(57)【要約】【課題】焼鈍炉で高温に加熱されたステンレス板の搬送にも使用できる十分な耐熱性を有するディスクロールを提供する。【解決手段】回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、前記ディスク材が、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含有するディスクロール。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、
前記ディスク材が、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含有することを特徴とするディスクロール。
【請求項２】
無機繊維の含有量がディスク材全量の５〜５０質量％であり、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末の含有量がディスク材全量の２０〜８０質量％であり、バインダーがディスク全量の５〜４０質量％であることを特徴とする請求項１記載のディスクロール。
【請求項３】
回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールの製造方法において、
結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含むスラリー原料を板状に成形してディスクロール用基材を得る工程と、前記ディスクロール用基材からディスク材を打ち抜く工程と、前記ディスク材を複数枚回転軸に嵌挿させ該ディスク材を固定する工程とを備えることを特徴とするディスクロールの製造方法。
【請求項４】
ディスクロール基材を得る工程を抄造法により行うことを特徴とする請求項３記載のディスクロールの製造方法。
【請求項５】
ディスク材を得るための板状成形体であって、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含有することを特徴とするディスクロール用基材。
【請求項６】
無機繊維の含有量がディスク材全量の５〜５０質量％であり、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末の含有量がディスク材全量の２０〜８０質量％であり、バインダーがディスク全量の５〜４０質量％であることを特徴とする請求項５記載のディスクロール用基材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロール及びその製造方法、並びに前記ディスクロールを得るためのディスクロール用基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、溶融炉から流下する板ガラスを搬送したり、焼鈍炉で加熱されたステンレス板等の金属板を搬送するために、ディスクロールが使用されている。図１はディスクロール１０の一例を示す概略図であるが、セラミックファイバー等の無機繊維と、タルク、クレー、雲母等の無機充填材と、バインダーとを配合した水性スラリーを厚さ３〜６ｍｍ程度の板状に成形したディスクロール用基材をリング状のディスクに打ち抜き、このディスク材１２を複数枚、回転軸となる金属製のシャフト１１に嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジ１３を介して全体を加圧してディスク材１２に若干の圧縮を加えた状態でナット１５等で固定したものであり、ディスク材１２の外周面が搬送面として機能する。
【０００３】
上記のディスクロール１０は、例えば図２に示す板ガラス製造装置１００に組み込まれ、板ガラスの搬送に用いられる。この板ガラス製造装置１００は、溶融炉１０１の線状に開口したスリット１０２からガラス溶融物１１０を連続的に排出し、この排出された帯状のガラス溶融物１１０を流下させ、流下中に冷却して硬化させることにより板ガラスを製造する装置であるが、ディスクロール１０は一対の引張ロールとして機能し、帯状ガラス溶融物１１０を挟持して強制的に下方に送出している。
【０００４】
このように、ディスクロール１０は、ガラスの溶融温度に近い高温（８００℃前後）に晒されるため、個々のディスク材１２は変形したり、寸法変化を起こしやすくなっている。また、このような高温によりディスク材１２の構成材料が劣化して粉体となって離脱する「粉落ち」を起こすこともあり、離脱した粉体がディスクロール１０の下流に位置する板ガラスに付着して歩留まりを低下させている。
【０００５】
このような不具合を避けるためには、ディスクロール１０には耐熱性に優れ、熱変形率が小さいことが強く要求されており、本出願人も先に、ワラストナイトとセラミックファイバーとを主成分とするディスクロール用基材から作製したディスクロールを提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平９−３０１７６５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記本出願人によるディスクロールは、１２００℃の高温でも熱変形や劣化が少なく、板ガラス製造に好適に使用できるものである。しかし、焼鈍炉で処理されるステンレス板はその表面温度が１３００℃近くにもなり、本出願人によるディスクロールを用いても比較的早期の交換が余儀なくされており、更なる耐熱性の改善が望まれている。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、例えば焼鈍炉で処理されるステンレス板等の金属板の搬送にも十分に対応し得る優れた耐熱性を有するディスクロール、並びに前記ディスクロールを得るためのディスクロール用基材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、結晶質コーディライトを含有するディスクロールが、１３００℃という高温においても寸法変化や組織劣化が従来品と比べて格段に少なく、焼鈍炉でステンレス板等の金属板を搬送する場合でにも十分に使用できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【０００９】
即ち、本発明は、上記目的を達成するために、下記に示すディスクロール及びその製造方法、並びにディスクロール用基材を提供する。
（１）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、前記ディスク材が、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含有することを特徴とするディスクロール
（２）無機繊維の含有量がディスク材全量の５〜５０質量％であり、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末の含有量がディスク材全量の２０〜８０質量％であり、バインダーがディスク全量の５〜４０質量％であることを特徴とする上記（１）記載のディスクロール
（３）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールの製造方法において、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含むスラリー原料を板状に成形してディスクロール用基材を得る工程と、前記ディスクロール用基材からディスク材を打ち抜く工程と、前記ディスク材を複数枚回転軸に嵌挿させ該ディスク材を固定する工程とを備えることを特徴とするディスクロールの製造方法
（４）ディスクロール基材を得る工程を抄造法により行うことを特徴とする上記（３）記載のディスクロールの製造方法
（５）ディスク材を得るための板状成形体であって、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末と、無機繊維と、バインダーとを含有することを特徴とするディスクロール用基材
（６）無機繊維の含有量がディスク材全量の５〜５０質量％であり、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末の含有量がディスク材全量の２０〜８０質量％であり、バインダーがディスク全量の５〜４０質量％であることを特徴とする上記（５）記載のディスクロール用基材
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明のディスクロール用基材に関して説明すると、その主要成分は、結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末、無機繊維及びバインダーである。結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末は、酸化マグネシウム源、酸化アルミニウム源及び酸化ケイ素源を、結晶質コーディライトの組成（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ）に合わせて酸化マグネシウム源：酸化アルミニウム源：酸化ケイ素源＝２：２：５の割合で配合した混合物を、結晶化コーディライトとなる結晶化温度の１３５０℃以上に加熱して得られる。また、この結晶質コーディライトを含有するセラミックス粉末は「合成コーディライト」とも称されており、以降の説明では合成コーディライトという。
【００１２】
尚、上記の混合物として、例えばタルクを２８質量部、カオリンクレーを４７質量部及び酸化アルミニウムを３５質量部の割合で配合し、ボールミルを用いて平均粒径が０．５μｍ程度に粉砕したものを挙げることができ、このような混合物は例えば、タルクは富士タルク工業（株）製「ＳＤ５５」として、カオリンクレーは土屋カオリン工業（株）製「グロマックスＬＬ」として、酸化アルミニウムは昭和アルミニウム（株）製「アルミナ粉末Ａ−４２−２」として、それぞれ市場からも入手可能である。更には、合成コーディライトも、例えば丸ス釉薬合資会社製「合成コージェライトＳＳ種」として使用から入手可能である。
【００１３】
無機繊維としては、従来からディスクロールに用いられている各種無機繊維を適宜用いることができ、その例としてセラミック繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維等が挙げられる。中でも、耐熱性に優れたアルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ・アルミナ繊維、シリカ繊維が好適である。また、無機繊維は、必要に応じて２種以上を併用することができる。
【００１４】
バインダーは、耐熱性に優れることからシリカゾル、アルミナゾル等が好ましい。
【００１５】
本発明のディスクロール用基材は、上記の合成コーディライト、無機繊維及びバインダーの他に、必要に応じて従来からディスクロールに使用されている各種材料を配合することができる。例えば、本発明のディスクロール用基材は、上記の合成コーディライト、無機繊維及びバインダーを含む水性スラリーから成形型を用いた吸引脱水成形等のモールド成形や抄造法により得られるが、コスト面では抄造法が有利であり、抄造法における抄造性や保形性等を向上させるために、凝集補助剤や有機繊維、有機バインダー等を配合することが好ましい。これらは何れも従来から抄造法によりディスクロール用基材を作製する際に使用されるもので構わず、凝集補助剤としてモンモリロナイト粉末等を使用でき、有機繊維としてパルプ等を使用でき、有機バインダーとしてデンプン水溶液等を使用できる。尚、モールド成形では凝集補助剤や有機繊維は不要である。
【００１６】
ディスクロール用基材における合成コーディライトの含有量は、基材全量の２０〜８０質量％が好ましい。合成コーディライトの含有量が２０質量％未満では所期の耐熱性の向上が得られ難くなり、８０質量％を超えると相対的に無機繊維の配合割合が低くなり、強度が低下し過ぎる恐れが生じる。完成ロールの表面の硬さ等を安定して発現させるためには、更に基材全量の４０〜６０質量％が好ましい。また、無機繊維の含有量は基材全量の５〜５０質量％が好ましい。無機繊維の含有量が５質量％未満では強度不足となり、５０質量％を超える場合は相対的に合成コーディライトの含有量が減少して耐熱性の改善効果が発現しなくなる。これも、完成ロールの表面硬度を考慮すれば、基材全量の２０〜３０質量％が更に好ましい。また、バインダーの含有量は、合成コーディライト及び無機繊維を成形体として維持できる量であるが、上記した合成コーディラント及び無機繊維の各含有量を勘案すると、基材全量の５〜４０質量％が好ましいが、やはり、完成ロールの表面硬度を鑑みれば、５〜２０質量％が更に好ましい。
【００１７】
また、上記したその他の成分の配合割合は、本発明の所期の効果を損なわない範囲で必要に応じて適宜設定することができるが、凝集補助剤は３質量％以下、有機繊維は１０質量％以下、有機バインダーは５質量％以下がそれぞれ適当である。
【００１８】
ディスクロール用基材を得る方法としては、抄造法を用いることが効率的で好ましい。即ち、合成コーディライト、無機繊維及びバインダー、更に必要に応じて凝集補助剤、有機繊維、有機バインダー等を所定量含む水性スラリーを調製し、この水性スラリーを抄造機にて板状に成形し、乾燥することによりディスクロール用基材を得ることができる。尚、ディスクロール用基材の厚さは適宜設定することができ、従来と同程度で構わず、２〜１０ｍｍが一般的である。
【００１９】
次に、本発明のディスクロールの製造方法に関して説明する。製造方法は、基本的には従来法に従うものであり、再び図１を参照して説明する。先ず、上記した本発明のディスクロール用基材からリング状のディスク材１２を打ち抜き、このディスク材１２を複数枚、金属製（例えば鉄製）の回転軸１１に嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジ１３を介して両端から全体を加圧してディスク材１２に若干の圧縮を加えた状態でナット１５等で固定する。そして、所定のロール径となるようにディスク材１２の外周面を研削する。また、この研削により搬送面が平滑化される。
【００２０】
このようにして得られる本発明のディスクロールは、結晶質コーディライトを含有することから、従来のディスクロールと比べて耐熱性に優れ、長寿命である等の利点を有する。即ち、結晶質コーディライトは、熱膨張係数が０．７〜１．５×１０−６／℃と従来のディスクロール材料と比べて小さく、耐熱衝撃性が大きい、即ち耐スポーリング性に優れるという利点を有する。また、化学的な安定性も高く、高温のガラスやステンレス板との反応性も低い。上述したように、ディスクロールは高温での変形や寸法変化が小さく、また粉落ちを誘引する熱的劣化が少ないことが要求されるが、結晶質コーディライトは従来のディスクロールに比べて耐スポーリング性に優れることから、ステンレス板の搬送のように１３００℃という高温でも十分に使用可能である。しかも、高温のステンレス板では表面に酸化鉄が生じやすいが、結晶質コーディライトは反応性が低いことからこの酸化鉄によるロール表面の損傷も少なく、長寿命となる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２２】
（実施例１〜１１、比較例１）
表１に示した原料を配合した水性スラリーを調製し、通常の抄造法により乾燥後の寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍのディスクロール用基材を抄造した。尚、比較例１の配合は、本出願人による特許文献１に従うものである。このようにして得た各ディスクロール用基材を、以下の測定及び試験に供した。
【００２３】
（熱変化率の測定）
各ディスクロール用基材を９００℃または１３００℃に維持した加熱炉に１８０分間保持し、加熱前後の寸法変化率（熱変化率）を測定した。結果を表１に示した。
【００２４】
（耐摩耗性試験）
各ディスクロール用基材を上記の熱変化率の測定条件と同条件で加熱し、室温まで放冷した後に手で擦り、そのときの触感にて表面耐磨耗性を評価した。評価基準は、××＝摩擦により特に激しく粉落ちする、×＝摩擦により激しく粉落ちする、○＝摩擦により粉末が手に転写する、◎＝転写または粉落ちが見られないであり、結果を表１に示す。
【００２５】
（熱間摩耗試験）
各ディスクロール用基材から外径８０ｍｍ、内径３０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの鉄製シャフトに嵌挿し、図１に示すような円柱状のディスクロールを作製した。また、比較例１の配合のディスクロール用基材から同様にしてディスク材を打ち抜き、円柱状のディスクロールを作製した。そして、このディスクロールを実験炉に配置して炉内温度１０５０〜１３００℃に維持し、直径３０ｍｍのステンレス丸棒を押し当てた状態で５時間連続して回転させ、試験前後の外径変化から摩耗量を求めた。結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すように、合成コーディライトを本発明の範囲内で含む実施例のディスクロール用基材は、何れも１３００℃という高温でも寸法変化が少なく、また摩耗性にも優れている。これに対し、比較例１のディスクロール用基材は９００℃での寸法変化は実施例のディスクロール用基材と遜色ないものの、１３００℃になると熱変化率が大幅に大きくなっている。また、比較例２のディスクロール基材は、９００℃で既に熱変化率が大きくなっており、１３００℃では熱変化率が格段に大きい。このことから、本発明のディスクロール用基材は耐熱性に優れることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば従来よりも格段に耐熱性に優れるディスクロールが得られ、例えば焼鈍炉で１３００℃程度に加熱されたステンレス板の搬送にも十分に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスクロールの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示すディスクロールの一使用例（板ガラス製造装置）を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  ディスクロール
１１  金属製シャフト
１２  ディスク材
１３  フランジ
１５  ナット
１００  板ガラス製造装置
１０１  溶融炉
１０２  スリット
１１０  帯状ガラス溶融物
【図１】
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【図２】
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