專利名稱：金屬滾筒之玻璃融射方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬滾筒之玻璃融射方法及裝置。
印刷用之滾筒或被使用于制紙或者制鐵等之工業用滾筒，以往以來以鐵制者被使用最多。這些金屬制滾筒與強酸性或具有堿性之印刷油墨、清潔液、紙或者金屬制品等接觸之故，由于長時間腐蝕促使了表面之劣化。又，此種滾筒很多被使用于高溫多濕之嚴苛條件下，會有因滾筒表面之污染使得表面劣化快、耐久性差之問題。
再者，通常之物品搬運用滾筒或者導引用滾筒與近年來之電子機器類一齊地被使用很多之故，最好具有電氣絕緣性，又期望在滾筒表面油污不易附著，即使油污附著也可以簡單地去除。
以解決上述技術課題為目的，提出了在表面具有玻璃皮膜之滾筒。本發明者先前將具有玻璃表面之滾筒基材以及該制法公開于特開平4-99259號公報，又將形成玻璃皮膜有用之融射裝置之融射槍公開于專利第2562801號公報。又，在特開昭64-13324號公報也公開了金屬制滾筒表面形成玻璃融射皮膜之技術。
由這些先前之技術可以理解，經由在金屬滾筒表面融射玻璃材料，提供了工業上有用之具有玻璃皮膜之滾筒。
然而，為了形成此種玻璃皮膜，在融射玻璃材料之際，該基材之金屬滾筒之溫度控制非常重要。依據本發明者之研究，融射時，將基材加熱至玻璃之軟化點以上之約600～900℃之高溫，這對于形成優良之玻璃皮膜是非常重要的。
但是，若是小型之滾筒倒還可以，但在工業用之滾筒，直徑200～300mm、長度1000mm以上之大型滾筒也決不少，加熱此種大型滾筒至600～900℃，需要長時間與巨大之燃料費。
然而另一方面，將金屬滾筒基材長時間保持在此種高溫條件下，例如在SS41之鐵材等，會有招致基材劣化之虞，又，馬丁體(martensite)銹鋼等熱膨脹系數變化大，在玻璃皮膜之形成上會產生大問題。
再者，經由融射形成之玻璃皮膜若在高溫狀態長時間(雖因成份會有不同，概略為60分鐘以上)暴露，此融射玻璃層再結晶，會產生玻璃質變質之問題。
有鑒于此，本發明主要以有效果而且有效率地進行對于金屬滾筒基材之玻璃材料之融射用之加熱為目的。又，以保護金屬滾筒基材長時間暴露于高溫所導致之劣化以及熱膨脹系數之變化為目的。又，以保護經由融射被形成之玻璃皮膜因再結晶所導致之變質為目的。
作為解決上述目的之手段，本發明的一個方面提出了金屬滾筒之玻璃融射方法之發明。此發明之特征為將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材經由全體加熱裝置給予全體加熱，同時經由部分加熱裝置，將該滾筒基材局部地追加加熱，在該被追加加熱之基材表面融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
又，本發明的另一方面提出了金屬滾筒之玻璃融射方法，其特征為將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材經由全體加熱裝置給予全體加熱，同時經由沿著在該滾筒基材之軸線方向移動之部分加熱裝置，將該滾筒基材局部而且連續地追加加熱，在該被追加加熱之滾筒基材表面經由移動融射裝置，依序融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
在上述記載之金屬滾筒之玻璃融射方法中，其進一步的特征是，其中上述金屬滾筒基材經由全體加熱裝置被加熱至200～500℃，經由部分加熱裝置被局部地追加加熱至600～900℃。
本發明的再一個方面涉及實現以上之發明之金屬滾筒之玻璃融射裝置，其特征是該裝置由將金屬滾筒于圓周方向旋轉保持之旋轉保持裝置，以及被配置于上述滾筒基材之軸線方向，加熱該滾筒基材全體之全體加熱裝置，以及沿著上述滾筒基材之軸線方向移動，將該滾筒基材局部而且連續地追加加熱之部分加熱裝置，以及被配置于上述部分加熱裝置之后部，于上述被追加加熱之滾筒基材表面依序融射玻璃材料之移動融射裝置所形成。
于上述記載之金屬滾筒之玻璃融射裝置中，移動融射裝置被配置于部分加熱裝置之后部，兩裝置于滾筒基材之軸線方向同時地移動。
以下結合附圖，詳細說明本發明。附圖中
圖1系表示公開揭露于此之本發明之實施例之金屬滾筒之玻璃融射裝置之全體概略側面圖；圖2系圖1之裝置的平面圖；圖3系圖2之3-3線切斷之剖面圖；圖4系圖2之4-4線切斷之剖面圖。
首先，說明本發明第一方面所記載之金屬滾筒之玻璃融射方法，其是將金屬滾筒基材10于圓周方向旋轉保持，經由全體加熱裝置30把滾筒基材10全體加熱。此全體加熱最好以預熱溫度程度進行。同時，將全體加熱之滾筒基材10經由部分加熱裝置40，局部地追加加熱。此追加加熱進行至玻璃材料之融射所必須之溫度。而且，在該被追加加熱之滾筒基材10表面融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
在上述的發明中，如上述般地，將對于滾筒基材10之加熱分為全體加熱(預熱)與部分加熱(真正加熱)，于玻璃材料之融射，只在必要之時、必要之部分完成必要之溫度之加熱。經由如此，可以有效果而且有效率地進行對于滾筒基材10之玻璃材料之融射用之加熱。經由如此，可以避免使金屬滾筒基材10長時間暴露于高溫，可以保護基材之劣化及熱膨脹系數之變化。又，可以保護經由融射被形成之玻璃皮膜因再結晶所導致之變質。
本發明的第二方面之特征為將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材10經由全體加熱裝置30給予全體加熱。同時，經由沿著該滾筒基材10之軸線方向移動之部分加熱裝置40將該滾筒基材10局部而且連續地追加加熱，在該被追加加熱之滾筒基材10之表面經由移動融射裝置50，依序地融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
依據本發明第二方面所記載之本發明，使用沿著滾筒基材10之軸線方向移動之部分加熱裝置40以進行追加加熱，而且經由移動融射裝置50，在該被追加加熱之滾筒基材10表面依序融射玻璃材料之故，可以連續而且有效率地進行玻璃皮膜之形成。
在上述記載之發明中，上述金屬滾筒基材10經由全體加熱裝置30被加熱至200～500℃，經由部分加熱裝置40被局部地追加加熱至600～900℃之金屬滾筒之玻璃融射方法。
本發明的第三方面記載之融射裝置是實用而且有效果地實施上述玻璃融射方法之裝置。以下，一面說明本發明之融射裝置，一面更詳細地說明上述方法。
如圖1以及圖2所示般地，按本發明的第三方面記載之玻璃融射裝置包含，金屬滾筒基材10之旋轉保持裝置20，以及加熱該滾筒基材10全體之全體加熱裝置30，以及局部而且連續地追加加熱滾筒基材10之部分加熱裝置40，以及融射玻璃材料之移動融射裝置50之各部分。又，于圖中，標號15為加熱室，為了滾筒基材10之出入，可以透過開閉部16使上側部分15a(圖3、圖4)可以開閉自如。
金屬滾筒基材10由不銹鋼等之金屬形成，由滾筒本體11與兩端之軸部12所形成。
旋轉保持裝置20系將此金屬滾筒基材10于圓周方向旋轉保持者，具有驅動馬達21、驅動軸部22以及軸承部23。如圖示般地，滾筒基材10其之兩端之軸部12、12經由驅動軸部22以及軸承部23而被保持，經由驅動馬達21于圖之箭頭R方向被旋轉著。
全體加熱裝置30被配置于上述滾筒基材10之軸線方向，加熱旋轉之滾筒基材10全體。在實施例中，全體加熱裝置30系由被配置于金屬滾筒基材10下方之復數加熱燃燒器(burner)31所形成。各燃燒器31在滾筒基材10之軸線方向被均等設置，經由滾筒基材10之旋轉，均勻地加熱該滾筒基材10全體。全體加熱裝置30，如上述般地，最好為加熱至玻璃融射用之預熱溫度程度，概略為200至500℃者。
部分加熱裝置40如圖2以及圖3所示般地，系將經由上述全體加熱裝置30被全體加熱(預熱)之金屬滾筒基材10再局部而且連續地追加加熱用者。部分加熱裝置40系在軌道60上以規定速度行走而構成，于滾筒基材10之軸線方向移動。被加工材料之金屬滾筒基材10如上述般地，系經由旋轉保持裝置20在其圓周方向被旋轉保持者之故，部分加熱裝置40經由在滾筒基材10之軸線方向移動，依序加熱該滾筒基材10之全圓周面。又，雖未圖示出，但是也可以經由機械手臂等以使之可以移動自如。
經由此部分加熱裝置40之追加加熱，被加熱至被融射于滾筒基材10之玻璃材料被作為玻璃皮膜而被形成時合適之溫度止。經由此部分加熱裝置40之追加加熱溫度概略為600～900℃。部分加熱裝置40如圖所示般地，最好為在滾筒基材10之圓周方向復數配置燃燒器41，以提高其加熱效率。
移動融射裝置50系經由上述部分加熱裝置40在被局部而且連續地追加加熱之滾筒基材10之表面，依序融射玻璃材料以形成玻璃皮膜者。此融射裝置50系以前眾知者，在軌道60上以規定速度行走，或經由機械手臂等在滾筒基材之軸線方向移動地構成。如上述般地，金屬滾筒基材10經由旋轉保持裝置20在其圓周方向被旋轉保持之故，經由此移動融射裝置50在滾筒基材10之軸線方向移動，對于該滾筒基材10之全圓周面依序被融射玻璃材料。
融射裝置50使用之玻璃材料系經由融射可以形成玻璃皮膜之粉末材料，具體而言為玻璃粉、玻璃原料、玻璃料(frit)、玻璃料原料等。于本發明中，使用大部分原料或全部一度熔融之所謂的玻璃料。又，也可以只將水溶性的原料作為不溶性之玻璃料，其他原料在生狀態下使用之所謂的粉碎混合物。
又，如圖示而且如以上所記載的，在部分加熱裝置40之后部配置移動融射裝置50，兩裝置于沿著滾筒基材10之軸線方向同時地移動的話，對于被追加加熱之滾筒基材10之部分，可以有效果地進行玻璃融射。
以下，具體記述實施例。實施例1金屬滾筒基材由直徑300mm、長度1500mm之馬丁體不銹鋼所形成，經由鋼柵噴砂被施行表面噴砂處理。
將上述金屬滾筒基材于加熱室中保持于旋轉保持裝置，以滾筒周速3.5m/分旋轉。將此被旋轉保持之滾筒基材經由LPG氣體燃料之全體加熱裝置加熱為400℃。以全體加熱裝置一面把滾筒基材之溫度保持于400℃，一面經由LPG氣體燃料之部分加熱裝置進一步將金屬滾筒基材局部地追加加熱，使其部分之表面溫度提高為650℃。此部分加熱裝置以120mm/分之速度在滾筒基材之軸線方向前進。
對于經由部分加熱裝置被追加追熱，表面溫度成為650℃之金屬滾筒基材之部分表面，經由被配置于該部分加熱裝置后部之移動融射裝置依序進行玻璃材料之融射。此例之融射裝置使用氧氣以及乙炔做為燃料，與上述部分加熱裝置相同地，以120mm/分之速度于滾筒基材之軸線方向前進。氣體材料之供給量為120g/分。如此，在被旋轉保持之滾筒基材之全部表面形成約1mm之玻璃融射皮膜。
表示在此實施例使用之氣體融射材料之成份組成(重量％)時，如下SiO250％
B2O316％Al2O34％Li2O8％CaO 2％ZrO210％SrO 10％實施例2金屬滾筒基材使用直徑400mm、長度1800mm之奧氏體不銹鋼，至追加加熱為止依據與上述實施例1同樣之方法。在實施例2中，使用由下列成分組成(重量％)形成之氣體材料。
SiO264％B2O39％Al2O33％Li2O22％SrO 1％融射使用等離子體融射裝置(F4-MBプラズマダィン社制)，特別是為了使玻璃皮膜厚之故，并設該融射裝置2臺。此等離子體融射裝置之融射條件為使用氬氣40L/分、氫氣10L/分做為等離子體氣體，等離子體電流650A、電壓65V。氣體材料之供給量為110g/分，滾筒基材之周速(旋轉速度)為4m/分。又，此情形之部分加熱裝置與移動融射裝置之移動速度為10mm/分。經由此例之玻璃融射被形成之玻璃皮膜之厚度為1.8mm。
上述之兩實施例皆于玻璃材料之融射后，進行冷卻。雖然也可以自然冷卻，但是最好進行徐冷。徐冷以周知之徐冷爐等，每一小時約50℃之速度冷卻之。
冷卻后，為了使金屬滾筒基材表面平滑之故，進行精密研磨。研磨以周知之鉆石研磨等成為規定厚度地進行之。
對于金屬滾筒基材之玻璃材料之融射系其全面或者部分地進行。因應制品之用途，例如在需要通電部分時，進行部分不做絕緣體之玻璃皮膜之形成之部分融射。又，在此情形，也可以于滾筒基材之全面進行融射后，削除規定部分之玻璃皮膜。
又，也可以在玻璃材料之融射后，進行或不進行研磨或噴砂處理，在玻璃皮膜上面更形成其他之陶瓷類或金屬類之融射皮膜。例如，因應滾筒之用途、機能融射氧化鋁、氧化鋁化合物·氧化鋯、氧化鋯化合物·氧化鉻以及氧化鉻化合物，或者這些之混合物或化合物之陶瓷類、碳化鎢、碳化鉻等之金屬類。
如以上圖示說明般地，依據本發明將玻璃材料之融射之際之金屬滾筒基材之加熱分成全體加熱(預熱)與部分加熱(真正加熱)，可以融射時只把融射部分加熱成必要之高溫。經由如此，不需要將滾筒基材長時間暴露于高溫，可以防止滾筒基材之劣化，回避膨脹系數之變化為原因之玻璃皮膜之形成不良等。又，玻璃材料之融射后，由高溫之部分加熱被解放而成為全體加熱之故，可以回避因融射形成之玻璃皮膜由于長時間被暴露于高溫下所產生之再結晶而導致之變質。當然，也會節約燃料，可以很經濟地進行玻璃融射。
又，特別是依據本發明之玻璃融射裝置，被加工材料之金屬滾筒基材經由旋轉保持裝置于圓周方向被旋轉保持，對于此金屬滾筒材料，經由于其軸線方向移動之部分加熱裝置進行追加加熱，于該被追加加熱之基材表面經由移動融射裝置依序融射玻璃材料之故，玻璃材料之皮膜形成可以連續而且有效率地進行。部分加熱裝置以及移動加熱裝置以單純之直線移動即可，裝置上以及工程上可以極為簡單、容易地實施之。
如此，本發明系可以提供有效率且有效果并且連續地進行此種玻璃材料之融射之極為有用之實用的技術者。
權利要求
1．一種金屬滾筒之玻璃融射方法，其特征在于將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材經由全體加熱裝置給予全體加熱，同時經由部分加熱裝置，將該滾筒基材局部地追加加熱，在該被追加加熱之基材表面融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
2．一種金屬滾筒之玻璃融射方法，其特征在于將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材經由全體加熱裝置給予全體加熱，同時經由沿著在該滾筒基材之軸線方向移動之部分加熱裝置，將該滾筒基材局部而且連續地追加加熱，在該被追加加熱之滾筒基材表面經由移動融射裝置，依序融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
3．如權利要求2所述之金屬滾筒之玻璃融射方法，其中上述金屬滾筒基材經由全體加熱裝置被加熱至200～500℃，經由部分加熱裝置被局部地追加加熱至600～900℃。
4．一種金屬滾筒之玻璃融射裝置，其特征在于，該裝置由將金屬滾筒于圓周方向旋轉保持之旋轉保持裝置，以及被配置于上述滾筒基材之軸線方向，加熱該滾筒基材全體之全體加熱裝置，以及沿著上述滾筒基材之軸線方向移動，將該滾筒基材局部而且連續地追加加熱之部分加熱裝置，以及被配置于上述部分加熱裝置之后部，于上述被追加加熱之滾筒基材表面依序融射玻璃材料之移動融射裝置所形成。
5．如權利要求4所述之金屬滾筒之玻璃融射裝置，其中移動融射裝置被配置于部分加熱裝置之后部，兩裝置于滾筒基材之軸線方向同時地移動。
全文摘要
金屬滾筒之玻璃融射方法及裝置,其主要以有效果而且有效率地進行對于金屬滾筒之玻璃材料之融射用之加熱,且以保護由于金屬滾筒基材長時間暴露于高溫所導致之基材劣化以及熱膨脹系數變化,進而保護因融射而形成之玻璃皮膜因再結晶之變質。其是將于圓周方向被旋轉保持之金屬滾筒基材10經由全體加熱裝置30給予全體加熱,同時經由部分加熱裝置40,將該滾筒基材局部地追加加熱,在該被追加加熱之基材表面融射玻璃材料以形成玻璃皮膜。
文檔編號C23C4/12GK1214981SQ9812043
公開日1999年4月28日 申請日期1998年10月16日 優先權日1997年10月17日
發明者中島干夫 申請人:株式會社中島