFT玻璃板中成為了一個(gè)問題。TFT可用于有源矩陣顯示屏中，在用于這種TFT的玻璃中，即使是微小的瑕疵也能夠破壞設(shè)置在玻璃上的電子?xùn)鸥瘛?br> 在生產(chǎn)玻璃的工藝中最常見類型的輥?zhàn)訛槔鬏?，它能夠從成形坯中拉出非常薄的板，如TFT玻璃。以串聯(lián)式的方式操作拉坯輥，玻璃板能夠在相鄰的拉坯輥之間移動(dòng)。拉坯輥通常包括一在金屬軸上的具有成型的耐火覆蓋物。這一輪廓包括“牽引平面”，實(shí)際上它通常只是與玻璃板實(shí)際接觸的輥覆蓋物的一部分。牽引平面沿其外緣與玻璃板接觸，并向下拉動(dòng)玻璃板。限制與玻璃板的接觸能夠減少對(duì)玻璃板造成的損害，而且還減少了從輥?zhàn)由袭a(chǎn)生的磨損殘屑。
以麻絲板為基體的拉坯輥和以壓縮纖維為基體的拉坯輥都有產(chǎn)生粉塵的問題，這會(huì)影響玻璃板的品質(zhì)。粉塵中有可能包括纖維材料或者是不包括纖維材料。Britt的4487631中，認(rèn)為只有未被纖維化的材料才能夠?qū)е虏ＡО瀹a(chǎn)生缺陷。具體請(qǐng)參見第1欄第41-43行。但本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)粉塵中含有膠粒，而且與Britt所說的不同，甚至還含有與纖維結(jié)合在一起的膠粒。粉塵的特性取決于放出粉塵的方法和粉塵的沉積機(jī)理。例如，粉塵會(huì)產(chǎn)生于普通的磨損或機(jī)械沖擊，如玻璃在輥?zhàn)由系温?。一種產(chǎn)生粉塵的方法包括在拉制過程中承載灰塵的對(duì)流氣流。對(duì)流中的粉塵沉積在熱的玻璃表面，并且永久地熔化在玻璃板上。當(dāng)然，也存在其他不同的粉塵產(chǎn)生和沉積機(jī)理。
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)研制出不會(huì)產(chǎn)生有害粉塵的麻絲板輥覆蓋物。這種麻絲板含有云母，云母能夠抵抗對(duì)流并且相對(duì)于硅具有較低的親和力。令人遺憾的是，麻絲板輥的熱不穩(wěn)定性通常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)高溫性能問題，如彼此相鄰的幾個(gè)麻絲板節(jié)段的分離以及由此產(chǎn)生的磨損。
對(duì)于耐火輥覆蓋物來說，尤其是對(duì)于諸如用于TFT玻璃的拉坯輥這種較高需求的應(yīng)用，需要產(chǎn)生盡可能少的粉塵問題，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠保持良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。覆蓋物不應(yīng)當(dāng)含有自由硅石微?；蚶w維，所述的自由硅石微粒或纖維能夠在玻璃成型機(jī)構(gòu)的對(duì)流中被容易地傳送。覆蓋物還應(yīng)當(dāng)能夠抵制節(jié)段的分離，即使在高溫下擴(kuò)大了使用范圍之后也應(yīng)當(dāng)如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種輥覆蓋物，它包括麻絲板節(jié)段和高度硬化的壓縮纖維節(jié)段。麻絲板優(yōu)選具有較低的粉塵，或者所選擇的麻絲板使得所產(chǎn)生的任何粉塵都不易于形成對(duì)流轉(zhuǎn)移，或者是對(duì)玻璃板具有很小的親和性。高度剛性纖維具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，它包括一熔融表面，如果有任何粉塵產(chǎn)生，該熔融表面釋放很少的粉塵。因此輥覆蓋物產(chǎn)生很少的可附著在玻璃板上的有害粉塵。
在主要的一方面里，輥覆蓋物同時(shí)結(jié)合了麻絲板和高度硬化的壓縮纖維的優(yōu)點(diǎn)。麻絲板可以產(chǎn)生無害的粉塵，但通常其機(jī)械性能較弱且易碎。高度硬化的壓縮纖維具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，但會(huì)產(chǎn)生大量的有害粉塵。本發(fā)明在低粉塵、機(jī)械性能較強(qiáng)的輥覆蓋物中采用了麻絲板和高度硬化的壓縮纖維節(jié)段相結(jié)合的構(gòu)造。
在一實(shí)施方案中，輥覆蓋物包括耐火材料的環(huán)形節(jié)段，其適于裝在心軸上。至少兩個(gè)節(jié)段帶有低粉塵麻絲板，它們適于接觸、支撐和隨意地拉動(dòng)玻璃板。其余的節(jié)段帶有高度硬化的壓縮纖維，并且適于機(jī)械地支撐著麻絲板。對(duì)高度硬化的壓縮纖維節(jié)段進(jìn)行處理以便它們的表面具有足夠的硬度，而且能夠產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生粉塵。
一方面，輥覆蓋物可以與帶有多個(gè)牽引平面的、具有一定輪廓的拉坯輥一起使用。該拉坯輥包括一鋼制心軸，其上覆蓋有至少兩個(gè)低粉塵麻絲板節(jié)段和至少三個(gè)高度硬化的壓縮纖維節(jié)段。麻絲板節(jié)段帶有可在位于纖維節(jié)段之上的橫截面中延伸的牽引平面。纖維節(jié)段包括一中心節(jié)段和兩個(gè)外部節(jié)段。每個(gè)纖維節(jié)段在其與麻絲板節(jié)段的接觸面處都包括一凸起的臺(tái)肩。麻絲板節(jié)段還可以具有一互補(bǔ)的斜面。纖維節(jié)段不會(huì)與玻璃板接觸，同時(shí)還為麻絲板節(jié)段提供了機(jī)械支撐。
另一方面，輥覆蓋物包括被包括耐火材料的中心節(jié)段分離開的牽引平面。在制造和使用輥覆蓋物的過程中，位于中心節(jié)段任一端的壓縮環(huán)將纖維保持在壓縮的狀態(tài)下，從而使作用在牽引平面上的壓縮力減小。在一實(shí)施方案中，該壓縮環(huán)包括可裝配在心軸凹槽內(nèi)的扣環(huán)，其中在所述心軸上安裝有輥覆蓋物。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的成型拉坯輥的側(cè)視圖。
圖2示出了本發(fā)明的成型拉坯輥的側(cè)視圖。
圖3示出了本發(fā)明的成型拉坯輥的另一可選實(shí)施方案。
圖4示出了帶有壓縮環(huán)的拉坯輥的又一實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的輥?zhàn)?，它包括帶有絕緣覆蓋物3的金屬軸2。該絕緣覆蓋物可包含麻絲板或壓縮纖維。耐火覆蓋物3包含在端板4內(nèi)。金屬軸2由未圖示出的方式支撐著，并且可以在其內(nèi)部冷卻。所述支撐通常可允許輥?zhàn)舆M(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。利用一中空的軸，并且利用冷卻液可便于進(jìn)行內(nèi)部的冷卻。端板4也通過未圖示出的方式在耐火覆蓋物3上保持壓縮。這一壓縮有助于保持耐火覆蓋物3的機(jī)械完整性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到許多端板和蓋都可以保持耐火覆蓋物3的壓縮。
沿著金屬軸2的軸向，金屬軸2的外表面基本覆蓋包括多個(gè)耐火節(jié)段的輥覆蓋物。這些節(jié)段通過端板4保持壓縮接合。周期性地，由于耐火覆蓋物的“設(shè)置”，必須調(diào)節(jié)端板以保持作用在節(jié)段上的壓縮力。適宜的是，可將彈簧與端板一起使用，從而能夠在無需手動(dòng)調(diào)節(jié)端板的情況下適應(yīng)少量的“設(shè)置”。
現(xiàn)有技術(shù)中的輥覆蓋物含有麻絲板或壓縮纖維。麻絲板通常為以粘土為基體的制品，它還可以包括天然和合成的礦石和纖維。壓縮纖維通常包括天然或合成的注入有硬化劑的陶瓷纖維，如硅石。通常的硬化劑為高熔點(diǎn)氧化物的膠狀懸浮物，如膠態(tài)氧化硅或膠體氧化鋁。對(duì)經(jīng)過浸漬的纖維進(jìn)行干燥，并且可選擇在高溫下對(duì)其進(jìn)行加熱。浸漬、干燥和加熱的量都會(huì)影響到纖維輥覆蓋物的最終硬度。這里結(jié)合Hart的US5378219作為參考，其中對(duì)壓縮纖維輥覆蓋物的各種生產(chǎn)方法和特性進(jìn)行了說明。
通常存在于麻絲板和壓縮纖維覆蓋物中的某些成分對(duì)玻璃板具有親和力。這些成分的微粒，即“粉塵”可能會(huì)附著在熱的玻璃板上，從而留下微觀的瑕疵。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)麻絲板能夠產(chǎn)生對(duì)玻璃具有較低親和力的粉塵，以下被稱作“低粉塵麻絲板”。這種低粉塵麻絲板中通常缺少能夠?yàn)槁榻z板提供出機(jī)械完整性的成分，如陶瓷纖維或熔融硅石顆粒。低粉塵麻絲板中的成分包括扁平顆?；蛘辰Y(jié)顆粒，這些顆粒不容易在對(duì)流中傳送，即該成分趨向于是非空氣動(dòng)力的。遺憾的是，這種低粉塵麻絲板是脆性的并易于破碎。相反，高度硬化的壓縮纖維主要包括陶瓷纖維和熔融硅石顆粒。纖維和熔融硅石結(jié)合從而形成了機(jī)械性能穩(wěn)定的輥覆蓋物。硅石纖維和熔融硅石對(duì)玻璃板都具有較強(qiáng)的親和力。
本發(fā)明結(jié)合了低粉塵麻絲板和高度硬化的壓縮纖維的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還避免了它們的局限性。本發(fā)明的輥覆蓋物包括接觸部分和剛性部分。接觸部分適宜與玻璃板接觸，它主要由低粉塵麻絲板構(gòu)成。優(yōu)選剛性部分不與玻璃板接觸。相反，該剛性部分機(jī)械地支撐著低粉塵麻絲板，從而能夠基本上防止麻絲板變形。剛性部分包括具有至少一個(gè)充分熔融表面的高度硬化的壓縮纖維。該熔融表面限制了粉塵的形成，并且還限制了玻璃板上的瑕疵的產(chǎn)生。除熔融表面外，剛性部分還可以在其整個(gè)體積中被熔化。
這種低粉塵麻絲板可以是任何能夠在大約850℃下保持彈性，并且產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生對(duì)玻璃板具有親和力的粉塵的麻絲板。這種麻絲板必須保持其形狀，并且不能在負(fù)載和操作溫度下產(chǎn)生化學(xué)或物理方面的退化。此外，這種低除塵麻絲板必須具有足夠的彈性以減少玻璃板的破碎。這類麻絲板的其中一種類型可以含有粘土和云母，并且包含很少的纖維或硅石顆粒。
剛性部分必須能夠承受至少850℃的溫度。適宜的是，剛性部分含有高度硬化的壓縮纖維，并且其具有至少一個(gè)熔融表面。在操作過程中如果有粉塵的話，該熔融表面釋放很少的粉塵，但是這種熔融表面缺少直接接觸玻璃板所需要的彈性。高度硬化的壓縮纖維基本上是不可壓縮的，并且具有良好的機(jī)械完整性。當(dāng)?shù)头蹓m麻絲板節(jié)段受到磨損需要更換時(shí)，這種高度硬化的壓縮纖維的節(jié)段甚至可以被重新使用?？赏ㄟ^把壓縮纖維節(jié)段浸透在硬化劑中，對(duì)該經(jīng)過浸漬的節(jié)段進(jìn)行干燥，并且在高溫下對(duì)干燥的節(jié)段加熱而形成高度硬化的壓縮纖維節(jié)段。加熱使硬化劑顆粒熔化，借此形成了至少一個(gè)充分熔融的表面。所述加熱優(yōu)選發(fā)生在大約1100℃以上。
圖2示出了本發(fā)明的拉坯輥。該拉坯輥包括軸1和耐火輥覆蓋物。在這一實(shí)施方案中，拉坯輥還包括兩個(gè)外端板2和兩個(gè)內(nèi)端板3，在外端板和內(nèi)端板之間是一壓縮彈簧7。彈簧7有助于保持麻絲板節(jié)段5上的壓縮，并且可以改善麻絲板節(jié)段5的機(jī)械磨損?？蛇x的是，外端板2是分開的，可采用開口環(huán)4來保持著每個(gè)外端板2。輥覆蓋物為成型的，即輥覆蓋物的表面在高度上變化。輥覆蓋物包括多個(gè)節(jié)段，這些節(jié)段都帶有低粉塵麻絲板節(jié)段5、中心的高度硬化的壓縮纖維節(jié)段6以及外部高度硬化的壓縮纖維節(jié)段8。麻絲板節(jié)段可沿著玻璃板的外緣接觸并支撐玻璃板。麻絲板節(jié)段5的頂面9也被稱作牽引平面。在操作中，玻璃板優(yōu)選僅與牽引平面9接觸。硬化的纖維節(jié)段6，8機(jī)械地支撐著麻絲板節(jié)段5。纖維節(jié)段6，8優(yōu)選包括輥覆蓋物軸向長(zhǎng)度的大半，因此麻絲板的任何退化都不會(huì)對(duì)輥覆蓋物的機(jī)械整體性造成實(shí)質(zhì)上的損害。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到麻絲板和纖維節(jié)段的尺寸和位置取決于多種因素，如生產(chǎn)條件、機(jī)器配置等。
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方案。輥?zhàn)影ㄝS1和輥覆蓋物。輥覆蓋物帶有多個(gè)低粉塵麻絲板節(jié)段5、至少一個(gè)中心的高度硬化的壓縮纖維節(jié)段6，以及多個(gè)外部高度硬化的壓縮纖維節(jié)段8。這些纖維節(jié)段6，8在與麻絲板5連接處包括臺(tái)肩10。臺(tái)肩10能夠?yàn)槁榻z板節(jié)段5提供額外的支撐。有利的是，臺(tái)肩10應(yīng)保持在牽引平面9的水平面之下。麻絲板節(jié)段5還可以包括斜面11，它能夠基本上消除麻絲板節(jié)段5的直角邊緣。優(yōu)選地，斜面11可以過渡到臺(tái)肩10。更優(yōu)選地，斜面11在不間斷的情形下，即以連續(xù)的、無接縫的形式過渡到臺(tái)肩10。
當(dāng)在心軸上設(shè)置輥覆蓋物時(shí)，中心節(jié)段與接觸部分的橫截面積的差異導(dǎo)致出現(xiàn)了制造問題。中心區(qū)段通常具有比接觸部分小的橫截面積。換言之，對(duì)于沿著心軸沿軸向施加任一給定的作用力，作用在中心區(qū)段上的壓力要大于接觸部分上的壓力。施加在接觸部分上的足夠的壓力能夠在中心區(qū)段上形成出足以壓壞中心節(jié)段的壓力。
圖4和4a示出了能夠克服這一問題的構(gòu)造。位于心軸1之上的輥覆蓋物包括由壓縮中心節(jié)段6分開的牽引平面5。該牽引平面帶有低粉塵麻絲板節(jié)段。位于中心的節(jié)段含有耐火材料，如耐火纖維或麻絲板。優(yōu)選將中心節(jié)段的表面密封起來以降低粉塵。在制造和使用輥覆蓋物的過程中，中心節(jié)段6任一端的壓縮環(huán)41將節(jié)段保持在壓縮的狀態(tài)下。在一實(shí)施方案中，壓縮環(huán)41包括能夠裝配在心軸1的凹槽42中的扣環(huán)?？郗h(huán)可防止中心節(jié)段沿著心軸的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。凹槽42可以包括用于調(diào)節(jié)壓縮力的插入物43。適宜的是，插入物可由兩個(gè)片狀件組成。壓縮環(huán)使得中心節(jié)段具有比其他部件小的直徑，同時(shí)還能夠避免中心節(jié)段被壓壞。壓縮環(huán)還使得牽引平面上的壓縮能夠適應(yīng)牽引平面的需要。在一些情形下，輥?zhàn)拥亩税?未示出)不需要在牽引平面上施加較大的作用力，在其它情況下可能是必需的。這就能夠減少對(duì)端板上彈簧的需求，并且還降低了不同節(jié)段被壓壞的可能性。
顯然，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改進(jìn)和改變。在下述權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除特別說明之外可以將本發(fā)明運(yùn)用于實(shí)踐中。盡管已經(jīng)相對(duì)于某些優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行不同的改進(jìn)、修改和添加。所有這一類的改進(jìn)、修改和添加都應(yīng)當(dāng)包含在僅僅由所附權(quán)利要求限定的該專利的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種耐火輥覆蓋物，其用于生產(chǎn)玻璃板的過程中使用的拉坯輥，其特征在于a)適于接觸玻璃板的接觸節(jié)段，其包括低粉塵的麻絲板；以及b)對(duì)接觸節(jié)段提供機(jī)械支撐的剛性節(jié)段，其包括硬化的壓縮纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，所述麻絲板包括粘土和云母。
3.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，剛性部分包括密封的表面，從而可減少剛性節(jié)段的粉塵。
4.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，剛性節(jié)段包括與接觸節(jié)段相鄰的臺(tái)肩，從而改善對(duì)接觸節(jié)段的機(jī)械支撐。
5.如權(quán)利要求4所述的輥覆蓋物，其特征在于，接觸節(jié)段包括過渡成臺(tái)肩的傾斜邊緣，從而減少了與剛性節(jié)段的不連續(xù)性。
6.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，剛性節(jié)段被設(shè)置在至少兩個(gè)接觸節(jié)段之間。
7.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，接觸節(jié)段被設(shè)置在至少兩個(gè)剛性節(jié)段之間。
8.如權(quán)利要求1所述的輥覆蓋物，其特征在于，至少兩個(gè)接觸節(jié)段分開剛性節(jié)段，并且由至少兩個(gè)另外的剛性節(jié)段限定。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的輥覆蓋物，其特征在于，接觸節(jié)段具有比剛性節(jié)段大的外徑，因此可以避免玻璃板與剛性節(jié)段接觸。
10.一種用于生產(chǎn)玻璃板的耐火拉坯輥，它包括如權(quán)利要求1所述的耐火輥覆蓋物，其特征在于a)多個(gè)端板；以及b)至少一個(gè)壓縮彈簧，其位于至少一個(gè)端板和輥覆蓋物之間，借此可將壓縮力施加在輥覆蓋物上。
11.如權(quán)利要求10所述的拉坯輥，其特征在于，剛性節(jié)段具有一端部，以及與該端部相鄰的壓縮環(huán)，所述壓縮環(huán)與拉坯輥配合以保持對(duì)剛性節(jié)段的壓縮。
12.如權(quán)利要求10所述的輥覆蓋物，其特征在于，剛性節(jié)段具有兩個(gè)端部，以及位于該剛性節(jié)段每一端部上的壓縮環(huán)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的輥覆蓋物，其特征在于，所述壓縮環(huán)包括開口環(huán)。
14.如權(quán)利要求12所述的輥覆蓋物，其特征在于，剛性節(jié)段被設(shè)置在至少兩個(gè)接觸節(jié)段之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐火輥覆蓋物，其可減少在生產(chǎn)玻璃板的過程中產(chǎn)生的有害粉塵數(shù)量。該輥覆蓋物帶有多個(gè)節(jié)段，其包括可由高度硬化的壓縮纖維節(jié)段機(jī)械支撐的低粉塵麻絲板節(jié)段。麻絲板節(jié)段可與玻璃板接觸。選擇這種麻絲板可使產(chǎn)生的任何粉塵與玻璃板的親和性很小，或者是不易于通過對(duì)流被流化。高度硬化的壓縮纖維具有能釋放很少粉塵的熔融表面。所產(chǎn)生的輥覆蓋物基本能夠消除粉塵，同時(shí)還成為具有良好機(jī)械性能的輥覆蓋物。
文檔編號(hào)C03B35/18GK1871186SQ200480030961
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者A·戴利, M·霍爾, J·多茲沃思, D·霍格德, D·巴考 申請(qǐng)人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司