JP2016209962A

JP2016209962A - ブラシ用毛材およびブラシロール

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Publication number: JP2016209962A
Application number: JP2015096545A
Authority: JP
Inventors: 浩城和田; Hiroki Wada
Original assignee: Hotani Co Ltd
Current assignee: Hotani Co Ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: US20170087611A1; US10363587B2; CN106413994A; TWI696731B; JP5865536B1; WO2016181984A1; KR20180004648A; TW201703687A

Abstract

【課題】適度な研磨力を有し、かつ、圧延ロールの磨耗を極力抑えることができるブラシ用毛材およびブラシロールを提供する。
【解決手段】金属板Ｓを圧延する圧延ロールＲを研磨するためのブラシロールＢに用いられるブラシ用毛材１であって、研磨材粒子を含有した熱可塑性樹脂製の１又は複数のモノフィラメント２を含み、研磨剤粒子は、硬さが圧延ロールＲの硬さよりも小さくかつ金属板Ｓの硬さよりも大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧延機のワークロールやワークロールのバックアップロールを研磨するためのブラシロールに用いられるブラシ用毛材およびブラシロールに関する。

圧延機のワークロールやワークロールのバックアップロール（以下、「圧延ロール」という。）には、鉄やアルミニウム等の金属板の圧延時に、金属板の表面に付着した金属板の屑（金属屑）等などの付着物が付着する。圧延ロールに金属屑等の付着物が付着していると、圧延後の金属板の表面品質が低下するため、これを防止するために、圧延ロールに付着した金属屑等の付着物を除去する必要がある。この金属屑等の付着物の除去には、例えばブラシロールが用いられる。

ブラシロールは、圧延ロールの表面にブラシ用毛材を押し当てた状態で高速回転することで、圧延ロールの表面を研磨する。ブラシ用毛材は、例えばナイロン６やナイロン６６、ナイロン６１２、ナイロン１２等の熱可塑性樹脂よりなるフィラメントに研磨材粒子を混入してつくられる。混入される研磨材粒子としては、例えば炭化ケイ素や酸化アルミニウム等が一般的に用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平７−１０９６２０号公報

研磨材粒子として炭化ケイ素や酸化アルミニウムを用いると、これらは硬度が大きく圧延ロールに付着した金属屑等の付着物を良好に削り落とすため、圧延ロールに対する優れた研磨力を発揮する。しかし、研磨力が強すぎるために、圧延ロール自体も削られてしまって圧延ロールが過度に磨耗してしまうという課題がある。

本発明は、上記した課題に着目してなされたもので、適度な研磨力を有し、かつ、圧延ロールの磨耗を極力抑えることができるブラシ用毛材およびブラシロールを提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、金属板を圧延する圧延ロールを研磨するためのブラシロールに用いられるブラシ用毛材であって、研磨材粒子を含有した熱可塑性樹脂製の１又は複数のモノフィラメントを含み、前記研磨剤粒子の硬さが前記圧延ロールの硬さよりも小さくかつ前記金属板の硬さよりも大きいブラシ用毛材によって達成される。

上記構成のブラシ用毛材においては、前記研磨剤粒子が、鉄製または非鉄金属製の粒子により構成されていることが好ましく、その中でも、スチールグリットにより構成されていることがさらに好ましい。

なお、前記研磨剤粒子は、少なくとも糠類およびフェノール樹脂を含む混合物を焼成してなる多孔性炭素粒子により構成されていてもよい。

また、上記構成のブラシ用毛材においては、前記研磨剤粒子の硬さが、ビッカース硬さでＨＶ８０〜６４０の範囲であることが好ましい。

本発明の前記目的は、上記構成のブラシ用毛材を備えたブラシロールによっても達成される。

本発明に係るブラシ用毛材およびブラシロールによると、適度な研磨力を有し、かつ、圧延ロールの磨耗を極力抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るブラシ用毛材の構成を示す斜視図である。ブラッシング部材の一例を示す斜視図である。ブラシロールの概略構成を示す正面図であるブラシロールの一使用例を示す説明図である。ブラシロールの他の使用例を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係るブラシ用毛材の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るブラシ毛材１を示している。また、図２は、本発明の一実施形態に係るブラシ毛材１を用いたブラシロール用のブラッシング部材の一例（ブラシディスク１０）を示している。ブラシディスク１０は、円盤状のディスク１１の周縁部に複数のブラシ毛材１が密に植設されている。ブラシ毛材１を、ディスク１１の外周面に穿設された穴（図示せず）に通し、Ｕ字状に折り曲げた後、その折り曲げ基部を金属線（図示せず）などにより緊締することで、複数のブラシ毛材１がディスク１１の周縁部に固定される。このディスク１１をブラシロールのシャフト１２に一体回転するように複数取り付けることで、図３に示すようなブラシロールＢが形成される。ブラシロールＢは、鉄やアルミニウム等の金属板Ｓを圧延するための圧延機のワークロールＲの表面を研磨したり（図４を参照）、ワークロールＲのバックアップロールＢＵの表面を研磨したり（図５を参照）するのに用いられる。なお、以下では、ワークロールＲとバックアップロールＢＵとを合わせて圧延ロールともいう。

本実施形態のブラシ用毛材１は、図１に示すように、１つ又は複数の断面視円形状のモノフィラメント２から構成されている。図１に示すブラシ用毛材１では、複数本（図示例では７本）のモノフィラメント２によって芯糸を構成し、この芯糸の外周をカバーリング糸３でカバーリングしてブラシ用毛材１を構成しているが、１本のモノフィラメント２で構成した芯糸にカバーリング糸３でカバーリングしてブラシ用毛材１を構成してもよい。また、芯糸（１つ又は複数のモノフィラメント２）の外周をカバーリング糸３でカバーリングすることなくブラシ用毛材１を構成するようにしてもよい。モノフィラメント２の直径は特に限定されるものではないが、１本のモノフィラメント２により芯糸を構成する場合は、その直径を０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとすることが好ましい。モノフィラメント２の直径が、上記範囲未満の場合には、モノフィラメント２の毛腰が弱いためにブラシ用毛材１の研磨力が小さくなるおそれがある一方で、上記範囲を超える場合には、モノフィラメント２の毛腰が強いために硬く曲げにくくなり、例えはディスク１１などに対するブラシ用毛材１の植毛が困難になるおそれがあるからである。なお、複数本のモノフィラメント２によって芯糸を構成する場合は、全体として芯糸の直径が０．４ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように各モノフィラメント２の直径を設定することが好ましい。

モノフィラメント２の材質としては、例えばポリエステルやポリアミド、ポリオレフィンなど熱可塑性樹脂を挙げることができる。ポリアミドの具体例としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１２などを挙げることができ、ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などを挙げることができる。

カバーリング糸３は、例えばナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンなどの合成樹脂製の極細の複数のモノフィラメントヤーン４からなるマルチフィラメントヤーンを、例えば芯糸（１つ又は複数のモノフィラメント２）の外周に螺旋状に巻き付けて合成樹脂製の接着剤で固めることで、芯糸（１つ又は複数のモノフィラメント２）の外周をカバーリングしている。なお、このカバーリング糸３は、１本のモノフィラメントヤーンを芯糸（１つ又は複数のモノフィラメント２）の外周に螺旋状に巻き付けてもよいし、また、マルチフィラメントヤーンを組紐状に編み込んだ状態で芯糸の外周に巻き付けることもできる。また、その他にも、芯糸を複数のモノフィラメント２から構成する場合は、図６に示すように、各モノフィラメント２をカバーリング糸３でカバーリングしておき、このカバーリング糸３でカバーリングされた各モノフィラメント２を複数本（図示例では３本）束ねた状態にして、さらにそれをカバーリング糸３でカバーリングするように構成することもできる。

モノフィラメント２は、研磨材粒子（図示せず）を含有している。本実施形態では、モノフィラメント２に含有される研磨材粒子は、その硬さが、ブラシ用毛材１（ブラシロールＢ）による研磨対象の圧延ロール（ワークロールＲまたはバックアップロールＢＵ）の硬さよりも小さく、かつ、圧延ロールによる圧延対象の金属板Ｓの硬さよりも大きいことを特徴としている。

研磨材粒子の硬さが、まず、圧延対象の金属板Ｓの硬さよりも大きいことで、ブラシ用毛材１は、圧延ロールに付着した金属板Ｓの金属屑を圧延ロール表面から削り取ることが可能であり、圧延ロールに対して優れた研磨力を発揮する。加えて、研磨材粒子の硬さが研磨対象の圧延ロールの硬さよりも小さいために、ブラシ用毛材１により圧延ロール自体を削ってしまうことを抑制することが可能であり、圧延ロールが過度に磨耗してしまうことを効果的に防止できる。このように、本実施形態のブラシ用毛材１は、上記硬さの研磨材粒子を含有することで、圧延ロールに対して良好な研磨性能を有し、圧延ロールの表面性状を均一かつ平滑にできるとともに、圧延ロール自体の磨耗量を効果的に抑制することができる。

研磨材粒子、圧延ロールおよび金属板Ｓの硬さは、例えばビッカース硬さ試験（ＪＩＳＺ２２４４）で測定して得られるビッカース硬さを用いて比較することができる。金属板Ｓの硬さとしては、材質が例えばアルミニウムである場合には、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ８０程度である。また、材質が例えば鉄である場合には、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ２００〜５００程度である。また、材質がステンレス鋼である場合には、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ２００〜３００程度である。一方で、圧延ロールの硬さとしては、材質が一般的に用いられる高炭素クロム鋼系である場合には、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ６００〜９００程度である。また、材質がハイス鋼である場合には、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ５５０〜７５０程度である。よって、研磨材粒子の硬さとしては、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さでＨｖ８０〜６４０の範囲であることが好ましく、Ｈｖ１００〜６００の範囲がより好ましい。なお、研磨材粒子、圧延ロールおよび金属板Ｓの硬さの比較は、１ｋｇｆの押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さで比較しているが、測定条件が同じであれば、ビッカース硬さでも、１ｋｇｆとは異なる押込荷重Ｆを与えた際のビッカース硬さで比較してもよい。また、硬さを示す指標はビッカース硬さ以外にも種々あり、研磨材粒子、圧延ロールおよび金属板Ｓの硬さを、ロックウエル硬さ試験（ＪＩＳＺ２２４５）、ブリネル硬さ試験（ＪＩＳＺ２２４３）、ショア硬さ計（ＪＩＳＺ２２４６）などで測定して得られるロックウエル硬さ、ブリネル硬さ、ショア硬さなどを用いて比較してもよいし、測定により得られたロックウエル硬さ、ブリネル硬さ、ショア硬さなどを硬さ換算表（例えばＳＡＥＪ４１７）や換算式などを用いてビッカース硬さに換算して比較することもできる。

上述した硬さを有する研磨材粒子としては、例えば、例えば鉄製の粒子や、鋼や特殊鋼などの非鉄金属製の粒子を例示することができ、その中でも特に、少なくとも１つの鋭角を有しているスチールグリットを好ましく例示することができる。スチールグリットは、焼き入れされた硬度の高い多角形粒子であり、スチールグリットとしては、例えば、ＩＫＫショット株式会社製の「ＴＧ−２０」を好適に挙げることができる。このスチールグリッドの硬さは、ビッカース硬さで概ねＨｖ４５０である。なお、圧延ロールの硬さよりも小さく金属板Ｓの硬さよりも大きい硬さを有する材料であれば、鋭角を有する形状のものであれば、金属ワイヤーを切断した例えばスチールカットワイヤやステンレスカットワイヤーなどを用いてもよく、鋭角のない球形状のものであれば、鉄や鋼の球状粒子、例えばスチールショットやスチールビーズ、ステンレスショット、ステンレスビーズなどを用いてもよい。

その他にも、上述した硬さを有する研磨材粒子としては、少なくとも糠類およびフェノール樹脂を含む混合物を焼成してなる多孔性炭素粒子を例示することができる。この多孔性炭素粒子は、脱脂した米糠や麩などの糠類およびフェノール樹脂の混合物に適量の糊料入り水溶液または水を加えて混練したものを、真空中または不活性ガス中で炭化焼成した後、冷却・粉砕分級することによって製造することができ、例えば、三和油脂株式会社製の「ＲＢセラミックス粉体（ＲＢＣ粉体）」を好適に挙げることができる。このＲＢＣ粉体の硬さは、ビッカース硬さで概ねＨｖ４４０である。

研磨材粒子の大きさ（粒径）は、研磨材粒度ＪＩＳＲ６００１に規定される砥粒番号で＃３６〜＃３０００の範囲にあることが好ましく、＃１５０〜＃１０００の範囲にあることが特に好ましい。

モノフィラメント２における熱可塑性樹脂に対する研磨材粒子の添加量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、例えばスチールグリットを例に挙げると、２０重量部〜６０重量部の範囲にあることが好ましく、４０重量部〜５０重量部の範囲にあることがより好ましい。研磨材粒子の添加量が上記範囲未満の場合には、ブラシ用毛材１の研磨力が不十分となるおそれがある一方で、上記範囲を超える場合には、モノフィラメント２の強度が低下し、ブラシ用毛材１の折損耐久性が低下するおそれがあるからである。なお、研磨材粒子以外にも、劣化防止剤などを熱可塑性樹脂に適宜添加することができる。

上記した研磨材粒子が含有したモノフィラメント２を製造するには、従来公知の紡糸方法と同様であり、熱可塑性樹脂と研磨材粒子とを混合し、この混合物を溶融紡糸機に供して溶融紡出した後、冷却し、さらに必要に応じて延伸することによって製造することができる。

上記構成のブラシ用毛材１およびブラシ用毛材１を用いたブラシロールＢによると、モノフィラメント２に含有される研磨材粒子の硬さが、圧延ロールによる圧延対象の金属板Ｓの硬さよりも大きいので、まず、ブラシ用毛材１は、圧延ロールに付着した金属板Ｓの金属屑を圧延ロール表面から良好に削り取ることができる。よって、圧延ロールに対して優れた研磨力を発揮する。さらに、モノフィラメント２に含有される研磨材粒子の硬さが研磨対象の圧延ロールの硬さよりも小さいので、ブラシ用毛材１により圧延ロール自体を削ってしまうことを抑制することができる。よって、圧延ロールがブラシ用毛材１により過度に磨耗してしまうことを効果的に防止できる。このように、本実施形態のブラシ用毛材１およびブラシロールＢは、適度な硬さの研磨材粒子をモノフィラメント２が含有することで、圧延ロールに対して良好な研磨性能を有し、圧延ロールの表面性状を均一かつ平滑にできるとともに、圧延ロール自体の磨耗量を効果的に抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、モノフィラメント２の断面視形状は、円形状以外にも、楕円形状や三角形状、矩形状、その他の異形状に形成することができる。

以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
材質がナイロン６であり、直径が２．５ｍｍであり、研磨材粒子として粒度が４６メッシュのスチールグリットが混入されたモノフィラメント２を１本用意し、この１本のモノフィラメント２に対して、材質がナイロン６であり、直径が０．０２ｍｍである約９４０本のカバーリング糸３を４ｍｍピッチでＳ巻方向に巻いた後、Ｚ巻方向にも４ｍｍピッチで巻いてカバーリングした。そして、熱処理炉において、モノフィラメント２の外周に巻かれたカバーリング糸３を加熱し、カバーリング糸３をモノフィラメント２に接着させてブラシ用毛材１を作製した。

以上のように作製したブラシ用毛材１を、ディスクに植設し、このディスクを１１枚重ねてブラシロールＢを作製した。なお、各ディスクは外周縁に等間隔で４６個の穴が形成されており、１穴に１０本のブラシ用毛材１が植設されている。また、ブラシロールＢの外径は、φ３２０ｍｍとなっている。

（比較例１）
研磨材粒子としてスチールグリットに変えて炭化ケイ素をモノフィラメント２に混入した以外は、上記実施例１と同じ手順でブラシロールＢを作製した。

以上のように作製した実施例１及び比較例１のブラシロールＢを用いて、以下の条件で研磨試験１，２を行い、その研磨量を測定した。研削試験１では、圧延機の圧延ロールの素材として一般的に用いられる鋼材（ＨＡＰ４０（日立金属工具鋼社製））を板状としたものを用意し、その表面に、市販されているスプレー塗料を塗布して付着物を形成した。この表面に付着物が形成された鋼材の表面を、ブラシ回転数９００ｒｐｍ、圧下量１ｍｍ（ブラシロールＢの外周の１点が鋼材の表面に接触してから１ｍｍ押し付けた状態）の条件で、３０℃の温水をスプレーしながら５秒間研磨し、付着物の研磨量を測定した。研削試験２では、研磨試験１で用いたものと同じ板状の鋼材（ＨＡＰ４０（日立金属工具鋼社製））の表面を、研磨試験１と研磨時間以外は同条件、つまりはブラシ回転数９００ｒｐｍ、圧下量１ｍｍで、３０℃の温水をスプレーしながら３００秒間研磨し、鋼材の研磨量を測定した。測定結果を表１に示す。なお、研磨試験１において、付着物の研磨量は、まず、付着物を表面に形成する前の鋼材の重量を測定した後、表面に付着物を形成した鋼材の重量を測定することで、その重量差により、研磨前の付着物の単位面積あたりの重量ｇ／ｍ^２を測定する。その後、研磨後の付着物付きの鋼材の重量を測定し、鋼材のみの重量との重量差により、研磨後の付着物の単位面積あたりの重量ｇ／ｍ^２を測定する。そして、研磨前後の付着物の単位面積あたりの重量ｇ／ｍ^２を比較することで、付着物の研磨量を測定することができる。また、研磨試験２において、鋼材の研磨量は、研磨前の鋼材の重量を測定した後、研磨後の重量を測定し、研磨前後の鋼材の単位面積あたりの重量ｇ／ｍ^２を比較することで、鋼材の研磨量を測定することができる。

表１から明らかなように、実施例１のスチールグリットをモノフィラメント２に混入したブラシ用毛材を備えたブラシロールＢでは、比較例１の炭化ケイ素をモノフィラメント２に混入したブラシ用毛材を備えたブラシロールＢと比べて、鋼材（圧延ロール）の表面に付着した付着物の除去性について、同等以上に付着物を除去できることが確認された。一方で、鋼材（圧延ロール）の表面の研削性については、比較例１のブラシロールＢでは鋼材（圧延ロール）の表面を過度に研削しているが、実施例１のブラシロールＢでは鋼材（圧延ロール）をほとんど研削しないことが確認された。よって、実施例１のスチールグリットをモノフィラメント２に混入したブラシ用毛材を備えたブラシロールＢでは、適度な研磨力を有するため、鋼材（圧延ロール）の表面に付着した付着物を良好に除去できるとともに、鋼材（圧延ロール）についてはほとんど研削しないため、圧延ロールの磨耗を極力抑えることが可能である。

１ブラシ用毛材
２モノフィラメント
Ｂブラシロール
Ｓ金属板
Ｒワークロール
ＢＵバックアップロール

本発明の前記目的は、金属板を圧延する圧延ロールを研磨するためのブラシロールに用いられるブラシ用毛材であって、研磨材粒子を含有した熱可塑性樹脂製の１又は複数のモノフィラメントを含み、前記研磨剤粒子のビッカース硬さが前記圧延ロールのビッカース硬さよりも小さくかつ前記金属板のビッカース硬さよりも大きく、前記研磨剤粒子のビッカース硬さがＨＶ８０〜４５０の範囲であるブラシ用毛材によって達成される。

Claims

金属板を圧延する圧延ロールを研磨するためのブラシロールに用いられるブラシ用毛材であって、
研磨材粒子を含有した熱可塑性樹脂製の１又は複数のモノフィラメントを含み、
前記研磨剤粒子は、硬さが前記圧延ロールの硬さよりも小さくかつ前記金属板の硬さよりも大きいブラシ用毛材。
前記研磨剤粒子が、鉄製または非鉄金属製の粒子により構成されている請求項１に記載のブラシ用毛材。
前記研磨剤粒子が、スチールグリットにより構成されている請求項２に記載のブラシ用毛材。
前記研磨剤粒子の硬さが、ビッカース硬さでＨＶ８０〜６４０の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載のブラシ用毛材。
請求項１〜４のいずれかに記載のブラシ用毛材を備えたブラシロール。