JPS5858307B2 - デイスクロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスクロールに関するものである。

板ガラス製造工程及びステンレス鋼、銅、黄銅の薄板も
しくは管の熱処理工程において、その半製品又は被処理
物を搬送するためのロールとして、いわゆるアスベスト
ロールが普通使用されている。

アスベストロールは、厚さ６％程度の石綿板をディスク
状に打抜いた後、回転軸である鋼などの金属棒に所定の
厚さになるまで重ねて嵌装し、更に回転軸方向に圧縮し
て緻密構造とした後、その表面を旋盤などで研削して表
面仕上をしたものであり、これが一般的にはディスクロ
ールと呼ばれる形式のロールである。

上記用途におけるディスクロールは、常時数百度から１
０００’Ｃ以上に加熱されるという苛酷な温度条件下に
置かれるため、ロール素材には高度の耐熱性が要求され
る。

ところがアスベストロールのディスク素材である石綿板
の耐熱性は一般に上記用途にはやや不十分であった。

これは石綿板を構成する石綿繊維の熱的特性に由来する
ものである。

すなわち、石綿繊維は４００〜８００℃以上に加熱する
と結晶水を放出して収縮を起こし、他方中心部の鉄心軸
は膨張するため、アスベストロールには軸方向の亀裂と
これに直角方向の輪状亀裂が発生する。

これらの亀裂が一度発生すると、高温の炉内ガスが亀裂
内部に浸入するため亀裂は加速度的に生長し、ついには
石綿板が剥離脱落するに至るのである。

また、石綿板と鉄心軸との間に隙間を生じ、これにより
石綿板の一部に凸部が、また一部に陥没が起き段違いと
呼ばれる凹凸がロール表面に発生する。

そしてこのような亀裂、脱落、段違いは、製品例えば板
ガラスの品質を粗悪にし、またガラス板面を不均一に押
圧してしばしばガラスの破損を招来し、薄板金属板の熱
処理においては亀裂、段違い等を生じた石綿板の表面が
軟化した被処理材にプリントされてその表面性状を著し
く粗悪にする。

また薄板金属板の熱処理工程で、たとえばステンレス鋼
板などを処理する場合は、１０００〜１２００℃といっ
た高温での処理が必要であるが、このような高温熱処理
を行う炉内で使用可能な口−ル材料がないため、従来は
比較的炉長の短かい（１２〜１５ｍ）炉を数基設置しそ
れぞれの炉の入側及び出側の低温部に設けたアスベスト
ロールにより被処理材を支持するカテナリー型炉を用い
る必要があった。

この場合、各炉間で被処理材が外気に暴露されるため、
被処理材の酸化スケール等がビルドアップし、被処理材
の表面に傷を付けたり脱スケール性の悪いスケールを生
成して後工程での脱スケール処理を困難にするなど、品
質管理面での問題も多かった。

また幾つもの小型炉を使用することは、炉内雰囲気の制
御を困難にするばかりでなく、炉内への外気進入の機会
増力口及び炉間に於ける被処理材の温度低下により熱効
率低下が避けられないなど、省エネルギーの観点からも
好ましくない。

また石綿の粉塵は人体に有害であるから、アスベストロ
ールは切削時及び使用時の取扱いに注意を要するという
欠点もある。

本発明は、上述のような現状を背景として、耐熱性、耐
摩耗性に優れしかも被処理材料の表面に傷を付けること
のない、従来のアスベストロール以上にすぐれたディス
クロールを提供することを目的として行なわれた研究の
結果完成されたものである。

本発明により提供されたディスクロールは、直径が１栢
以下で厚さが１００μ以下の薄片状バーミキュライトに
該バーミキュライトに対して４０〜２３０重量多のウオ
ラストナイト繊維または（および）１０〜１００重量袈
のセラミック繊維を混合したものを抄造してなる配向し
たバーミキュライト薄片を含有するシートをディスクの
素材とするものである。

上記本発明のディスクロールのディスク素材は本発明者
らによって完成された高耐熱性シートであるが、そのデ
ィスク素材としてのすぐれた性質も本発明者らにより初
めて見いだされたものであるＯ 以下、バーミキュライトを原料とするこの特異なシート
について詳述する。

バーミキュライトはスフメタイト、クロライド、マイカ
等と類似した結晶構造をもつ含水ケイ酸塩鉱物であるが
、その構造中、層間に多量の層間水をもっており、急激
な高温加熱処理を受けた場合、層間水が急激に飛散する
ため層間が押し広げられてアコーディオン状に膨張する
性質がある。

また過酸化水素等の過酸化物による処理を受けた場合に
は層間で反応が起こり、ガスの発生によって層間が押し
広げられ、加熱した場合と同様にアコーディオン状に膨
張する。

このようにして膨張させたバーミキュライトは軽量であ
り、かつ耐火性、断熱性、吸音性等に優れていることか
ら、従来建材、炉材、断熱材等に使用されているか、本
発明のディスクロールの素材シートの抄造原料とする場
合は、これを粉砕して、直径１ｒＩｒｒｎ以下、厚さ１
００μ以下の薄片からなる粉末とする。

通常の方法で膨張処理されたバーミキュライトは層間に
扁平な空隙が出来ているため層間の結合力か比較的弱く
、粉砕によって鱗片状の薄片が容易に得られる。

そしてこの膨張バーミキュライトの粉砕薄片の新しく生
じた扁平な表面は、水に接触した場合の活性がきわめて
太きい。

したがって、例えば膨張バーミキュライトを水中で湿式
粉砕したり乾式粉砕した膨張バーミキュライトを水中に
分散させた後、♂過処理等によって脱水し、乾燥した場
合、薄片相互が強い力で再結合する。

膨張バーミキュライト薄片相互の結合効果は、新しく生
じた薄片表面相互の接触割合か大きい程、すなわち一定
重量の薄片では薄片の厚さが薄い程、また同一方向に配
向されてシート状になる程、よく発揮される。

したがって膨張させたバーミキュライトを粉砕して得ら
れた薄片状バーミキュライト粒子を抄造すると安定なシ
ートを形成し、抄造時の湿潤シートの強度や層間強度、
取扱い性や加工性、更には最終的に得られるシートの機
械的性質は通常の石綿板と同等あるいはそれ以上である
。

そして後に詳述するように、ディスクロールのディスク
素材としてきわめて好ましい特性を持つのである。

薄片状バーミキュライト粒子を原料とするシートは、抄
造に際してウオラストナイト繊維やセラミックファイバ
ー等の繊維材を添加することによって、ディスク素材と
しての性能を一層向上させることができる。

ウオラストナイト繊維は主に米国ニューヨーク州つイス
ボロ市で産出される天然の無機質繊維で、カルシューム
シリケート結晶（ＣａＳｉＯ３）からなるものである。

その化学分析結果及び物性を示すと次のとおりである。

ウオラストナイト繊維はその結晶構造中に結晶水や一酸
化鉄（Ｆｅｄ）を含まないＣａ５ＩＯ３の安定した結晶
からなるため、１０００℃以上になっても、石綿繊維の
ように脱水、酸化、及び結晶化などの構造変化に基づく
収縮を起こしたり、繊維強度を失ったりすることがない
というすぐれた特性を持っている。

しかしながら、この繊維は、繊維とはいうものの非常に
短かく（約２〜３間以下）、また柔軟性がないから、単
なる集合物は粉末に近い性状を持つ。

前記薄片状バーミキュライト粒子にこのウオラストナイ
ト繊維を混合して抄造すると、バーミキュライト粒子の
層間接着が強いために、ウオラストナイト繊維の短繊維
でもバーミキュライト粒子とからみあって、従来の石綿
板と同等以上に層間の接着が良好なものができる。

またこのシートは、バーミキュライト粒子のみから抄造
したシートよりも加工性及び耐熱性においてすぐれた性
質を有する。

このようなウオラストナイト繊維の混合によるシート特
性の向上は、バーミキュライトに対してこの繊維を約４
０％以上混合するとき顕著になるか、約２３０％を超え
る量を混合するときはバーミキュライト粒子が少ないた
め層間接着力が弱くなくなり、抄造が困難になる。

またシートの柔軟性もなくなる。

次に繊維材としてセラミックファイバーヲ用いる場合に
ついて述べる。

ウオラストナイト繊維同様、前記バーミキュライト粒子
にセラミックファイバー例えば結晶質アルミナファイバ
ーあるいはシリカファイバーを混合して抄造すれば、シ
ートの耐熱性がバーミキュライトイト単独の場合よりも
著しく向上する。

バーミキュライト粒子に対する効果的なセラミックファ
イバーの混合割合は１０〜１００％である。

１００％を超える量を混合するときは、耐熱性は良くて
も耐摩耗性が悪いものになってしまう。

なおセラミックファイバー中にはショットと呼ばれる粒
状物が多量に含まれていることがあるが、ショットがデ
ィスクの性能に対して悪影響を及ぼすことは言う迄もな
く、なるべくショット含有量の少ないものを使用するこ
とが望ましい。

上述のようなバーミキュライト粒子又はこれと繊維材料
との混合物を抄造してシート化する際は、抄造性改良の
ために石綿以外の補助材料、例えば木材パルプ、レーヨ
ン繊維等の親水性有機繊維、デンプン、ポリビニルアル
コール、カルボキシメチルセルロース等の結合剤、更に
はアルミナ、シリカ、タルク、ベントナイト、クレー等
の充填材を配合してもよいが、これらは合計量で全抄造
原料の１５多以下にとどめることが望ましい。

抄造は上記諸原料を適量の水に均一に分散させて長網式
又は丸網式抄造機により行えばよい。

シートの厚さは、乾燥後において０．５〜８ｒｒｒｒｒ
Ｌ程度となるようにする。

以上のようにして製造されたディスク素材は、石綿板か
らアスベストロールを製造する場合と同様にしてディス
クロールに加工することかできる。

ディスクロールの使途によっても異なるか、ディスクを
回転軸に嵌装した後の締付圧は５０〜２５０Ｋｇ／ｃｗ
ｔが適当であり、それによってロールのテ゛イスク部分
の嵩密度か１．２〜１８１／ｃｒＡになるようにするこ
とが望ましい。

ディスク部分の研削加工性はきわめて良好であるから、
精度のよい鏡面仕上げが可能である。

本発明によるディスクロールは、いずれも既に述べたよ
うにすぐれた耐熱性と耐摩耗性を有するか、中でも主と
してバーミキュライト粒子からなるディスク素材を用い
たものは表面がソフトでしかも耐摩耗性が優秀なもので
あるから、板ガラス製造装置用に適しており、一方ウオ
ラストナイト繊維やセラミックファイバーを高率配合し
たディスク素材を用いたものは、１０００〜１２５０°
Ｃの高温下に長期使用しても亀裂を生じない程の、特に
高度の耐熱性を有するから、鉄鋼の熱処理用に適してい
る。

本発明によるディスクロールは石綿を全く使用していな
いものであるから、従来のアスベストロールのような環
境衛生上の問題を有しないという有利性を備えているほ
か上述のように優秀な性能を持つものであるから、これ
を用いて前記ステンレス鋼板等の熱処理を行うときは、
被処理材の表面を損傷することなしに、長期間連続して
装置を運転することか可能になる。

また１０００℃以上の高温処理を行う場合も、従来のよ
うにディスクロールの耐熱温度制限から熱効率の悪い、
また炉内雰囲気の制御が困難な、分割並設炉を採用する
必要はなくなり、より合理的な炉の設計が可能になる。

以下本発明の実施例を示す。

実施例 １ 焼成して膨張させた３号バーミキュライトをミラクルミ
ルで乾式粉砕して得られた薄片状バーミキュライト粒子
（直径１胴以下、厚さ１００μ以下）３３％、パルプ４
φ、ウオラストナイト繊維６０％、澱粉３％からなる混
合物を抄造後乾燥して厚さ６胴のシートを得た。

このシートを外径２５５ｍｍ、内径１１５ｒｒｒｒｒＬ
のリング状に打ち抜いたディスク材を鉄製回転軸に多数
嵌装し、１５０Ｋｑ／ｃｒｒｆの面圧になるまで締付け
て固定した。

次いで表面を旋盤で切削して仕上げ、直径２５０閣、長
さ１６７６ｍ、ディスク部分の嵩密度１．７Ｖ／ｃｒｔ
ｌのディスクロールを得た。

これを１２００’Ｃのステンレス鋼板の熱処理炉で５ケ
月間使用したが、亀裂の発生は認められなかった○また
このロールは特に耐摩耗性に優れ、摩耗量は従来のアス
ベストロールのそれの７分のｌであった。

実施例 ２ 実施例１で使用したバーミキュライト粒子６３咎、パル
プ４饅、結晶質アルミナファイバー３０優、澱粉３多か
らなる混合物を抄造する。

抄造後乾燥した厚さ６胴のシートから、実施例１のもの
と同寸法でディスク部分の嵩密度が１．５？／ｃｆｌの
ディスクロールを得た。

これを１２００℃のステンレス鋼板の仕上品の熱処理炉
で５ケ月間使用したか、亀裂の発生は認められなかった
。

またこのロールは耐摩耗性に優れ、摩耗量は従来のアス
ベストロールの５分の１であった。

一方被処理鋼板の表面は使用末期においてもきわめて美
麗であって、ディスクロールに起因する傷はほとんど認
められなかった。

実施例 ３ 第１表に示した原料配合により通常の丸網式抄造機で厚
さ６ｗｒＬの種々のシートを得る。

尚実験層１．７，８および９は比較例である。

「バーミキュライト粒子」は膨張させた３号バーミキュ
ライトをミラクルミルで乾式粉砕して得られたもので、
大きさ１ｍ以下、厚さ１００μ以下である。

得られたシートの物性を第２表に示す。

「加熱による体積変化率」は、５０Ｘ５０ＴｒｒｒｒＬ
の試料を電気炉内で所定の温度に２４時間加熱し冷却す
る前後の体積変化率（ｑＡである。

次にこれらのシートを外径１３０ｍｍ、内径６０閣のリ
ンク状に打ち抜いて作ったディスクから、締付圧１５０
Ｋｆ／ｃｒｒｔで長さ１５０ｍのディスクロールを製
作し、これを電気炉中に１００時間加熱した後放冷した
。

処理後のロールの亀裂の発生状況及び耐摩耗性を第３表
に示す。

「耐摩耗性」は、ディスクロールを１ＯＲ，Ｐ、Ｍで回
転させなからロール表面にステンレス鋼板で線圧８ Ｋ
ｙ／ｃｍの荷重を１時間加えた後のロールの摩耗度を肉
眼で観察して判定した。

なお亀裂の発生しているものは耐摩耗性の試験を行わな
かった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直径が１ｒＩｖｎ以下で厚さが１００μ以下の薄片
   状バーミキュライトに該バーミキュライトに対して４０
   〜２３０重量多のウオラストナイト繊維または（および
   ）１０〜１００重量袈のセラミック繊維を混合したもの
   を抄造してなる配向したバーミキュライト薄片を含有す
   るシートがディスクの素材であることを特徴とするディ
   スクロール。