JP2012116115A - ロール成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性を維持しつつ、凹凸模様その他の生産条件の管理について制約を受けにくくして、賦形性を向上させることができるロール成形装置を提供する。
【解決手段】外周面に凹凸模様１を有するロール型２を備えて形成され、前記ロール型２を回転させてグリーンシート３の表面を押圧することによって前記表面に凹凸模様４を形成するようにしたロール成形装置に関する。前記ロール型２が中空状に形成され、前記ロール型２の外周面に前記ロール型２の内外に連通する無数の微細穴５が設けられている。前記ロール型２の外周面のうち前記グリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気するように制御可能に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、グリーンシートの表面に凹凸模様を形成するのに用いられるロール成形装置に関するものである。

従来、外装材等に用いられる無機質板は、まず窯業系成形材料を用いてグリーンシートを作製し、次にこのグリーンシートの表面にプレス成形装置を用いて凹凸模様を形成した後、これを養生硬化させることによって製造されている。

しかし、通常、プレス成形装置による凹凸模様の成形は断続的に行われるので成形タクトが長くなり生産性が低くなるという問題がある。

そこで、ロール型を備えて形成されたロール成形装置を用い、長尺状のグリーンシートを長手方向に搬送しながら、ロール型を回転させてグリーンシートの表面を押圧し、この表面に凹凸模様を連続的に形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。ところで、グリーンシートを作製するための窯業系成形材料には、ロール型の凹凸模様の凹凸に沿って主として材料が流動することにより凹凸模様を形成するもの、ロール型の凹凸模様の凹凸に沿って主として材料が圧縮変形することにより凹凸模様を形成するもの、ロール型の凹凸模様の凹凸に沿って材料の流動及び圧縮変形が併せて生じることにより凹凸模様を形成するものなど様々なものが考えられる。

特開２００６−１７５８０７号公報

しかし、従来のロール成形装置では、凹凸模様として凹部の深さが深く凹部の幅が狭いものを形成しようとすると、柄欠けや柄ボケが発生し、十分な賦形性が得られないという問題がある。この場合、グリーンシートの搬送速度やロール型の回転速度を遅くして成形時間を長く取れば、上記のような凹凸模様を形成することができる場合がある反面、ロール成形装置の利点である生産性が犠牲になる。そのため、従来のロール成形装置の使用は、凹部の深さが浅く凹部の幅が広い凹凸模様を形成する場合に限定されてしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高い生産性を維持しつつ、凹凸模様その他の生産条件の管理について制約を受けにくくして、賦形性を向上させることができるロール成形装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係るロール成形装置は、外周面に凹凸模様を有するロール型を備えて形成され、前記ロール型を回転させてグリーンシートの表面を押圧することによって前記表面に凹凸模様を形成するようにしたロール成形装置において、前記ロール型が中空状に形成され、前記ロール型の外周面に前記ロール型の内外に連通する無数の微細穴が設けられていると共に、前記ロール型の外周面のうち前記グリーンシートに接触している部分の微細穴を通じて吸気するように制御可能に形成されていることを特徴とするものである。

前記ロール成形装置において、前記ロール型の回転軸を中心として放射状に前記ロール型の内部が複数の小室に区画されていると共に、各小室を個別に吸気状態とするように制御可能に形成されていることが好ましい。

前記ロール成形装置において、前記ロール型の側面に前記小室毎に各小室の内外に連通する配管接続部が設けられ、前記各配管接続部が配管を介して減圧ポンプに接続されていることが好ましい。

前記ロール成形装置において、前記配管接続部が前記ロール型の外周面に近接して設けられていると共に、前記配管にストレーナが設けられていることが好ましい。

前記ロール成形装置において、前記グリーンシートに接触し始める小室を吸気状態とするように制御可能に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、ロール型の外周面のうちグリーンシートに接触している部分の微細穴を通じて吸気することによって、賦形性を向上させることができるものであり、これにより高い生産性を維持しつつ、凹凸模様その他の生産条件の管理について制約を受けにくくすることができるものである。

本発明に係るロール成形装置の一例を示すものであり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）はロール型の概略斜視図である。 本発明に係るロール成形装置の一例の一部を示すものであり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は（ａ）の一部を示す正面の概略断面図である。 本発明に係るロール成形装置の他の一例を示すものであり、（ａ）は側面の概略断面図、（ｂ）は概略正面図（一部破断）である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係るロール成形装置の一例を示すものであり、このロール成形装置は、円筒状のロール型２を備えて形成されている。ロール型２は、中空状に形成されていて、外周面に凹凸模様１を有している。この凹凸模様１は、後述するグリーンシート３に形成される凹凸模様４の凹凸が反転したものである。そしてロール型２の材質、特に外周面の材質は、金属、樹脂、硬質ゴムなど押圧時に変形しにくいものであればよく、特に限定されるものではない。凹凸模様１の種類も特に限定されるものではなく、例えば、凹部の深さが浅く凹部の幅が広いものだけではなく、凹部の深さが深く凹部の幅が狭いもの等も適宜選択することができる。このように、ロール型２の凹凸模様１の選択肢が増えることによって、付加価値の高い商品として無機質板を製造することができる。さらにロール型２の外周面には無数の微細穴５が均一に設けられており、これらの微細穴５はロール型２の内外に連通している。微細穴５の穴径は、特に限定されるものではないが、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、また微細穴５は１〜２０ｍｍピッチで格子状に設けられていることが好ましい。

またロール型２の内部は、図１に示すようにロール型２の回転軸６を中心として隔壁１４によって放射状に複数の小室７に均等に区画されている。図１に示すロール型２の小室７の数は１６であるが、これに限定されるものではなく、ロール型２の直径、グリーンシート３の厚さ、後述する減圧ポンプ１０の能力等により最適数に変更することができる。

またロール型２の側面には、図１に示すように小室７毎に配管接続部８が設けられており、これらの配管接続部８は各小室７の内外に連通している。各配管接続部８は、図１に示すようにロール型２の側面においてロール型２の外周面に近接して設けられていることが好ましい。

また各配管接続部８は、図２（ａ）に示すように配管９を介して減圧ポンプ１０に接続されている。以下では、各配管接続部８と減圧ポンプ１０とを接続する配管９の経路を吸気経路という。なお、便宜上、図２では一部の配管接続部８に接続されている配管９のみを図示している。

ここで、吸気経路について具体的に説明する。図２に示すようにロール型２の側面の中心から回転軸６と同軸上にロール軸１５が延設され、ロール型２及びロール軸１５が一体となって自由に回転できるようにロール軸１５の端部がベアリング１６で軸支されている。ロール軸１５においてロール型２とベアリング１６との間には負圧タンク１７が設けられている。負圧タンク１７はロール軸１５に固定され、ロール軸１５と共に回転できるようになっている。そして各配管接続部８から第一配管９ａが延設され、負圧タンク１７に接続されている。第一配管９ａには吸気経路バルブ１９が設けられている。

また、図２（ｂ）に示すように負圧タンク１７からロール軸１５の内部を通って第二配管９ｂが延設されている。この第二配管９ｂは、ロール軸１５の端面において開口し、ロール軸１５の中心である回転軸６を含むようにロール軸１５の長手方向に沿って形成されている。そしてこの第二配管９ｂの開口を塞ぐように負圧室２２が設けられている。この負圧室２２は、回転させずに固定するようにしているので、ロール軸１５の端面と負圧室２２とが接触する箇所にはシール材２３を設けて密閉性を確保している。さらに図２（ａ）に示すように負圧室２２から第三配管９ｃが延設され、途中で複数に分岐及び合流して、真空ポンプ等の減圧ポンプ１０に接続されている。分岐点から合流点までの第三配管９ｃにはそれぞれストレーナ１２が設けられ、各ストレーナ１２の両側には交換用バルブ２４が設けられている。

そして、吸気経路バルブ１９を開き、交換用バルブ２４を開いて、第一配管９ａ、負圧タンク１７、第二配管９ｂ、負圧室２２、第三配管９ｃを連通させ、この状態で減圧ポンプ１０を作動させることによって、第一配管９ａと接続されている小室７を吸気状態（負圧状態）とすることができる。このような小室７をグリーンシート３に接触させると、この小室７の微細穴５を通じてグリーンシート３を吸引することによって、この小室７に対応するロール型２の外周面にグリーンシート３を吸着させることができ、さらにこのグリーンシート３を構成する窯業系成形材料を上記のロール型２の凹凸模様１の凹凸に沿って強制的に流動や圧縮変形させることができるものである。このようにして賦形性を向上させることができる。このときの負圧の強さは特に限定されるものではないが、０．０１〜０．０９９ＭＰａであることが好ましい。

また、吸気経路バルブ１９を閉じることによって、第一配管９ａと接続されている小室７を常圧状態（大気圧状態）とすることができる。

上記のようにして各小室７を個別に吸気状態又は常圧状態とするようにコンピュータ等の制御装置（図示省略）を用いて制御可能にロール成形装置を形成することが好ましい。

次に上記のようなロール成形装置を用いて凹凸模様４を形成するのに適したグリーンシート３について説明する。

まずグリーンシート３の作製に用いられる窯業系成形材料について説明する。窯業系成形材料は、水硬性材料、油性物質、軽量骨材及び水を含有するものが好ましい。

水硬性材料としては、ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、アルミナセメント、ハイアルミナセメント、シリカフュームセメント等のセメントや、高炉スラグ等を用いることができる。このような水硬性材料は１種のみを用いたり、複数種を混合して用いたりすることができる。

油性物質は、水と共に逆エマルション（Ｗ／Ｏエマルション）を形成する。油性物質としては、通常は疎水性の液状物質が用いられる。油性物質の具体例としては、トルエン、キシレン、灯油、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。このような油性物質は１種のみを用いたり、複数種を混合して用いたりすることができる。油性物質の含有量は、窯業系成形材料の全量に対して５〜１０体積％であることが好ましい。

軽量骨材としては、非球状の無機骨材、球状の無機骨材、球状の有機骨材及びこれら以外のものを用いることができる。

非球状の無機骨材としては、パーライト等を用いることができる。非球状の無機骨材の真球度は０．８０以下であることが好ましい。なお、真球度は、粒子の顕微鏡撮影画像に基づいて得られる、粒子の投影断面の面積及びこの断面の周囲長に基づき、〔粒子投影断面の面積と同じ面積の真円の円周長〕／〔粒子投影断面の周囲長の測定値〕の式で算出される値であるが、任意の５０個の粒子についてそれぞれ算出された値の平均値とする。

球状の無機骨材としては、フライアッシュバルーン等を用いることができる。球状の無機骨材の真球度は０．９５以上であることが好ましい。

球状の有機骨材としては、中空な樹脂製の粒子等を用いることができる。具体例としては、フェノール樹脂マイクロバルーン、塩化ビニリデン樹脂マイクロバルーン、ユリア樹脂マイクロバルーン等の有機系マイクロバルーンが挙げられる。球状の有機骨材の真球度は０．９７以上であることが好ましい。

軽量骨材の含有量は、軽量骨材の密度等に応じて、窯業系成形材料から得られる無機質板の十分な軽量化が可能なように適宜調整される。非球状又は球状の無機骨材を含有する窯業系成形材料については、水硬性材料１００質量部に対して非球状又は球状の無機骨材は５〜８０質量部であることが好ましい。また、球状の有機骨材を含有する窯業系成形材料については、水硬性材料１００質量部に対して球状の有機骨材は０．１〜１．３質量部であることが好ましい。

窯業系成形材料は、安定な逆エマルション構造の形成に貢献する乳化剤をさらに含有することが好ましい。乳化剤の具体例としては、ソルビタンセスキオール、グリセロールモノステアレート、ソルビタンモノオレート、ジエチレングリコールモノステアレート、ソルビタンモノステアレート、ジグリセロールモノオレート等の非イオン界面活性剤、各種アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等が挙げられる。乳化剤の含有量は、窯業系成形材料の全量に対して１〜３体積％であることが好ましい。

窯業系成形材料には、各種の補強材や添加剤が含有されていてもよい。補強材の具体例としては、砂利、ガラス粉、アルミナシリケート等の骨材、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維等の合成繊維や、炭素繊維、ガラス繊維、パルプ等の補強繊維が挙げられる。

窯業系成形材料の含水率は、窯業系成形材料中の固形分量に対して、例えば２５〜６０質量％である。

窯業系成形材料の具体的な調製方法の一例を示す。まず、乳化剤（例えばヤシ油やオレイン酸系乳化剤等）、スチレンモノマー、水、トリメチロールプロパントリメタクリレート等の架橋剤、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサルエート等の重合開始剤を混合することによって、逆エマルション混合物を調製する。次に、逆エマルション混合物、水硬性材料、軽量骨材及び補強繊維を混合し、含水量を調整することによって、窯業系成形材料を調製することができる。逆エマルション混合物とその他の成分とは、例えば強制攪拌機や連続混合機等を用いて混合することができる。

そして、上記のようにして調製した窯業系成形材料を押出機を用いてシート状に押出成形することによって、グリーンシート３を作製することができる。

次に、上記のロール成形装置を用いてグリーンシート３の表面に凹凸模様４を形成する方法について説明する。図１（ａ）に示すように長尺状に作製されたグリーンシート３を搬送装置（図示省略）を用いて長手方向に搬送しながら、ロール型２を回転させてグリーンシート３の表面を押圧することによって、この表面に凹凸模様４を連続的に形成することができる。このとき、ロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気するようにしている。図１（ａ）では、このように制御可能に形成されたロール成形装置のロール型２の複数の小室７のうち、吸気状態となっている小室７の配管接続部８を黒く塗りつぶしている。その他の小室７は常圧状態となっている。すなわち、ロール成形装置は、グリーンシート３に接触し始める小室７を吸気状態とし、グリーンシート３から離間し終えた小室７を常圧状態とするように制御可能に形成されていることが好ましい。このように、グリーンシート３に接触し始めてからグリーンシート３から離間し終えるまでの小室７を吸気状態とすることによって、賦形をスムーズに行うことができるものである。さらに、ロール型２の内部は複数の小室７に区画されているので、所望の小室７だけ吸気状態とすることができ、ロール型２の内部全体を吸気状態とする必要がなく、エネルギーの消費を低減することができるものである。

そして、図１及び図２に示すロール成形装置によれば、ロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気すると、たとえロール型２の凹凸模様１が複雑なものであっても、窯業系成形材料をロール型２の凹凸模様１の凹凸に沿って強制的に流動や圧縮変形させることができ、賦形性を向上させることができるものである。これにより成形タクトを短縮することができ、高い生産性を維持しつつ、凹凸模様１その他の生産条件の管理について制約を受けにくくすることができるものである。

なお、図１（ａ）に示す実施の形態では、外周面の全体がグリーンシート３に接触している小室７が存在しているが、ロール型２における小室７の数や、グリーンシート３の厚さ等の条件によっては、外周面の全体がグリーンシート３に接触している小室７が全く存在しない場合（換言すれば、外周面の一部がグリーンシート３に接触している小室７及び外周面がグリーンシート３に全く接触していない小室７のみが存在する場合）もある。この場合、外周面の一部がグリーンシート３に接触している小室７を吸気状態とすることになるが、この小室７の外周面の残部はグリーンシート３に接触していないので、この外周面の残部の微細穴５からエアーがわずかに小室７内にリークすることがある。しかし、このようなリークがあっても、ロール型２の外周面の全体からリークすることに比べれば、吸気による賦形性向上の効果は遥かに高まるものである。

ところで、図１（ａ）に示すようにロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気すると、グリーンシート３のカスが微細穴５から小室７内に入り込んで溜まるおそれがある。このような場合、図１に示すように配管接続部８がロール型２の外周面に近接して設けられていると、小室７内に入り込んだカスを直ちに配管接続部８に誘導することができ、そのままこの配管接続部８から第一配管９ａ内に排出することができるものである。そして、このカスは、図２に示す吸気経路を通って、第三配管９ｃのストレーナ１２で捕捉することができるものである。ある程度カスがストレーナ１２で捕捉されたら、このストレーナ１２の両側の交換用バルブ２４を閉じてストレーナ１２を取り外し、新しいストレーナ１２又はカスを洗い落としたストレーナ１２に交換した後、再度交換用バルブ２４を開くようにすればよい。図２（ａ）に示すように第三配管９ｃが分岐していると、減圧ポンプ１０を停止させずにロール成形を継続して行いながら、ストレーナ１２を１つずつ交換することができる。

図３は本発明に係るロール成形装置の他の一例を示すものであり、このロール成形装置も、円筒状のロール型２を備えて形成されている。ロール型２は、中空状に形成されていて、外周面に凹凸模様１を有している。さらにロール型２の外周面には無数の微細穴５が均一に設けられており、これらの微細穴５はロール型２の内外に連通している。なお、ロール型２の材質、凹凸模様１の種類、微細穴５の穴径等については既述の通りである。

また、図３（ｂ）に示すようにロール型２の側面の中心から回転軸６と同軸上にロール軸１５が延設され、ロール型２及びロール軸１５が一体となって自由に回転できるようにロール軸１５の端部がベアリング１６で軸支されている。また、ロール軸１５の内部には回転軸６と同軸上に内筒２８が設けられている。この内筒２８は、回転しないように固定されていると共に、ロール軸１５の端面から延設された吸気用配管２９に接続されている。

またロール型２の内部には、図３（ａ）に示すように吸気室３１が設けられている。吸気室３１は内筒２８と連通しており、回転しないように固定されている。また吸気室３１は、ロール型２の内面に沿うような円弧面３３を有しており、この円弧面３３には貫通穴（図示省略）が均一に多数設けられている。これらの貫通穴は吸気室３１の内外に連通している。貫通穴の穴径は、特に限定されるものではないが、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましく、また貫通穴は１〜２０ｍｍピッチで格子状に設けられていることが好ましい。吸気室３１の円弧面３３の周囲にはロール型２の内面に弾接するように、シート状やブラシ状のシール材３５が設けられている。これにより、ロール型２の内部に存在するエアーが、吸気室３１の円弧面３３とロール型２の内面とのクリアランスを通って吸気室３１の内部に吸引されるのを抑制することができるものである。なお、吸気室３１の円弧面３３とロール型２の内面とのクリアランスは、特に限定されるものではないが、０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、ロール軸１５の端面から延設された吸気用配管２９は、途中で複数に分岐及び合流して、真空ポンプ等の減圧ポンプ１０に接続されている。分岐点から合流点までの吸気用配管２９にはそれぞれストレーナ１２が設けられ、各ストレーナ１２の両側には交換用バルブ２４が設けられている。そして、交換用バルブ２４を開いた状態で減圧ポンプ１０を作動させることによって、吸気室３１を吸気状態（負圧状態）とすることができ、ロール型２の微細穴５及び吸気室３１の貫通穴を通じて吸気することができるものであり、ロール成形中は常に吸気している。このときの負圧は既述の通りである。

次に、上記のロール成形装置を用いてグリーンシート３の表面に凹凸模様４を形成する方法について説明するが、グリーンシート３の作製に用いられる窯業系成形材料については既述の通りである。図３（ａ）に示すように長尺状に作製されたグリーンシート３を搬送装置（図示省略）を用いて長手方向に搬送しながら、ロール型２を回転させてグリーンシート３の表面を押圧することによって、この表面に凹凸模様４を連続的に形成することができる。このとき、ロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気するようにしている。このような吸気は、ロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分に相当する箇所に吸気室３１の円弧面３３が位置するように、あらかじめ吸気室３１を固定しておくことによって行うことができる。このように、ロール型２が回転しても位置が変化しない吸気室３１はそれぞれ常に吸気状態であるので、賦形をスムーズに行うことができるものである。さらに、吸気室３１だけを吸気状態とすることができ、ロール型２の内部全体を吸気状態とする必要がなく、エネルギーの消費を低減することができるものである。

そして、図３に示すロール成形装置によれば、図１及び図２に示すロール成形装置と同様に、ロール型２の外周面のうちグリーンシート３に接触している部分の微細穴５を通じて吸気すると、たとえグリーンシート３が非圧縮性の窯業系成形材料で作製されていたり、またロール型２の凹凸模様１が複雑であったりしても、窯業系成形材料をロール型２の凹凸模様１の凹凸に沿って強制的に流動させることができ、賦形性を向上させることができるものである。これにより成形タクトを短縮することができ、高い生産性を維持しつつ、凹凸模様１その他の生産条件の管理について制約を受けにくくすることができるものである。

１ 凹凸模様
２ ロール型
３ グリーンシート
４ 凹凸模様
５ 微細穴
６ 回転軸
７ 小室
８ 配管接続部
９ 配管
１０ 減圧ポンプ
１２ ストレーナ

Claims (5)

1. 外周面に凹凸模様を有するロール型を備えて形成され、前記ロール型を回転させてグリーンシートの表面を押圧することによって前記表面に凹凸模様を形成するようにしたロール成形装置において、前記ロール型が中空状に形成され、前記ロール型の外周面に前記ロール型の内外に連通する無数の微細穴が設けられていると共に、前記ロール型の外周面のうち前記グリーンシートに接触している部分の微細穴を通じて吸気するように制御可能に形成されていることを特徴とするロール成形装置。
2. 前記ロール型の回転軸を中心として放射状に前記ロール型の内部が複数の小室に区画されていると共に、各小室を個別に吸気状態とするように制御可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロール成形装置。
3. 前記ロール型の側面に前記小室毎に各小室の内外に連通する配管接続部が設けられ、前記配管接続部が配管を介して減圧ポンプに接続されていることを特徴とする請求項２に記載のロール成形装置。
4. 前記配管接続部が前記ロール型の外周面に近接して設けられていると共に、前記配管にストレーナが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロール成形装置。
5. 前記グリーンシートに接触し始める小室を吸気状態とするように制御可能に形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のロール成形装置。

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