JP2587740B2

JP2587740B2 - ディスクロールとその製造方法

Info

Publication number: JP2587740B2
Application number: JP3292519A
Authority: JP
Inventors: 進青木; 正明芦澤
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH0599574A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板ガラス、ステンレ
ス、鋼、銅、黄銅などの薄板の連続熱処理工程に使用さ
れるディスクロールに係るもので、特に優れた耐熱性、
耐摩耗性および適度の大きさの摩擦係数を兼ね備えたデ
ィスクロールとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、板ガラスあるいはステンレス、鋼
などの薄板の調質、熱処理工程では、連続焼鈍設備の加
熱炉が使われる。これに接続するブライドル装置のロー
ルやトラッキング装置用のステアリングロールは、焼鈍
炉の熱の影響を受けると共に、連続焼鈍炉内で加熱され
たストリップ（薄板）の熱膨張による装置の入口側、出
口側との張力の急激な変化を調整して、連続炉内でのス
トリップのズレをセンタリングし、ストリップをスリッ
プしないで確実に搬送するため、優れた耐熱性と適度の
摩擦係数をもつことが必要である。

【０００３】また、ストリップとの摩擦によるロールの
減りによる取り替え頻度を少なくするために、優れた耐
摩耗性が要求される。即ち、上記熱処理用ロールには、
少なくとも耐熱性、耐摩耗性および適度の大きさの摩擦
係数を兼ね備えたものが条件となる。

【０００４】これまで、上記条件を満足させる目的で、
各種のロールが提案され、実用化されている。その１つ
として、石綿ジョイントシートの耐熱性を利用し、これ
を環状に打ち抜き、ロールのディスク素材としたもの
が、特公昭５８−５８４１５号に開示されている。これ
に使われる石綿ジョイントシートは、日本工業規格（Ｊ
ＩＳ）Ｒ３４５３に規定されているように、石綿繊維が
重量比で６５％以上と１０％以上のゴムと加硫剤、その
他の配合物または充填材を混和し、緻密で均質な厚紙状
に加熱圧縮したものである。

【０００５】また、石綿繊維を使用するものとしては、
石綿繊維に有機質または無機質の接着剤を少量配合し
て、水中に分散したものを抄き上げたのち、乾燥した抄
造石綿板を環状に打ち抜き、ロールのディスク材とした
ものが特公昭４９−２４２５４号公報に開示されてい
る。

【０００６】また、石綿繊維とウォラストナイト繊維に
有機質または無機質の結合材を配合して、水中に分散し
たものを抄き上げたのち、乾燥した石綿板を環状に打ち
抜き、ロールのディスク材としたものが特公昭５６−７
９８４号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
挙げたディスクロールにあっては、いずれもディスク材
を形成している主成分が石綿繊維（クリソタイル・アス
ベスト）であるため、ロールシャフトに嵌挿して圧縮固
定したあとのロール表面切削仕上げ加工時に、削り取ら
れた石綿繊維の粉塵が空中に飛散する。また、連続焼鈍
設備のロールとして使われているとき、ロール表面はス
トリップと常に接触しているため摩耗し、空中に石綿繊
維の粉塵が飛散する。このような粉塵を作業員が吸い込
むと、健康上の障害を引き起こす問題がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上述のような現状を背景に、
石綿繊維を全く使用しないで、従来のロール以上に優れ
た耐熱性、耐摩耗性および適度の大きさの摩擦係数を兼
ね備えたディスクロールとその製造方法を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、石
綿繊維以外のショットを有しない無機繊維またはこの無
機繊維と有機繊維２０〜４３重量％で、有機繊維は１０
重量％以下、ゴム１０〜３０重量％にゴム薬品およびフ
ルボ酸を含む充填材を加えた混合組成物を加熱圧縮して
なるシートを打ち抜いたものがディスク素材とされてい
ることを要旨としている。本願の第２の発明は、石綿繊
維以外のショットを有しない無機繊維またはこの無機繊
維と有機繊維２０〜４３重量％で、有機繊維は１０重量
％以下、ゴム１０〜３０重量％にゴム薬品およびフルボ
酸を含む充填材を加えた混合組成物をシート状に加熱圧
縮したあと、ディスクに打ち抜き加工し、これを約２０
０℃で焼成し、その焼成ディスクを１２０度または９０
度ずつ繊維方向を１枚毎にずらせて多数をシャフトに嵌
挿し、圧縮固定することを要旨としている。

【００１０】

【作用】上記混合組成物によれば、所望とする耐熱性、
耐摩耗性および適度の摩擦係数を兼ね備えたディスクロ
ールが構成される。また、硬いショット（粒）をもたな
い無機繊維および有機繊維を使用しているので、ストリ
ップ表面を傷つけるおそれがない。

【００１１】

【実施例】本発明で使用する石綿繊維を除くショットを
有しない無機繊維、有機繊維、ゴム、充填材等、各配合
物の詳細を下記に示す。性の向上に効果がある。

【００１２】（１）無機繊維：ガラス繊維、カーボン繊
維、セラミックファイバー、ロックウール、チタン酸カ
リファイバー、チラノ繊維、ウイスカー等で、ショット
（粒）のないもの。

【００１３】（２）有機繊維：アラミド繊維、ポリベン
ゾイミダゾール繊維（ＰＢＩ）、パルプ等があり、２０
０℃以上で繊維のちぢれ収縮を起こさないものが好まし
い。また、前記繊維は２種以上を組み合わせ使用するの
が好ましい。上記無機繊維および有機繊維の総繊維量は
２０〜８０重量％の範囲（無機繊維１０重量％以上、有
機繊維１０重量％以下）がよく、これ以上では焼成（約
２００℃）時、焼失したり劣化したりする繊維素材が多
くなり、ロールが粗になり、脆くなる等の不都合が生じ
る。また、少なすぎると、無機繊維との絡み合いなどの
無機繊維単独使用上の欠点（無機繊維は剛直で繊維同士
の絡み合いが悪い）が発現し、ロールは硬く、脆くなる
等の不都合が生じる。

【００１４】（３）ゴム：ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＮＲ、ＥＰ
ＤＭ等があり、２種以上を組み合わせてもよい。また、
硫黄加硫、無硫黄加硫のいずれでもよいが、無硫黄加硫
が好ましい。配合割合は１０〜３０重量％で、強固な結
合を得るための望ましい範囲である。これより少ない
と、ディスクが脆くなり、これより多すぎると耐熱性に
劣る。

【００１５】（４）充填材：フルボ酸を多く含む本山木
節、原木節、伊賀木節粘土が好ましい。これらの粘土を
用いると、ディスク焼成時に焼き締り、繊維質とゴム、
充填材が強く結合する。このため実用状態でロールディ
スクにクラックが入らない。なお、木節粘土中のフルボ
酸は腐植化過程の初期生成物で、腐植化の過程でフルボ
酸の一部が酸素の離脱と共に腐植酸に移行するものであ
る。

【００１６】次に、本発明の具体的実施例を比較例と共
に下記に示す。

【００１７】［実施例１］カーボン繊維１０重量％、ガ
ラス繊維９重量％、アラミド繊維８重量％を高速開綿機
で５分開綿したものに、ＳＢＲ１１重量％、ＮＲ２重量
％をゴム素練りロールでよく練り合わせたものを厚さ
０．４mmに薄出し、トルエン中で２４時間浸漬して膨潤
させてゴム薬品を均一に攪拌混合してゴム糊状にしたも
のと、本山木節粘土３２重量％、カオリンクレー２４重
量％とを攪拌槽に投入し、１５分攪拌混合した。

【００１８】次にこれを密閉缶に移し、２５℃の養生室
で２４時間養生冷却し、この混合物を１３０℃の熱ロー
ルと３０℃の冷ロールからなるカレンダーロールにて厚
さ３．０mmの密度１．９ｇ／cm³のシートを作り、これ
を外径３００mm、内径２００mmのドーナツ型に打ち抜
き、窒素ガスを満たした２００℃に制御された炉にて６
０分焼成してディスクとした。

【００１９】上記焼成ディスクを用いて、図１に示すブ
ライドル装置用ロールを作った。同図中、１は焼成ディ
スク、２はシャフト、２’は冷却水孔、３はリテーナー
リング、４はロックナットである。なお、ディスク１
は、その繊維方向を一枚毎に９０度ずつ向きを変えなが
ら６４枚嵌挿し、締め付けリングを介して１４Tonの力
で圧縮した。同様にロールシャフト一杯まで（１２００
mm）ディスク嵌挿圧縮を繰り返し、最後にロックナット
で固定した。これを長尺旋盤と研削盤で外径を２９６mm
に平滑に仕上げ、密度２．０９ｇ／cm³のブライドルロ
ールを製作した。

【００２０】［実施例２〜３］実施例１と同様に製作し
た。素材の配合を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】［比較例１］石綿繊維４８重量％、ワラス
トナイト５０重量％、澱粉２重量％をその５０倍の水中
に均一に分散し、丸網式抄造機を用いて抄き上げ、１２
０℃の乾燥機で含水量が５％以下になるまで乾燥し、厚
さ３．０mm、密度０．９５ｇ／cm³の石綿板を得た。こ
れを実施例１と同様な手段にてシャフトに嵌挿固定し、
外径を２９６mmに仕上げ、密度１．４ｇ／cm³のブライ
ドルロールを製作した。

【００２３】［比較例２］特公昭５８−５８４１５号公
報記載の方法に基づいて製作したロールである。上記実
施例１〜３および比較例１〜２のロールを、図２に示す
摩耗試験機にてかけたときの摩耗量および発塵テスト結
果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】なお、図２において、Ａは供試ロール、５
は鋼帯、６は重錘、７はベルト、８はモータ、９は粉塵
捕集器、１０はサーモカップルである。

【００２６】発塵テスト：石綿粉塵の発生量は昭和５１
年７月１８日基発第３８３号（特化則第６条第１項の規
定による認定の基準）により、ロールから５０cmの距離
に粉塵捕集用サンプルヘッドを周辺３箇所に設置して行
った。

【００２７】捕集方法：柴田科学製アスベスト用サンプ
ルホルダーおよび同１Ｐ−２０型吸引ポンプ、ミリポア
製ＡＡＷＧ−０２５００フィルター、吸引量５リットル
／分、吸引時間３０分、吸引空気量１５０リットルで発
生する石綿粉塵を捕集し、日本石綿協会（室内環境など
における石綿粉塵濃度測定法）に準じて石綿粉塵発生量
を測定した。石綿粉塵の分析および計数条件を表３に示
す。

【００２８】

【表３】

【００２９】ここで、本発明の具体的評価を下記に挙げ
る。

【００３０】耐衛生性：石綿繊維の衛生上の問題が解消
される。石綿繊維はロール成形後に切削や研削の仕上げ
工程を経て所定の外径寸法に仕上げられるが、石綿繊維
は鉄鋼より抗張力が強いため、研削後も切断されない一
部の石綿繊維が残り、ロール表面にヒゲのように飛び出
した状態にある。これが使用中にストリップと擦られて
いるうちに切断されて空中に浮遊してしまう。これを作
業員が吸入し、衛生上、健康上の障害を引き起こす。こ
れに対し、本発明では、石綿繊維に代って、無機繊維、
有機繊維を使用しているので、作業員の健康上の問題は
起こらない。

【００３１】対ストリップアタック性：石綿繊維は天然
の蛇絞岩の中に層状に存在している。これを掘り出して
ミルで粉砕開綿しているために母岩が混入している。そ
れがため、この母岩が石綿ロールディスクの表面に出て
くると、これがストリップ表面をこすり傷つける。本発
明では、石綿繊維以外で硬いショット（粒）を有しない
無機繊維や有機繊維を使用しているので、ストリップ表
面を傷つけない。

【００３２】耐摩耗性：２００℃以下の窒素ガスなどの
不活性雰囲気で、ゴムを酸化劣化させないように架橋反
応を促進してエボナイト化し、強固な結合体を形成す
る。表面硬度を大きくした方が耐摩耗性が良い。

【００３３】耐クラック性：無機繊維と充填材の配合量
から好ましい分布状態（空隙率、空隙状態）を調整する
ことにより、加熱による収縮歪を吸収できる。ディスク
材は前述した抄造方法にしろ、石綿ジョイントシートの
ようにカレンダリング方法にしても、繊維は一方向（石
綿板やジョイントシートの長手方向）により多く配合し
ている。それがため、繊維やゴムに温度が加わって劣化
が始まると、環状に打ち抜かれたディスクの全方向に平
均に収縮が生じるのではなく、繊維が配向してない方向
の収縮が大きく現われる。これは、繊維配向の多い方向
は繊維自体が収縮を抑えていることによるものであり、
繊維が並んでいるだけで繊維が配向してない方向では、
ゴムの劣化をもろに受け、収縮が大きくなるためであ
る。

【００３４】しかし、ディスクを１２０度または９０度
ずつ繊維方向を１枚毎にずらせてシャフトに嵌挿してお
くと、互いに隣り同士の収縮を干渉し合い、加熱収縮が
少なくなると共に全周にわたって均一な収縮となるため
に、部分的なクラック発生に至らない。また、ディスク
素材を焼成し、ゴムの架橋密度を高めて、強固な結合と
なし、余剰なゴム薬品や繊維処理剤等の低温分解物を飛
ばして脱気したあと、シャフトに嵌挿したものは、高温
使用時におけるディスク材の熱収縮はなくなり、耐クラ
ク性の向上に効果がある。従来技術におけるシャフト挿
入法では、ロールは加熱により真円度が悪くなり、スト
リップとの接触がロール回転により強くこすられたり、
弱くこすられたりしながら摩耗していく。このため摩耗
量が大きくなるものである。また適当な均一な摩擦係数
が得られない。

【００３５】実用テスト：実用テストとして、実施例１
のディスクロールをステンレス薄板の連続焼鈍炉に接続
するブライドル装置用ロールに約１ヶ月間使用したが、
亀裂発生は見られず、摩耗量も従来の石綿繊維を用いた
ロールの約１／２であることが確認された。もちろん装
置周辺における空気中に健康上の障害となる石綿粉塵は
全く検出されなかった。また、実用テストに使用したロ
ールはクラックが発生してないので、表面を約１mm再研
摩し、再度使用に供することができた。

【００３６】なお、上記各実施例では、石綿繊維を除く
ショットを有しない無機繊維に有機繊維を併用した例を
示したが、ディスクロールの用途に応じ有機繊維を省い
てもよい。また、前記混合組成物をシート状に加熱圧縮
したあとディスクに打ち抜いたものを、焼成しないでシ
ャフトに嵌挿し、圧縮固定して表面研削するようにして
もよい。

【００３７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
石綿繊維を使用することなく、従来のロール以上に優れ
た耐熱性、耐摩耗性、適度の大きさの摩擦係数を兼ね備
えたディスクロールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すディスクロールの断面
図である。

【図２】摩擦試験機の側面図である。

【符号の説明】

１ディスク２シャフト２’ 冷却水孔３リテーナーリング４ロックナット５鋼帯６重錘７ベルト８モータ９サーモカップルＡディスクロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２１Ｄ 9/56 １０１Ｃ０４Ｂ 35/80 Ｋ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】石綿繊維を除くショットを有しない無機
繊維またはこの無機繊維と有機繊維２０〜４３重量％
で、有機繊維は１０重量％以下、ゴム１０〜３０重量％
にゴム薬品およびフルボ酸を含む充填材を加えた混合組
成物を加熱圧縮してなるシートを打ち抜いたものがディ
スク素材とされていることを特徴とするディスクロー
ル。
【請求項２】石綿繊維を除くショットを有しない無機
繊維またはこの無機繊維と有機繊維２０〜４３重量％
で、有機繊維は１０重量％以下、ゴム１０〜３０重量％
にゴム薬品およびフルボ酸を含む充填材を加えた混合組
成物をシート状に加熱圧縮したあと、ディスクに打ち抜
き加工し、これを約２００℃で焼成し、その焼成ディス
クを１２０度または９０度ずつ繊維方向を１枚毎にずら
せて多数をシャフトに嵌挿し、圧縮固定して表面研削す
ることを特徴とするディスクロールの製造方法。