KR101304122B1

KR101304122B1 - 디스크재, 디스크재용 기재의 제조방법 및 디스크롤

Info

Publication number: KR101304122B1
Application number: KR1020110046949A
Authority: KR
Inventors: 가즈히사 와타나베; 고우지 이와타; 마사아키 나카야마
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-09-05
Also published as: JP2011241920A; US8691356B2; TWI518018B; CN102311010A; US9040139B2; TW201200440A; US20140173901A1; KR20110127614A; US20110287916A1

Abstract

본 발명은, 회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤에 있어서의 상기 디스크재를 형성하기 위한 기재의 제조방법에 있어서, 무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하는 슬러리 원료를 판형으로 성형하고, 건조시키는 디스크재용 기재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

디스크재, 디스크재용 기재의 제조방법 및 디스크롤{DISK AND PROCESS FOR PRODUCING BASE MATERIAL FOR DISK, AND DISK ROLL}

본 발명은, 회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤, 그리고 상기 디스크재 및 디스크재용 기재의 제조방법에 관한 것이다.

예를 들어, 용융로로부터 아래로 흐르는 판유리를 반송하거나, 소둔로에서 가열된 스테인레스판 등의 금속판을 반송하기 위해, 디스크롤이 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 디스크롤(10)은, 회전축이 되는 금속제 샤프트(11)에, 무기 섬유나 무기 충전재를 함유하는 링형의 디스크재(12)를 복수매 끼워 넣어 롤형의 적층물로 하고, 그 적층물의 양단에 배치된 플랜지(13)를 통하여 전체를 가압하여 디스크재(12)에 약간의 압축을 가한 상태로 너트(15)에 의해 고정한 것이며, 디스크재(12)의 외측 둘레면이 반송면으로서 기능한다.

이러한 디스크롤에서는, 디스크재(12)를 끼워 넣는 샤프트(11)가 금속제이기 때문에, 고온에 노출되면 이 샤프트(11)가 열팽창하여 축방향을 따라서 늘어난다. 이 때, 디스크재(12)는 금속에 비해 열팽창률이 낮은 세라믹스제이기 때문에 샤프트(11)의 늘어남을 따라갈 수 없어, 디스크재(12)끼리 박리되어, 디스크 세퍼레이션(디스크재간에 간극이 생기는 현상)이 발생할 우려가 있다. 또, 디스크재의 외측(외측 둘레면)과 내측(내부)의 온도차(열팽창차)에 기인하는 열응력에 의해, 롤 표면(반송면)에 크랙이 발생할 우려가 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 디스크재에 운모 등의 인편(鱗片) 형상물을 배합하는 것이 많이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 즉, 운모는, 매우 얇은 층구조를 이루고 있어, 가열되면 결정수를 방출하여 결정 변태를 일으켜, 그 때 층방향으로 팽창하는 경향이 있다. 이와 같이 운모가 층방향으로 팽창하는 것에 의해, 디스크재(12)의 샤프트(11)의 열팽창에 대한 추종성을 높일 수 있을 것이라고 기대되고 있다.

일본 특허 공개 소58-156717호 공보 일본 특허 공표 제2005-520774호 공보

그러나, 특허문헌 1 또는 2에 기재된 디스크롤과 같이, 디스크재의 기재가 무기 충전재로서 운모를 포함하고 있으면, 운모는 인편 형상물이므로, 그 기재의 성형 공정에서, 예를 들어 평판형의 기재의 내부에서 표면과 평행하게 배향된 상태로 존재하는 경우가 있다. 그 결과, 운모는, 평판형의 기재로부터 펀칭한 디스크재의 표면과 평행하게, 즉 디스크롤의 반송면과 수직으로 배향되는 경우가 있다. 그 때문에, 반송면의 마모가 진행되면, 반송면에 운모의 단부면이 노출되고, 노출된 운모의 단부면에 의해 유리판이나 금속판의 표면에 선형의 손상이 발생할 우려가 있다. 이러한 손상은, 현재로서는 특별히 문제가 되지 않지만, 유리판이나 금속판의 고품질화가 더 진행됨에 따라, 새로운 과제로서 거론될 우려가 있다.

또, 최근에는 반송되는 유리판이나 금속판이 대면적화하고 있기 때문에 1매당 반송 시간이 길고, 디스크재와의 접촉 시간도 길어졌다. 이 때문에, 디스크재는 지금까지 이상으로 고온이 되어, 반송 전후, 즉 유리판이나 금속판과 접촉하고 있을 때와, 접촉을 끝냈을 때의 온도차가 지금까지보다 커지는 경향이 있다. 또, 정기 점검시에도 마찬가지로, 급격하게 냉각되는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 디스크 세퍼레이션이나 표면의 크랙이 생기기 쉽다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 유리판이나 금속판과 같은 피반송물의 표면이 손상되지 않고, 또한 급격하게 냉각된 경우라도 디스크 세퍼레이션이 발생하거나 크랙이 발생하지 않는 디스크롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은 하기를 제공한다.

(1) 회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤에 있어서의 상기 디스크재를 형성하기 위한 기재의 제조방법에 있어서,

무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하는 슬러리 원료를 판형으로 성형하고, 건조시키는 디스크재용 기재의 제조방법.

(2) 상기 무기 충전재가 인편 형상물을 포함하지 않는 상기 (1)에 기재된 디스크재용 기재의 제조방법.

(3) 상기 무기 섬유의 웨트 볼륨이 300 ㎖/5 g 이상이고, 비정질이거나 결정화율이 50% 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 디스크재용 기재의 제조방법.

(4) 상기 슬러리 원료를 판형으로 성형하는 방법이 흡인 탈수 성형인 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 디스크재용 기재의 제조방법.

(5) 회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤에 있어서의 상기 디스크재로서,

무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하는 디스크재.

(6) 상기 무기 충전재가 인편 형상물을 포함하지 않는 상기 (5)에 기재된 디스크재.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 디스크재를 회전축에 복수매 끼워 넣어 이루어진 디스크롤.

(8) 디스크재의 충전 밀도가 0.6∼1.5 g/㎤인 상기 (7)에 기재된 디스크롤.

본 발명에 의하면, 운모와 같은 인편 형상물을 포함하지 않기 때문에, 피반송물의 표면이 손상될 우려가 없다.

또, 운모와 같은 인편 형상물을 포함하지 않더라도, 롤빌드후에도 디스크재에 비교적 긴 무기 섬유를 잔존시킬 수 있기 때문에, 무기 섬유의 탄력성을 유지ㆍ발휘할 수 있다. 그 결과, 디스크재의 높은 복원율을 유지할 수 있고, 열팽창차에 기인하는 응력을 완화/흡수할 수 있기 때문에, 급격하게 냉각된 경우에도, 디스크 세퍼레이션이나 크랙이 발생하지 않는 내스폴링성이 우수한 디스크롤을 얻을 수 있다.

도 1은, 디스크롤의 일례를 나타낸 개략도이다.

이하, 본 발명에 관해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

(디스크재용 기재)

본 발명은, 도 1에 나타낸 디스크롤(10)을 구성하는 디스크재(12)를 제조하기 위한 디스크재용 기재를 제공한다. 본 발명의 디스크재용 기재는, 무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하는 슬러리 원료를 판형으로 성형하고 건조시켜 얻을 수 있다. 여기서, 애스펙트비란, 무기 분말에서의 가장 긴 직경(최대 직경 길이)과 가장 짧은 직경(최소 직경 길이)의 비(최대 직경 길이/최소 직경 길이)이며, 완전한 구형이라면 애스펙트비는 1이고, 바늘형이나 섬유형이라면 섬유 길이와 섬유 직경의 비이다. 본 발명에서, 디스크재에 포함되는 무기 충전재의 애스펙트비는 1∼25이라면 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 1∼20, 더욱 바람직하게는 1∼15이다.

본 발명에서, 무기 충전재에는 운모 등의 인편 형상물(인편형 광물)을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 인편 형상물은 판 형상물이며, 최소 직경 길이는 그 두께가 되고, 디스크롤에 사용되는 일반적인 운모에서는, 두께와 최대 직경 길이의 비(애스펙트비)가 40 이상이다. 이러한 인편 형상물은, 디스크재용 기재의 성형 공정에서, 기재의 표면과 평행하게 배향되는 경우가 있기 때문에, 디스크롤에 삽입된 후, 디스크재의 표면과 평행하게, 즉 디스크롤의 반송면과 수직으로 배향되는 경우가 있다. 그 결과, 반송면의 마모가 진행되면, 반송면에 인편 형상물의 단부면이 노출되고, 노출된 인편 형상물의 단부면에 의해 유리판이나 금속판의 표면에 선형의 손상이 발생할 우려가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, "인편 형상물을 포함하지 않는"다고 하는 것은, 인편 형상물이, 물 이외의 고형분에 대하여 1.0 wt% 이하인 것을 의미하는 것이다.

본 발명에서, 디스크재는, 애스펙트비 25를 넘는 무기 충전재를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 디스크재는, 무기 충전제로서 애스펙트비 25 이하의 무기 충전재만을 포함하는 것이 바람직하다.

무기 충전재는, 운모와 같은 인편 형상물 이외의 것이면 되고, 예를 들어 알루미나, 코디어라이트, 소성 카올린, 탈크, 실리카와 같은 입상물이나, 왈라스트나이트, 세피오라이트와 같은 침상물(針狀物)이면 된다. 그 중에서도, 알루미나, 소성 카올린, 왈라스트나이트가 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 소성 카올린이란, 카올린을 소성하여 가소성을 소실시킨 것으로, 후술하는 무기 바인더와 같은 작용은 없다.

이러한 무기 충전재는, 미세할수록 피반송물 표면의 손상을 억제할 수 있고, 입상물이라면, 평균 입경 25 ㎛ 이하의 미분말을 이용하는 것이 바람직하고, 20 ㎛ 이하의 미분말을 이용하는 것이 보다 바람직하고, 15 ㎛ 이하의 미분말을 이용하는 것이 더욱 바람직하고, 침상물이라면, 평균 직경 80 ㎛ 이하, 평균 길이 1000 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 평균 직경 60 ㎛ 이하, 평균 길이 800 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 평균 직경 40 ㎛ 이하, 평균 길이 600 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 본 발명에서, 무기 충전재는, 애스펙트비 1∼5 미만의 입상물이면, 평균 입경 0.1∼25 ㎛, 바람직하게는 0.1∼20 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1∼15 ㎛의 입상물이면 되고, 애스펙트비 5∼25의 침상물이라면, 평균 직경 1∼80 ㎛, 평균 길이 10∼1000 ㎛의 침상물이면 되고, 바람직하게는 평균 직경 1∼60 ㎛, 평균 길이 10∼800 ㎛의 침상물이면 되고, 더욱 바람직하게는 평균 직경 1∼40 ㎛, 평균 길이 10∼600 ㎛의 침상물이면 된다.

본 발명에서, 무기 섬유의 웨트 볼륨이 300 ㎖/5 g 이상이고, 비정질이거나 결정화율이 50% 이하인 것이 바람직하다. 무기 섬유는 여러가지 섬유 길이인 것이 혼재하고 있고, 본 발명에서는 무기 섬유의 섬유 길이를 웨트 볼륨으로 규정한다. 이러한 무기 섬유에 의하면, 종래 운모가 담당하고 있던 열간에서의 샤프트에 대한 추종성을 확보하는 것을 기대할 수 있다.

웨트 볼륨은 다음 방법으로 산출된다. (1) 건조시킨 섬유 재료 5 g을 소수점 2자리 이상의 정밀도를 갖는 저울로 계량한다. (2) 계량한 섬유 재료를 500 g의 유리 비이커에 넣는다. (3) (2)의 유리 비이커에 온도 20∼25℃의 증류수를 400 cc 정도 넣고, 교반기를 이용하여 섬유 재료를 절단하지 않도록 조심스럽게 교반하여 분산시킨다. 이 분산은 초음파 세정기를 사용해도 좋다. (4) (3)의 유리 비이커의 내용물을 1000 ㎖의 메스실린더로 옮겨, 눈금 1000 ㎖까지 증류수를 첨가한다. (5) (4)의 메스실린더의 입구를 손 등으로 막고, 물이 새지 않도록 주의하면서 상하 거꾸로 하여 교반한다. 이것을 총 10회 반복한다. (6) 교반 정지후 실온하에 정치하여, 30분 경과후의 섬유 침강 체적을 육안으로 계측한다. (7) 상기 조작을 샘플 3개에 관해 행하여, 그 평균치를 측정치로 한다.

웨트 볼륨이 클수록 섬유 길이가 길어지지만, 본 발명에서는 300 ㎖/5 g 이상, 바람직하게는 400 ㎖/5 g 이상, 보다 바람직하게는 500 ㎖/5 g 이상의 무기 섬유를 이용한다. 또, 웨트 볼륨의 상한치는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 2000 ㎖/5 g 이하이면 되고, 바람직하게는 1500 ㎖/5 g 이하, 보다 바람직하게는 1200 ㎖/5 g 이하이면 된다.

일반적인 무기 섬유는, 슬러리로 하기 위해 수중에서 무기 충전재 등과 교반 혼합되기 때문에, 교반하는 동안에 절단되어, 얻어지는 디스크재 중의 무기 섬유는 섬유 길이가 짧은 것이 된다. 이 때문에, 일반적인 무기 섬유를 이용한 디스크재는 탄성이 낮고, 급격한 온도 변화에 추종할 수 없어 디스크 세퍼레이션이 발생하거나 크랙이 발생한다. 이에 비해 본 발명에서 이용하는 상기 웨트 볼륨의 무기 섬유는 벌크형의 단섬유이며, 슬러리로 할 때 교반 혼합되더라도 지금까지보다 긴 섬유 길이로 잔존하고, 얻어지는 디스크재에서도 비교적 긴 무기 섬유가 배합되기 때문에, 무기 섬유의 탄력성을 유지ㆍ발휘할 수 있다. 그 결과, 열팽창차에 기인하는 응력을 완화/흡수할 수 있고, 디스크롤의 내스폴링성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에서, 무기 섬유는 비정질체, 즉 결정화율이 0%, 또는 결정화율이 50% 이하이다. 무기 섬유는, 그 결정화율이 낮아질수록 섬유 강도가 우수하기 때문에, 슬러리 중에서 교반되거나, 롤빌드 공정에서 압축력이 가해지더라도, 무기 섬유가 잘 꺾이지 않게 되어, 디스크재의 복원력을 유지할 수 있다. 그 결과, 강도가 높고, 복원율이 높은 디스크재를 얻을 수 있다. 이러한 효과를 확실하게 하기 위해, 무기 섬유의 결정화율의 상한은 30% 이하인 것이 바람직하고, 20% 이하인 것이 보다 바람직하고, 10% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 가장 바람직하게는, 비정질의 무기 섬유이다.

본 발명에서, 결정화율은 X선 회절법으로 측정되면 되고, 내표준법을 사용하여 멀라이트의 검량선을 작성하여, 결정화율을 구한다.

또한, 무기 섬유의 평균 섬유 직경은, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없지만, 평균 섬유 직경이 3∼7 ㎛, 바람직하게는 4∼7 ㎛과 같은 비교적 굵은 무기 섬유인 것이 바람직하다. 이러한 굵은 무기 섬유는 섬유 강도가 우수하기 때문에, 슬러리 중에서 교반되거나, 롤빌드 공정에서 압축력이 가해지거나 하더라도, 무기 섬유가 잘 꺾이지 않아, 디스크재의 복원력을 유지할 수 있다. 그 결과, 강도가 높고, 복원율이 높은 기재를 제공할 수 있다.

무기 섬유의 조성은, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없지만, Al₂O₃ : SiO₂가 60:40∼99:1인 것이 바람직하다. 이와 같은 조성의 무기 섬유는 알루미나 섬유 또는 멀라이트 섬유라고 불리며, 내열성이 높기 때문에, 얻어지는 디스크재의 치수 열변화율을 낮게 억제할 수 있다. 특히, Al₂O₃ : SiO₂가 70:30∼80:20인 멀라이트 섬유는 내열성, 섬유 강도, 비용의 균형이 우수하고, 또 성형 공정, 롤빌드 공정을 거쳐도 긴 섬유 길이를 유지하기 쉽기 때문에, 본 발명에서 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명에서, 무기 바인더는 결합재로서 기능한다면, 그 종류에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 목절 점토나 벤토나이트, 와목 점토 등의 내화성 점토와 같이 가열에 의해 소결되는 특성을 갖는 점토나, 실리카졸이나 알루미나졸을 들 수 있다. 그 중에서도, 목절 점토는 소결에 의한 바인더 효과가 높고, 불순물도 적기 때문에 바람직하다.

본 발명의 디스크재용 기재에서, 전술한 무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더의 배합량은, 기대하는 효과가 얻어진다면 특별히 제한은 없지만, 무기 섬유가 15∼70 질량%, 무기 충전재가 10∼60 질량%, 무기 바인더가 10∼50 질량% 포함되어 있으면 되고, 무기 섬유가 25∼60 질량%, 무기 충전재가 15∼55 질량%, 무기 바인더가 15∼45 질량%인 것이 보다 바람직하고, 무기 섬유가 30∼50 질량%, 무기 충전재가 20∼50 질량%, 무기 바인더가 20∼40 질량%인 것이 더욱 바람직하다. 무기 섬유가 15 질량%보다 적으면, 무기 섬유에 기인하는 탄력성을 얻을 수 없어, 롤빌드한 후에 후술하는 바와 같은 기대하는 복원율을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 무기 섬유가 70 질량%보다 많으면, 슬러리 중에 무기 섬유를 균일하게 분산시키는 것이 어려워져, 얻어지는 디스크재용 기재의 물성의 변동이 커지거나 내마모성이 떨어질 우려가 있다.

본 발명에서, 디스크롤용 기재를 얻기 위해, 전술한 무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더와 같은 원료의 혼합물로서 조제된 수성 슬러리를 판형으로 성형하고 건조시킴으로써 제조할 수 있다.

이러한 수성 슬러리의 조성에 제한은 없지만, 물 이외의 고형분을 100 질량부로 하면, 무기 섬유가 15∼70 질량부, 무기 충전재가 10∼60 질량부, 무기 바인더가 10∼50 질량부 포함되어 있으면 되고, 무기 섬유가 25∼60 질량부, 무기 충전재가 15∼55 질량부, 무기 바인더가 15∼45 질량부인 것이 보다 바람직하고, 무기 섬유가 30∼50 질량부, 무기 충전재가 20∼50 질량부, 무기 바인더가 20∼40 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 무기 섬유가 15 질량부보다 적으면, 무기 섬유에 기인하는 탄력성을 얻을 수 없어, 롤빌드한 후에 후술하는 바와 같은 기대하는 복원율을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 무기 섬유가 70 질량부보다 많으면, 슬러리 중에 무기 섬유를 균일하게 분산시키는 것이 어려워져, 얻어지는 디스크재용 기재의 물성의 변동이 커지거나 내마모성이 떨어질 우려가 있다.

수성 슬러리는, 성형성 등의 특성을 향상시키기 위한 성형 보조제나 몬모릴로나이트 분말 등의 응집 방지제를 더 함유할 수 있다. 이러한 성형 보조제로는, 예를 들어, 디스크재(12)를 소성함으로써, 상기 디스크재(12)로부터 소실시킬 수 있는 유기 재료나 무기 재료를 사용할 수 있다. 유기 재료로는, 펄프 등의 유기 섬유, 전분이나, 합성 수지의 섬유나 입자 등의 유기 바인더를 사용할 수 있다.

이러한 성형 보조제 및 응집 방지제는, 수성 슬러리에 필요에 따라 첨가되어 있으면 되고, 첨가하는 것이라면, 물 이외의 고형분을 100 질량부로 할 때, 1∼20 질량부, 바람직하게는 2∼15 질량부, 더욱 바람직하게는 3∼10 질량부이면 된다.

성형 방법은, 초지법이나, 철망 등의 성형 금형의 한쪽 면에 슬러리를 공급하면서 다른쪽 면으로부터 흡인을 행하는 흡인 탈수 성형법이 가능하지만, 상기와 같은 비교적 긴 벌크형의 단섬유를 포함하는 슬러리를 이용하여 성형하는 경우, 슬러리 중의 고형분을 응집시킨 블록이 커지기 쉽고, 또 여과 저항이 낮아지기 쉽기 때문에 흡인 탈수 성형법이 유리하다. 단, 무기 섬유량이 적은 경우(예를 들어, 20 질량% 이하)에는 초지법도 가능하다. 초지법은 비용적으로 유리하다는 이점이 있다.

성형후 건조시켜 디스크재용 기재를 얻을 수 있지만, 이 디스크재용 기재의 밀도는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다면 특별히 제한은 없고, 0.3∼1.0 g/㎤이면 되고, 0.4∼0.8 g/㎤인 것이 보다 바람직하고, 0.45∼0.7 g/㎤인 것이 특히 바람직하다. 이것은, 디스크롤로 했을 때의 충전 밀도에 대하여, 디스크재의 부피 밀도가 낮을수록 압축률이 높아지고, 디스크롤의 복원력도 양호해지기 때문이다. 또, 디스크재용 기재의 두께는, 초지법의 경우는 2∼10 mm이 적당하고, 흡인 탈수 성형법의 경우는 10∼35 mm이 적당하다. 디스크재용 기재의 두께는, 두꺼운 편이 샤프트에 충전할 매수가 적어도 되어, 제조상 유리하다.

(디스크재)

본 발명은 또한, 상기 디스크재용 기재를 링형으로 펀칭하여 얻어지는 디스크재를 제공한다. 즉, 본 발명의 디스크재는, 무기 섬유, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재, 무기 바인더를 포함한다. 또, 상기 무기 충전재는 인편 형상물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 운모와 같은 인편 형상물에 기인하는 작은 손상이 피반송물의 표면에 발생하는 것이 회피된다. 또한, 무기 섬유가 비정질이거나 결정화율이 50% 이하이고, 바람직하게는 평균 섬유 직경이 3∼7 ㎛, 바람직하게는 4∼7 ㎛이라면, 디스크재의 복원율을 높게 유지할 수 있어, 운모와 같은 인편 형상물이 없더라도 열간에서의 샤프트에 대한 추종성이 확보될 뿐만 아니라, 내스폴링성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 디스크재의 복원율은, 10∼100%이고, 바람직하게는 10∼90%, 보다 바람직하게는 10∼80%, 더욱 바람직하게는 20∼70%, 20∼60%, 20∼50%이다. 본 발명에서, 디스크재의 복원율은, 직경 65 mm, 길이 1000 mm의 스테인레스제 샤프트에, 외경 130 mm, 내경 65 mm의 디스크재를 충전 밀도 1.25 g/㎤로 롤빌드한 디스크롤을, 9OO℃에서 가열하면서 회전 속도 5 rpm으로 150시간 회전시킨 후, 실온 25℃까지 냉각시킨 후, 디스크재에 가해지는 압축력을 해제했을 때의 복원된 길이를 원래의 길이로 나누어 구한다.

본 발명에서, 전술한 바와 같이 판형의 기재로부터 원반형의 디스크재를 펀칭해도 좋지만, 원반형의 몰드형(型)을 이용하여 흡인 탈수 성형에 의해 원반형의 기재(디스크재)를 직접 얻어도 좋다.

또, 본 발명에서, 디스크재(12)를, 기재로부터 펀칭된 후에 소성하여, 디스크재에 포함되는 무기 바인더의 결합력을 발휘시키고 유기분을 소실시켜, 소결된 무기 재료로 이루어진 디스크재(12)를 얻어도 좋다. 이러한 소성에 의하면, 유기분에 기인하는 피반송물 표면의 오염을 억제할 수 있다.

(디스크롤)

본 발명은 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 회전축이 되는 금속제 샤프트에, 상기 디스크재를 복수매 끼워 넣어 롤형의 적층물로 하고, 양단으로부터 전체를 압축한 상태로 고정한 디스크롤을 제공한다. 디스크재의 충전 밀도, 즉 양측으로부터 압축한 상태에서의 밀도는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없지만, 0.6∼1.6 g/㎤이면 되고, 보다 바람직하게는 0.7∼1.5 g/㎤, 특히 바람직하게는 1.1∼1.4 g/㎤이다. 이러한 충전 밀도라면, 반송물을 손상시키지 않는 동시에, 내스폴링성이 양호해지는 표면 경도가 되어, 전술한 본 발명에서 얻어진 기재의 특성을 최대한 끌어낼 수 있기 때문에 바람직하다.

또, 본 발명의 디스크롤에서, 표면(반송면) 경도는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없지만, 듀로미터 D형 경도로 25∼65이면 되고, 30∼60, 35∼55이어도 좋다. 이러한 듀로미터 D형 경도는, 예를 들어 듀로미터 D형 경도계(고분자계기사 제조 「아스카 D형 고무 경도계」)로 측정하면 된다.

본 발명에서, 전술한 특정 범위의 웨트 볼륨 및 결정화율을 만족하는 무기 섬유를 이용한 경우, 디스크재를 빌드업한 후에 디스크롤을 소성하여, 디스크재에 포함되는 유기분을 소실시키는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 특정 범위의 웨트 볼륨 및 결정화율을 만족하는 무기 섬유는, 반발력이 지나치게 강하기 때문에, 빌드업하기 전에 소성되어 유기 바인더 등의 성형 보조제가 소실되면, 무기 바인더의 구속력만으로서는 그 형상을 유지하기 어렵다.

실시예

이하에 시험예를 들어 본 발명을 더 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 전혀 제한되지 않는다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 무기 섬유, 무기 충전재 및 무기 바인더를 물에 투입하고, 충분히 교반 혼합하여 슬러리를 조제했다. 재료는 이하의 것을 사용했다.

ㆍ멀라이트 섬유 : 웨트 볼륨 990 ㎖/5 g, 평균 섬유 직경 5 ㎛, 결정화율 O%, Al₂O₃ : SiO₂가 70:30∼80:20;

알루미노실리케이트 섬유 : 웨트 볼륨 20 ㎖/5 g, 평균 섬유 직경 2.5 ㎛, 결정화율 0%, Al₂O₃ : SiO₂가 45:55∼55:45;

점토 A : 목절 점토;

점토 B : 벤토나이트;

백운모 : 레푸코사 제조 「M-60」 애스펙트비 50, 평균 직경 105 ㎛;

알루미나 : 일본경금속사 제조 「A31」 애스펙트비 1.5, 평균 입경 5 ㎛;

소성 카올린 : 하야시화성사 제조 「사텐톤 W」 애스펙트비 1.5, 평균 입경 3 ㎛;

왈라스트나이트 A : 하야시화성사 제조 「NYAD-400」 애스펙트비 15, 평균 섬유 직경 8 ㎛, 평균 섬유 길이 120 ㎛;

왈라스트나이트 B : 하야시화성사 제조 「NYAD-G」 애스펙트비 15, 평균 섬유 직경 40 ㎛, 평균 섬유 길이 600 ㎛;

펄프 : Weigood of Canada Ltd 제조 「HINTON」;

전분 : 니치덴화학사 제조 「페트로사이즈 J」

그리고, 각 슬러리를 흡인 탈수 성형법 또는 초지법에 의해 판형으로 성형하고 건조시켜 디스크재용 기재를 제작하여, 하기의 평가를 행했다. 결과를 표 1에 병기한다.

(1) 치수 열변화율

각 디스크재용 기재로부터 시험편을 펀칭하여, 900℃에서 3시간 가열한 후, 그 직경을 측정하여, 가열 전후의 측정치로부터 길이 방향(직경 방향)의 치수 열변화율(%)을 구했다. 본 발명에서, 이와 같은 치수 열변화율은, 1% 이하이면 바람직하고, 0.7% 이하이면 보다 바람직하고, 0.5% 이하이면 더욱 바람직하다.

(2) 경도

각 디스크재용 기재로부터 외경 80 mm의 링형의 디스크재를 펀칭하고, 스테인레스제 샤프트에 폭 100 mm, 원하는 충전 밀도가 되도록 롤빌드하여 반송면을 연마한 후, 반송면 표면의 경도(Shore D)를 측정했다. 또, 900℃에서 24시간 가열한 후에 동일한 측정을 행했다.

(3) 내스폴링성

각 디스크재용 기재로부터 외경 60 mm의 링형의 디스크재를 펀칭하고, 스테인레스제 샤프트에 폭 100 mm, 원하는 충전 밀도가 되도록 롤빌드하고, 900℃로 유지한 전기로에 투입하고 15시간후에 꺼내어 실온 25℃까지 급냉시켰다. 그리고, 이와 같은 가열ㆍ급냉을 반복하여, 디스크 세퍼레이션이나 크랙이 발생하기까지의 횟수를 세었다. 실용상, 이러한 가열ㆍ급냉을 3회 이상 반복하더라도 디스크 세퍼레이션이나 크랙이 발생하지 않는 경우에, 내스폴링성이 우수하다고 평가할 수 있다. 또, 본 발명에서, 전술한 가열ㆍ급냉을 바람직하게는 5회 이상, 보다 바람직하게는 8회 이상 반복하더라도 디스크 세퍼레이션이나 크랙이 발생하지 않는 것이 바람직하다.

(4) 하중 변형량

각 디스크재용 기재로부터 외경 80 mm의 링형의 디스크재를 펀칭하고, 스테인레스제 샤프트에 폭 100 mm, 원하는 충전 밀도가 되도록 롤빌드하여 반송면을 연마한 후, 1200N의 하중을 부가하여 하중에 의한 변형량을 측정했다. 또, 900℃에서 10시간 가열한 후에 동일한 측정을 행했다. 이러한 하중 변형량은, 가열전, 900℃ 10시간 가열후 모두 0.1 mm 이상이면 실용상 문제없다고 평가할 수 있고, 본 발명에서 바람직하게는 0.15 mm 이상, 보다 바람직하게는 0.20 mm 이상인 것이 바람직하다.

(5) 피반송물의 손상

각 디스크재용 기재로부터 외경 80 mm의 링형의 디스크재를 펀칭하고, 스테인레스제 샤프트에 폭 100 mm, 원하는 충전 밀도가 되도록 롤빌드하여 반송면을 연마한 후, 900℃의 가열로에서 스테인레스판을 롤에 통과시킨 후, 통과후의 스테인레스판의 표면을 관찰하여 50 ㎛ 이상의 손상의 유무를 확인했다.

실시예와 비교예 1 및 2의 비교에서, 무기 충전재로서 운모를 이용한 경우에 는 스테인레스판의 표면에 손상이 생기는 데 비해, 운모 이외의 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재를 이용함으로써, 표면의 손상이 억제된다는 것을 알 수 있다.

또, 실시예 1과 실시예 2의 비교에서, 무기 섬유로서 전술한 특정 범위의 웨트 볼륨 및 결정화율을 만족하는 멀라이트 섬유를 이용함으로써, 내스폴링성 등의 열특성이 우수한 디스크롤을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명을 상세하게, 또 특정한 실시양태를 참조하여 설명했지만, 당업자에게 있어서, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러가지 수정이나 변경을 가할 수 있는 것은 분명하다.

본 출원은, 2010년 5월 19일 출원의 일본 특허 출원 2010-115460에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

10 : 디스크롤 11 : 금속제 샤프트
12 : 디스크재 13 : 플랜지
15 : 너트

Claims

회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤에 있어서의 상기 디스크재를 형성하기 위한 기재의 제조방법에 있어서,
무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하고,
상기 무기 섬유의 조성이, Al₂O₃:SiO₂가 60:40~99:1이고,
상기 무기 충전재는 알루미나, 소성 카올린, 실리카 및 왈라스트나이트로부터 선택된 1 이상이고,
상기 무기 섬유를 25~60 질량%, 상기 무기 충전재를 15~55 질량%, 상기 무기바인더를 15~45 질량% 포함하고, 운모를 포함하지 않는, 슬러리 원료를 판형으로 성형하고, 건조시키는 디스크재용 기재의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 무기 충전재는 인편(鱗片) 형상물을 포함하지 않는 것인 디스크재용 기재의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 무기 섬유의 웨트 볼륨(wet volume)이 300 ㎖/5 g 이상이고, 비정질이거나 결정화율이 50% 이하인 것인 디스크재용 기재의 제조방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 슬러리 원료를 판형으로 성형하는 방법이 흡인 탈수 성형인 것인 디스크재용 기재의 제조방법.
회전축에 링형의 디스크재를 복수매 끼워 넣어, 상기 디스크재의 외측 둘레면에 의해 반송면을 형성하여 이루어진 디스크롤에 있어서의 상기 디스크재용 기재로서,
무기 섬유와, 애스펙트비 1∼25의 무기 충전재와, 무기 바인더를 포함하고,
상기 무기 섬유의 조성이, Al₂O₃:SiO₂가 60:40~99:1이고,
상기 무기 충전재는 알루미나, 소성 카올린, 실리카 및 왈라스트나이트로부터 선택된 1 이상이고,
상기 무기 섬유를 25~60 질량%, 상기 무기 충전재를 15~55 질량%, 상기 무기바인더를 15~45 질량% 포함하고, 운모를 포함하지 않는 것인 디스크재용 기재.
제5항에 있어서, 상기 무기 충전재는 인편 형상물을 포함하지 않는 것인 디스크재용 기재.
제5항에 기재된 디스크재를 회전축에 복수매 끼워 넣어 이루어진 것인 디스크롤.
제7항에 있어서, 상기 디스크재의 충전 밀도가 0.6∼1.6 g/㎤인 것인 디스크롤.
삭제
제7항에 있어서, 상기 무기 바인더가 내화성 점토, 실리카졸 및 알루미나졸로부터 선택된 1 이상인 것인 디스크롤.
제10항에 있어서, 상기 내화성 점토는 목절 점토, 벤토나이트, 및 와목점토인 것인 디스크롤.
삭제
제7항에 기재된 디스크롤을 사용한 유리의 반송 방법.