ディスク材用基材及びその製造方法、並びにディスクロール
【課題】急激に冷却された場合でも、ディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生したりすることのない、耐スポーリング性に優れたディスクロールを提供する。
【解決手段】ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥してディスク用基材を製造し、前記ディスク材用基材をリング状に打ち抜いてディスク材とする。また、前記ディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてディスクロールを得る。
【解決手段】ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥してディスク用基材を製造し、前記ディスク材用基材をリング状に打ち抜いてディスク材とする。また、前記ディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてディスクロールを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、該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、並びに前記ディスク材用の基材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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に示すように、このディスクロール１０は、回転軸となる金属製のシャフト１１に、無機繊維や無機充填材を含有するリング状のディスク材１２を複数枚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により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（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９９９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２６９２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、今日では搬送されるガラス板やステンレス板が大面積化しているため一枚当りの搬送時間が長く、ディスク材との接触時間も長くなっている。そのため、ディスク材はこれまで以上に高温になり、搬送前後、即ちガラス板やステンレス板と接触している時と、接触を終えた時との温度差がこれまでよりも大きくなっている。また、定期点検時にも同様に、急激に冷却される場合がある。
【０００５】
その場合、熱容量の高い金属製シャフトが熱収縮するよりも早くディスク材が熱収縮してしまい、ディスクセパレーション（ディスク材間に隙間が生じる現象）が発生したり、ディスク材の外側（表面）と内側（内部）との温度差(熱膨張差)に起因する熱応力により、ロール表面（搬送面）にクラックが発生することが懸念されている。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、急激に冷却された場合でも、ディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生したりすることのない、耐スポーリング性に優れたディスクロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明は下記を提供する。
（１）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材を形成するための基材の製造方法において、
ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥することを特徴とするディスク用基材の製造方法。
（２）前記無機繊維の平均繊維径が３〜７μｍであることを特徴とする上記（１）記載のディスク用基材の製造方法。
（３）前記無機繊維の組成はＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６５：４０〜９９：１であることを特徴とする上記（１）または（２）記載のディスク用基材の製造方法。
（４）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材であって、
非晶質または結晶化率が５０％以下で、かつ、平均繊維径が３〜７μｍの無機繊維を含み、復元率が１０〜１００％であることを特徴とするディスクロール用ディスク材。
（５）上記（４）に記載のディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてなることを特徴とするディスクロール。
（６）ディスク材の充填密度が０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする上記（５）記載のディスクロール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロールビルド後もディスク材に比較的長い無機繊維を残存させることができるため、無機繊維の弾力性を維持・発揮することができる。その結果、ディスク材の高い復元率を維持でき、熱膨張差に起因する応力を緩和/吸収できるため、急激に冷却された場合でも、ディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生したりすることのない、耐スポーリング性に優れたディスクロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（ディスク材用基材）
本発明は、図１に示したようなロールディスク１０を構成するディスク材１２を製造するためのディスク材用基材を提供する。本発明のディスク材用基材は、ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリーを板状に成形し、乾燥して得られる。無機繊維は種々の繊維長のものが混在しており、本発明では無機繊維の繊維長をウェットボリュームで規定する。
【００１１】
尚、ウェットボリュームは、次の方法で算出される。
（１）乾燥した繊維材料５ｇを少数点２桁以上の精度を有する秤で計量する。
（２）計量した繊維材料を５００ｇのガラスビーカーに入れる。
（３）（２）のガラスビーカーに温度２０〜２５℃の蒸留水を４００ｃｃ程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散は超音波洗浄機を使用してもよい。
（４）（３）のガラスビーカーの中味を１０００ｍｌのメスシリンダーに移し、目盛で１０００ｃｃまで蒸留水を加える。
（５）（４）のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌する。これを計１０回繰り返す。
（６）攪拌停止後、室温下で静置し、３０分経過後の繊維沈降体積を目視で計測する。
（７）上記操作を３サンプルについて行い、その平均値を測定値とする。
【００１２】
ウェットボリュームが大きいほど繊維長が長くなるが、本発明では３００ｍｌ／５ｇ以上、好ましくは４００ｍｌ／５ｇ以上、より好ましくは５００ｍｌ／５ｇ以上の無機繊維を用いる。また、ウェットボリュームの上限値は、本発明の効果が得られるのであれば特に制限はなく、例えば２０００ｍｌ／５ｇ以下であればよく、好ましくは１５００ｍｌ／５ｇ以下、より好ましくは１２００ｍｌ／５ｇ以下であればよい。無機繊維は、スラリーとするために水中で無機充填材等と攪拌混合されるため、攪拌の間に切断され、得られるディスク材中の無機繊維は繊維長の短いものとなる。そのため、ディスク材は弾性が低く、急激な温度変化に追従できずにディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生する。これに対し本発明で用いる上記のウェットボリュームの無機繊維はバルク状の短繊維であり、スラリーにするときに攪拌混合されても、これまでよりも長い繊維長で残存し、得られるディスク材においても比較的長い無機繊維が配合されるため、無機繊維の弾力性を維持・発揮することができる。その結果、熱膨張差に起因する応力を緩和/吸収でき、ディスクロールの耐スポーリング性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明において、無機繊維は非晶質体、即ち結晶化率で０％、もしくは結晶化率が５０％以下である。無機繊維は、その結晶化率が低くなるほど繊維強度に優れるため、スラリー中で攪拌されたり、ロールビルド工程において圧縮力が加わったりしても、無機繊維が折れ難くなり、ディスク材の復元力を維持することができる。その結果、強度が高く、復元率の高いディスク材が得られる。このような効果を確実にするため、無機繊維の結晶化率の上限は３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、非晶質の無機繊維である。本発明において、結晶化率は、X線回析法により測定されればよく、内標準法を使用し、ムライトの検量線を作成し、結晶化率を求める。
【００１４】
さらに、無機繊維の平均繊維径は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、平均繊維径が３〜７μm、４〜７μｍといった比較的太い無機繊維であることが好ましい。こうした太い無機繊維は繊維強度に優れるため、スラリー中で攪拌されたり、ロールビルド工程において圧縮力が加わったりしても、無機繊維が折れ難く、ディスク材の復元力を維持することができる。その結果、強度が高く、復元率の高い基材を提供できる。
【００１５】
尚、無機繊維の組成は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６０：４０〜９９：１であることが好ましい。こういった組成の無機繊維はアルミナ繊維またはムライト繊維と呼ばれ、耐熱性が高いため、得られるディスク材の寸法熱変化率を低く抑えることができる。特に、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が７０：３０〜７５：２５であるムライト繊維は耐熱性、繊維強度、コストのバランスに優れるため、成形工程、ロールビルド工程を経ても長い繊維長を維持し易いため本発明において好適に使用できる。
【００１６】
スラリーには、上記の無機繊維の他に、従来と同様に無機充填材を含んでいてもよく、必要に応じて、無機バインダーを含んでいても良い。無機充填材としては、従来から使用されているマイカや木節粘度、ベントナイト、アルミナ、コーディライト、カオリンクレー、タルク等を好適に使用できる。無機バインダーとしては、耐熱性に優れることからシリカゾルやアルミナゾルが好適である。その他にも、成形補助剤としてデンプン等の有機バインダー、パルプ等の有機繊維、モンモリロナイト粉末等の凝集防止剤等を添加してもよい。残部は水である。
【００１７】
スラリーの組成には制限はないが、固形分組成において、無機繊維が３０〜７０質量％、無機充填材が３０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％含まれていればよく、無機繊維が３０〜６０質量％、無機充填材が４０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％がより好ましく、無機繊維が３０〜５０質量％、無機充填材が５０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％がさらに好ましい。無機繊維が３０質量％より少ないと、無機繊維に起因する弾力性が得られず、ロールビルドした後に後述するような期待する復元率を得ることができないことが懸念される。また、無機繊維が７０質量％より多いと、スラリー中に無機繊維を均一に分散させることが困難になり、得られるディスク基材の物性のバラツキが大きくなったり、耐摩耗性に劣ることが懸念される。
【００１８】
成形方法は、抄造法や、金網等の成形金型の一方の面にスラリーを供給しつつ他方の面から吸引を行う脱水成形法が可能であるが、上記のような比較的長いバルク状の短繊維を含むスラリーを用いて成形する場合、スラリー中の固形分を凝集させたフロックが大きくなりやすく、また濾過抵抗が低くなりやすいため脱水成形法が有利である。但し、無機繊維量が少ない場合（例えば、２０質量％以下）には、抄造法も可能である。抄造法は、コスト的に有利であるという利点がある。
【００１９】
成形後、乾燥してディスク材用基材が得られるが、このディスク用基材の密度は、本発明の効果を得られれば特に制限はないが、０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であればよく、０．４〜０．８ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．４５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることが特に好ましい。これは、ディスクロールとしたときの充填密度に対し、ディスク材の嵩密度が低いほど圧縮率が高くなり、ディスクロールの復元力も良くなるためである。また、ディスク材用基材の厚さは、抄造法の場合は２〜１０ｍｍが適当であり、脱水成形法の場合は１０〜３５ｍｍが適当である。ディスク材用基材の厚さは、厚いほうがシャフトに充填する枚数が少なくて済み、製造上有利である。
【００２０】
（ディスク材）
本発明はまた、上記のディスク材用基材からリング状に打ち抜いて得られるディスク材を提供する。即ち、本発明のディスク材は、非晶質または結晶化率が５０％以下で、好ましくは平均繊維径が３〜７μｍ、４〜７μｍの無機繊維、無機充填材、必要に応じて無機バインダーを含む。こうした構成によれば、ディスク材の復元率を高く維持することができ、耐スポーリング性を向上させることができる。具体的には、ディスク材の復元率は、１０〜１００％であり、好ましくは１０〜９０％、より好ましくは１０〜８０％、さらに好ましくは２０〜７０％、２０〜６０％、２０〜５０％である。尚、本発明において、ディスク材の復元率は、直径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製シャフトに、外径１３０ｍｍ、内径６５ｍｍのディスク材を充填密度１．２５ｇ／ｃｍ３にロールビルドしたディスクロールを、９００℃で加熱しながら回転速度５ｒｐｍで１５０時間回転した後、室温２５℃まで冷却後、ディスク材に加わる圧縮力を解放したときの復元した長さを元の長さで除算して求められる。
【００２１】
（ディスクロール）
本発明は更に、図１に示すように、回転軸となる金属製のシャフトに、上記のディスク材を複数枚嵌挿してロール状の積層物とし、両端から全体を圧縮した状態で固定したディスクロールを提供する。ディスク材の充填密度、即ち両側から圧縮した状態における密度は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、０．６〜１．６ｇ／ｃｍ３であればよく、より好ましくは０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３、特に好ましくは１．１〜１．４ｇ／ｃｍ３である。このような充填密度であれば、耐スポーリング性が良好であると共に、搬送ロールとして必要な耐摩耗性も得る事ができ、かつ搬送物を傷つけない表面硬度となり、上述した第１発明で得られた基材の特性を最大限に引き出すことができるので好ましい。
【００２２】
また、本発明のディスクロールにおいて、表面硬度は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、デュロメータＤ型硬度で２５〜６５であればよく、３０〜６０、３５〜５５であってもよい。こうしたデュロメータＤ型硬度（デュロメータＤ型硬度計）は、例えば（高分子計器社製「アスカーＤ型ゴム硬度計」）で測定すればよい。
【実施例】
【００２３】
以下に試験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。
【００２４】
（試験１）
表１に示すように、アルミノシリケート繊維またはムライト繊維、無機充填材及び成形保持剤を水に投入し、十分に攪拌混合してスラリーを調整した。尚、アルミノシリケート繊維及びムライト繊維のウェットボリュームは上記の方法に従い、また、結晶化率はＸ線回折法により内標準法を使用し、ムライトの検量線を作成して求めた。
【００２５】
そして、各スラリーを脱水成形法または抄造法により板状に成形し、乾燥してディスク材用基材を作製し、下記の評価を行った。結果を表１に併記する。
【００２６】
（１）寸法熱変化率
各ディスク材用基材から試験片を打ち抜き、７００℃または９００℃で加熱した後、その直径を測定し、加熱前の測定値から長さ方向（径方向）の寸法熱変化率を求めた。
【００２７】
（２）復元率
各ディスク材用基材から外径１３０ｍｍ、内径６５ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製シャフトに充填密度が１．２５ｇ／ｃｍ３になるようにロールビルドし、９００℃、回転速度５ｒｐｍで１５０時間回転させた後、室温２５℃まで冷却した後、ディスク材に加わる圧縮力を解放したときの復元した長さを元の長さで除算して復元率を求めた。
【００２８】
（３）耐摩耗性（熱間摩耗試験）
各ディスク材用基材から外径８０ｍｍのリング状のディスク材を打ち抜き、ステンレス製シャフトに幅１００ｍｍ、所望の充填密度となるようにロールビルドし、そのロール面に２ｍｍ間隔で幅２ｍｍの溝加工を５本施した直径３０ｍｍのステンレス製の軸を接触させた状態で、９００℃で５時間回転した後、室温２５℃まで冷却して摩耗量を測定した。
【００２９】
（４）耐スポーリング性
各ディスク材用基材から外径６０ｍｍのリング状のディスク材を打ち抜き、ステンレス製シャフトに幅１００ｍｍ、所望の充填密度となるようにロールビルドし、９００℃に保持した電気炉に投入し、１５時間後に取り出して室温２５℃まで急冷した。そして、このような加熱・急冷を繰り返し、ディスクセパレーションやクラックが発生するまでの回数を数えた。実用上、このような加熱・急冷を３回以上繰り返してもディスクセパレーションやクラックが発生しない場合に、耐スポーリング性に優れると評価できる。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から、ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、結晶化率が５０％以下のムライト繊維を用いた実施例１〜３では、寸法熱変化率が小さく、耐摩耗性及び耐スポーリング性にも優れるディスク材が得られることがわかる。
【００３２】
（試験２）
表２に示すように、ウェットボリュームが５３０ｍｌ／５ｇ以上で、非晶質のムライト繊維の配合量を変えてスラリーを調製し、試験１と同様の評価を行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２から、ムライト繊維の配合量は３０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％であれば、復元率、耐摩耗性及び耐スポーリング性に優れることがわかる。
【００３５】
（試験３）
試験１の実施例２と同じ配合にてディスク材を作製し、表３に示すように充填密度を変えてディスクロールを作製した。そして、試験１と同様の評価を行った。結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３から、ディスク材の充填密度は０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましいこと、１．１〜１．４ｇ／ｃｍ３がさらに好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ディスクロールの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
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
【技術分野】
【０００１】
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、該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、並びに前記ディスク材用の基材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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に示すように、このディスクロール１０は、回転軸となる金属製のシャフト１１に、無機繊維や無機充填材を含有するリング状のディスク材１２を複数枚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により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（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９９９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２６９２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、今日では搬送されるガラス板やステンレス板が大面積化しているため一枚当りの搬送時間が長く、ディスク材との接触時間も長くなっている。そのため、ディスク材はこれまで以上に高温になり、搬送前後、即ちガラス板やステンレス板と接触している時と、接触を終えた時との温度差がこれまでよりも大きくなっている。また、定期点検時にも同様に、急激に冷却される場合がある。
【０００５】
その場合、熱容量の高い金属製シャフトが熱収縮するよりも早くディスク材が熱収縮してしまい、ディスクセパレーション（ディスク材間に隙間が生じる現象）が発生したり、ディスク材の外側（表面）と内側（内部）との温度差(熱膨張差)に起因する熱応力により、ロール表面（搬送面）にクラックが発生することが懸念されている。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、急激に冷却された場合でも、ディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生したりすることのない、耐スポーリング性に優れたディスクロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明は下記を提供する。
（１）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材を形成するための基材の製造方法において、
ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥することを特徴とするディスク用基材の製造方法。
（２）前記無機繊維の平均繊維径が３〜７μｍであることを特徴とする上記（１）記載のディスク用基材の製造方法。
（３）前記無機繊維の組成はＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６５：４０〜９９：１であることを特徴とする上記（１）または（２）記載のディスク用基材の製造方法。
（４）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材であって、
非晶質または結晶化率が５０％以下で、かつ、平均繊維径が３〜７μｍの無機繊維を含み、復元率が１０〜１００％であることを特徴とするディスクロール用ディスク材。
（５）上記（４）に記載のディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてなることを特徴とするディスクロール。
（６）ディスク材の充填密度が０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする上記（５）記載のディスクロール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロールビルド後もディスク材に比較的長い無機繊維を残存させることができるため、無機繊維の弾力性を維持・発揮することができる。その結果、ディスク材の高い復元率を維持でき、熱膨張差に起因する応力を緩和/吸収できるため、急激に冷却された場合でも、ディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生したりすることのない、耐スポーリング性に優れたディスクロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（ディスク材用基材）
本発明は、図１に示したようなロールディスク１０を構成するディスク材１２を製造するためのディスク材用基材を提供する。本発明のディスク材用基材は、ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリーを板状に成形し、乾燥して得られる。無機繊維は種々の繊維長のものが混在しており、本発明では無機繊維の繊維長をウェットボリュームで規定する。
【００１１】
尚、ウェットボリュームは、次の方法で算出される。
（１）乾燥した繊維材料５ｇを少数点２桁以上の精度を有する秤で計量する。
（２）計量した繊維材料を５００ｇのガラスビーカーに入れる。
（３）（２）のガラスビーカーに温度２０〜２５℃の蒸留水を４００ｃｃ程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散は超音波洗浄機を使用してもよい。
（４）（３）のガラスビーカーの中味を１０００ｍｌのメスシリンダーに移し、目盛で１０００ｃｃまで蒸留水を加える。
（５）（４）のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌する。これを計１０回繰り返す。
（６）攪拌停止後、室温下で静置し、３０分経過後の繊維沈降体積を目視で計測する。
（７）上記操作を３サンプルについて行い、その平均値を測定値とする。
【００１２】
ウェットボリュームが大きいほど繊維長が長くなるが、本発明では３００ｍｌ／５ｇ以上、好ましくは４００ｍｌ／５ｇ以上、より好ましくは５００ｍｌ／５ｇ以上の無機繊維を用いる。また、ウェットボリュームの上限値は、本発明の効果が得られるのであれば特に制限はなく、例えば２０００ｍｌ／５ｇ以下であればよく、好ましくは１５００ｍｌ／５ｇ以下、より好ましくは１２００ｍｌ／５ｇ以下であればよい。無機繊維は、スラリーとするために水中で無機充填材等と攪拌混合されるため、攪拌の間に切断され、得られるディスク材中の無機繊維は繊維長の短いものとなる。そのため、ディスク材は弾性が低く、急激な温度変化に追従できずにディスクセパレーションが発生したり、クラックが発生する。これに対し本発明で用いる上記のウェットボリュームの無機繊維はバルク状の短繊維であり、スラリーにするときに攪拌混合されても、これまでよりも長い繊維長で残存し、得られるディスク材においても比較的長い無機繊維が配合されるため、無機繊維の弾力性を維持・発揮することができる。その結果、熱膨張差に起因する応力を緩和/吸収でき、ディスクロールの耐スポーリング性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明において、無機繊維は非晶質体、即ち結晶化率で０％、もしくは結晶化率が５０％以下である。無機繊維は、その結晶化率が低くなるほど繊維強度に優れるため、スラリー中で攪拌されたり、ロールビルド工程において圧縮力が加わったりしても、無機繊維が折れ難くなり、ディスク材の復元力を維持することができる。その結果、強度が高く、復元率の高いディスク材が得られる。このような効果を確実にするため、無機繊維の結晶化率の上限は３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、非晶質の無機繊維である。本発明において、結晶化率は、X線回析法により測定されればよく、内標準法を使用し、ムライトの検量線を作成し、結晶化率を求める。
【００１４】
さらに、無機繊維の平均繊維径は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、平均繊維径が３〜７μm、４〜７μｍといった比較的太い無機繊維であることが好ましい。こうした太い無機繊維は繊維強度に優れるため、スラリー中で攪拌されたり、ロールビルド工程において圧縮力が加わったりしても、無機繊維が折れ難く、ディスク材の復元力を維持することができる。その結果、強度が高く、復元率の高い基材を提供できる。
【００１５】
尚、無機繊維の組成は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６０：４０〜９９：１であることが好ましい。こういった組成の無機繊維はアルミナ繊維またはムライト繊維と呼ばれ、耐熱性が高いため、得られるディスク材の寸法熱変化率を低く抑えることができる。特に、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が７０：３０〜７５：２５であるムライト繊維は耐熱性、繊維強度、コストのバランスに優れるため、成形工程、ロールビルド工程を経ても長い繊維長を維持し易いため本発明において好適に使用できる。
【００１６】
スラリーには、上記の無機繊維の他に、従来と同様に無機充填材を含んでいてもよく、必要に応じて、無機バインダーを含んでいても良い。無機充填材としては、従来から使用されているマイカや木節粘度、ベントナイト、アルミナ、コーディライト、カオリンクレー、タルク等を好適に使用できる。無機バインダーとしては、耐熱性に優れることからシリカゾルやアルミナゾルが好適である。その他にも、成形補助剤としてデンプン等の有機バインダー、パルプ等の有機繊維、モンモリロナイト粉末等の凝集防止剤等を添加してもよい。残部は水である。
【００１７】
スラリーの組成には制限はないが、固形分組成において、無機繊維が３０〜７０質量％、無機充填材が３０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％含まれていればよく、無機繊維が３０〜６０質量％、無機充填材が４０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％がより好ましく、無機繊維が３０〜５０質量％、無機充填材が５０〜７０質量％、無機バインダーが０〜１０質量％がさらに好ましい。無機繊維が３０質量％より少ないと、無機繊維に起因する弾力性が得られず、ロールビルドした後に後述するような期待する復元率を得ることができないことが懸念される。また、無機繊維が７０質量％より多いと、スラリー中に無機繊維を均一に分散させることが困難になり、得られるディスク基材の物性のバラツキが大きくなったり、耐摩耗性に劣ることが懸念される。
【００１８】
成形方法は、抄造法や、金網等の成形金型の一方の面にスラリーを供給しつつ他方の面から吸引を行う脱水成形法が可能であるが、上記のような比較的長いバルク状の短繊維を含むスラリーを用いて成形する場合、スラリー中の固形分を凝集させたフロックが大きくなりやすく、また濾過抵抗が低くなりやすいため脱水成形法が有利である。但し、無機繊維量が少ない場合（例えば、２０質量％以下）には、抄造法も可能である。抄造法は、コスト的に有利であるという利点がある。
【００１９】
成形後、乾燥してディスク材用基材が得られるが、このディスク用基材の密度は、本発明の効果を得られれば特に制限はないが、０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であればよく、０．４〜０．８ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．４５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることが特に好ましい。これは、ディスクロールとしたときの充填密度に対し、ディスク材の嵩密度が低いほど圧縮率が高くなり、ディスクロールの復元力も良くなるためである。また、ディスク材用基材の厚さは、抄造法の場合は２〜１０ｍｍが適当であり、脱水成形法の場合は１０〜３５ｍｍが適当である。ディスク材用基材の厚さは、厚いほうがシャフトに充填する枚数が少なくて済み、製造上有利である。
【００２０】
（ディスク材）
本発明はまた、上記のディスク材用基材からリング状に打ち抜いて得られるディスク材を提供する。即ち、本発明のディスク材は、非晶質または結晶化率が５０％以下で、好ましくは平均繊維径が３〜７μｍ、４〜７μｍの無機繊維、無機充填材、必要に応じて無機バインダーを含む。こうした構成によれば、ディスク材の復元率を高く維持することができ、耐スポーリング性を向上させることができる。具体的には、ディスク材の復元率は、１０〜１００％であり、好ましくは１０〜９０％、より好ましくは１０〜８０％、さらに好ましくは２０〜７０％、２０〜６０％、２０〜５０％である。尚、本発明において、ディスク材の復元率は、直径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製シャフトに、外径１３０ｍｍ、内径６５ｍｍのディスク材を充填密度１．２５ｇ／ｃｍ３にロールビルドしたディスクロールを、９００℃で加熱しながら回転速度５ｒｐｍで１５０時間回転した後、室温２５℃まで冷却後、ディスク材に加わる圧縮力を解放したときの復元した長さを元の長さで除算して求められる。
【００２１】
（ディスクロール）
本発明は更に、図１に示すように、回転軸となる金属製のシャフトに、上記のディスク材を複数枚嵌挿してロール状の積層物とし、両端から全体を圧縮した状態で固定したディスクロールを提供する。ディスク材の充填密度、即ち両側から圧縮した状態における密度は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、０．６〜１．６ｇ／ｃｍ３であればよく、より好ましくは０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３、特に好ましくは１．１〜１．４ｇ／ｃｍ３である。このような充填密度であれば、耐スポーリング性が良好であると共に、搬送ロールとして必要な耐摩耗性も得る事ができ、かつ搬送物を傷つけない表面硬度となり、上述した第１発明で得られた基材の特性を最大限に引き出すことができるので好ましい。
【００２２】
また、本発明のディスクロールにおいて、表面硬度は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、デュロメータＤ型硬度で２５〜６５であればよく、３０〜６０、３５〜５５であってもよい。こうしたデュロメータＤ型硬度（デュロメータＤ型硬度計）は、例えば（高分子計器社製「アスカーＤ型ゴム硬度計」）で測定すればよい。
【実施例】
【００２３】
以下に試験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。
【００２４】
（試験１）
表１に示すように、アルミノシリケート繊維またはムライト繊維、無機充填材及び成形保持剤を水に投入し、十分に攪拌混合してスラリーを調整した。尚、アルミノシリケート繊維及びムライト繊維のウェットボリュームは上記の方法に従い、また、結晶化率はＸ線回折法により内標準法を使用し、ムライトの検量線を作成して求めた。
【００２５】
そして、各スラリーを脱水成形法または抄造法により板状に成形し、乾燥してディスク材用基材を作製し、下記の評価を行った。結果を表１に併記する。
【００２６】
（１）寸法熱変化率
各ディスク材用基材から試験片を打ち抜き、７００℃または９００℃で加熱した後、その直径を測定し、加熱前の測定値から長さ方向（径方向）の寸法熱変化率を求めた。
【００２７】
（２）復元率
各ディスク材用基材から外径１３０ｍｍ、内径６５ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製シャフトに充填密度が１．２５ｇ／ｃｍ３になるようにロールビルドし、９００℃、回転速度５ｒｐｍで１５０時間回転させた後、室温２５℃まで冷却した後、ディスク材に加わる圧縮力を解放したときの復元した長さを元の長さで除算して復元率を求めた。
【００２８】
（３）耐摩耗性（熱間摩耗試験）
各ディスク材用基材から外径８０ｍｍのリング状のディスク材を打ち抜き、ステンレス製シャフトに幅１００ｍｍ、所望の充填密度となるようにロールビルドし、そのロール面に２ｍｍ間隔で幅２ｍｍの溝加工を５本施した直径３０ｍｍのステンレス製の軸を接触させた状態で、９００℃で５時間回転した後、室温２５℃まで冷却して摩耗量を測定した。
【００２９】
（４）耐スポーリング性
各ディスク材用基材から外径６０ｍｍのリング状のディスク材を打ち抜き、ステンレス製シャフトに幅１００ｍｍ、所望の充填密度となるようにロールビルドし、９００℃に保持した電気炉に投入し、１５時間後に取り出して室温２５℃まで急冷した。そして、このような加熱・急冷を繰り返し、ディスクセパレーションやクラックが発生するまでの回数を数えた。実用上、このような加熱・急冷を３回以上繰り返してもディスクセパレーションやクラックが発生しない場合に、耐スポーリング性に優れると評価できる。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から、ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、結晶化率が５０％以下のムライト繊維を用いた実施例１〜３では、寸法熱変化率が小さく、耐摩耗性及び耐スポーリング性にも優れるディスク材が得られることがわかる。
【００３２】
（試験２）
表２に示すように、ウェットボリュームが５３０ｍｌ／５ｇ以上で、非晶質のムライト繊維の配合量を変えてスラリーを調製し、試験１と同様の評価を行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２から、ムライト繊維の配合量は３０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％であれば、復元率、耐摩耗性及び耐スポーリング性に優れることがわかる。
【００３５】
（試験３）
試験１の実施例２と同じ配合にてディスク材を作製し、表３に示すように充填密度を変えてディスクロールを作製した。そして、試験１と同様の評価を行った。結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３から、ディスク材の充填密度は０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましいこと、１．１〜１．４ｇ／ｃｍ３がさらに好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ディスクロールの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
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
【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、該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前記ディスク材を形成するための基材の製造方法において、
ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥することを特徴とするディスク用基材の製造方法。
【請求項２】
前記無機繊維の平均繊維径が３〜７μｍであることを特徴とする請求項１記載のディスク用基材の製造方法。
【請求項３】
前記無機繊維の組成はＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６５：４０〜９９：１であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク用基材の製造方法。
【請求項４】
回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材であって、
非晶質または結晶化率が５０％以下で、かつ、平均繊維径が３〜７μｍの無機繊維を含み、復元率が１０〜１００％であることを特徴とするディスクロール用ディスク材。
【請求項５】
請求項４に記載のディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてなることを特徴とするディスクロール。
【請求項６】
ディスク材の充填密度が０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３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。
【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、該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前記ディスク材を形成するための基材の製造方法において、
ウェットボリュームが３００ｍｌ／５ｇ以上で、かつ、非晶質または結晶化率が５０％以下である無機繊維を含むスラリー原料を板状に成形し、乾燥することを特徴とするディスク用基材の製造方法。
【請求項２】
前記無機繊維の平均繊維径が３〜７μｍであることを特徴とする請求項１記載のディスク用基材の製造方法。
【請求項３】
前記無機繊維の組成はＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２が６５：４０〜９９：１であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク用基材の製造方法。
【請求項４】
回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、該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前記ディスク材であって、
非晶質または結晶化率が５０％以下で、かつ、平均繊維径が３〜７μｍの無機繊維を含み、復元率が１０〜１００％であることを特徴とするディスクロール用ディスク材。
【請求項５】
請求項４に記載のディスク材を回転軸に複数枚嵌挿させてなることを特徴とするディスクロール。
【請求項６】
ディスク材の充填密度が０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３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。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１１１５４１（Ｐ２０１０−１１１５４１Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５２８２（Ｐ２００８−２８５２８２）
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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