JP2019181499A - ロールプレス装置及び粉体成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅規制部を備えたロールプレス装置において、幅規制部の削れを抑制して、幅方向の密度が均一な粉体成形体を形成する。【解決手段】回転軸が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール１０Ａ、１０Ｂ間に、粉体を挿通させながら、粉体をシート状に圧延成形するロールプレス装置であって、一対のロール間であって、回転軸方向両端部に、シート状に圧延成形される成形体の幅を規制する一対の規制部２０Ａ、２０Ｂが配置されており、一対の規制部は、一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動可能に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、粉体を一対のロール間に挿通させながら、粉体をシート状に圧延成形するロールプレス装置、及び、粉体をシート状に圧延して粉体成形体を製造する製造方法に関する。

従来、フィルム、紙、不織布、金属箔、鋼板などの加圧対象物に、加圧処理を施す加圧機構として、バッチ式のものと連続式のものが広く知られている。バッチ式の加圧機構は、一対のプレス板の間に加圧対象物を挟持させた状態で、油圧、空圧機構等により、加圧対象物に加圧処理を施す方法である。

バッチ式の加圧機構は、プレス板の間に加圧対象物を挟持させる工程、加圧処理を施す工程、加圧された加圧対象物を取り出す工程が必要となるため、生産性が低い。

一方、連続式の加圧機構としてロールプレスによる加圧機構が知られている。この加圧機構は、一対のロールが、垂直あるいは水平に対向して配置され、ロールの隙間に加圧対象物を挿通することで、加圧処理を施す方法である。この加圧機構は、加圧対象物を加圧処理を施した後、加工された圧対象物を連続して取り出すことができるため、高い生産性が得られる。

しかしながら、図９に示すように、一対のロール１００Ａ、１００Ｂの隙間１１０に、粉体２００を挿通させながら、粉体２００を加圧すると、粉体２００は、一対のロール１００Ａ、１００Ｂの幅方向Ｗに拡がる。その結果、加圧成形により形成された粉体の成形体において、中央と端部とで密度差が生じてしまう。

このような問題に対して、特許文献１には、一対のロール間に、粉体に対して幅方向の圧縮力を作用させる圧縮装置を設けた圧延装置が開示されている。具体的には、図１０に示すように、一対のロール２００Ａ、２００Ｂの正面に、パレルガイド部２１０、２１０及び、サイドシール板２２０、２２０で構成された粉体供給装置に粉体２４０を供給する。そして、粉体供給装置から、一対のロール２００Ａ、２００Ｂの隙間に挿通された粉体２４０に対して、幅圧縮装置２３０、２３０を作動させ、サイドシール板２２０、２２０を両側から押圧することによって、幅方向Ｗの圧縮力が付加される。これにより、加圧成形により形成された成形体の幅方向の密度を均一にすることができる。

特開昭６３−８９６０５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された圧延装置では、成形体の密度を中央と端部で均一にすることができたとしても、粉体２４０は、固定されたサイドシール板（幅規制部）２２０、２２０に対して相対的に移動するため、サイドシール板２２０、２２０と粉体２４０との摩擦により、サイドシール板２２０、２２０が削れてしまう。その結果、削られたサイドシール板２２０、２２０の破片が、粉体２４０中に混入してしまうという問題が生じる。

本発明は、幅規制部を備えたロールプレス装置において、幅規制部の削れを抑制して、幅方向の密度が均一な粉体成形体を形成することができるロールプレス装置を提供することにある。

本発明に係るロールプレス装置は、回転軸が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール間に、粉体を挿通させながら、該粉体をシート状に圧延成形するロールプレス装置であって、一対のロール間であって、回転軸方向両端部に、シート状に圧延成形される成形体の幅を規制する一対の規制部が配置されており、一対の規制部は、一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動可能に配置されている。

本発明に係る粉体成形体の製造方法は、回転軸が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール間に、粉体を挿通させながら、該粉体をシート状に圧延して粉体成形体を製造する製造方法であって、一対のロール間に粉体を挿通させる際、該粉体に対して、一対のロールの回転軸方向の両側から、一対の規制部を用いて圧力を印加えながら、粉体を圧延する圧延工程を備え、圧延工程において、一対の規制部を、一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動させながら、粉体に対して圧力を印加する。

本発明によれば、幅規制部の削れを抑制して、幅方向の密度が均一な粉体成形体を形成することが可能なロールプレス装置を提供することができる。

本発明の一実施形態におけるロールプレス装置の基本的な構成を模式的に示した斜視図である。 図１に示したロールプレス装置１を、Ｘ方向から見た図である。 、図１に示したロールプレス装置１を、Ｙ方向から見た図である。 本実施形態における一対の規制部の構成を模式的に示した図で、（ａ）は、Ｙ方向から見た断面図、（ｂ）は、Ｚ方向から見た平面図である。 一対のロールの隙間に粉体を挿通させながら、粉体をシート状に圧延して粉体成形体を製造する過程を示した図である。 図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。 図５の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 図５の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。 従来のロールプレス装置における問題点を説明した図である。 特許文献１に開示された圧延装置の構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

図１は、本発明の一実施形態におけるロールプレス装置の基本的な構成を模式的に示した斜視図である。

図１に示すように、本実施形態におけるロールプレス装置１は、回転軸Ｊ_１が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０に、粉体（不図示）を挿通させながら、粉体をシート状に圧延成形する装置である。ここで、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１の方向をＸ方向、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０に粉体が挿通する方向をＹ方向、回転軸Ｊ_１に垂直な方向をＺ方向とする。

本実施形態では、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１方向（Ｘ方向）の両端部に、シート状に圧延成形される成形体の幅（Ｘ方向）を規制する一対の規制部２０Ａ、２０Ｂが配置されている。ここで、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂは、図１に示すように、回転軸Ｊ_２が平行で、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１に平行な平面（ＸＹ平面）上を、互いに逆向きに回転する一対の回転体で構成されている。これにより、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂは、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動（回転）可能に配置されている。なお、一対の規制部（回転体）２０Ａ、２０Ｂの回転が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂによって阻害されないよう、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの回転軸Ｊ_２は、それぞれ、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１方向（Ｘ方向）の両端部から外方に位置している。また、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの回転軸Ｊ_２は、それぞれ、回転軸Ｊ_２が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１方向に移動可能に制御される。

以下、図２、３を参照しながら、本実施形態におけるロールプレス装置の具体的な構成を説明する。ここで、図２は、図１に示したロールプレス装置１をＸ方向から見た図で、図３は、Ｙ方向から見た図である。

図２に示すように、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの正面（Ｙ方向）に、粉体５０を供給する粉体供給部４０と、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間に粉体を搬送する粉体搬送部６０が配置されている。

粉体供給部４０は、平均粒子径が数μｍから１ｃｍ程度までの粒子の集合体(粉体)５０を、粉体搬送部６０に供給するもので、例えば、ホッパー等で構成されている。なお、粉体５０は、事前に厚みや幅をそろえるための成形処理を施しておいてもよい。成形処理は、例えば、金型を用いてプレスしたり、一対のロールを用いて、粉体をシート状に圧縮してもよい。

図３に示すように、一対のロール１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ、軸受部１１Ａ、１１Ｂによって、回転軸Ｊ_１を中心に回転可能に支持されている。また、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１方向の両端部に配置された一対の規制部（回転体）２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、軸受部２１Ａ、２１Ｂによって、回転軸Ｊ_２を中心に回転可能に支持されている。

一対のロール１０Ａ、１０Ｂの正面に配置された粉体搬送部６０は、その開口部６０ＡにおけるＺ方向の距離Ｌ_１が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０の距離Ｌ_２よりも広くなるように配置されている。さらに、粉体搬送部６０は、その開口部６０ＡにおけるＸ方向の幅Ｄが、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの外周面間の距離ｄよりも広くなるように設定されている。これにより、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０を挿通する粉体５０に対して、一対のロール１０Ａ、１０ＢによるＺ方向の圧力に加え、一対の規制部２０Ａ、２０ＢによるＸ方向の圧力を加えることができる。その結果ｓ、中央と端部を同等の密度を有する成形体を作製することができる。

なお、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの外周面間の距離ｄは、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの回転軸Ｊ_２を、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１方向（Ｘ方向）に移動することによって調整することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における一対の規制部２０Ａ、２０Ｂのうち、一方の規制部２０Ａの構成を模式的に示した図で、図４（ａ）は、Ｙ方向から見た断面図で、図４（ｂ）は、Ｚ方向から見た平面図である。なお、他方の規制部２０Ｂも、一方の規制部２０Ａと同じ構成である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、規制部２０Ａは、リング状に形成された回転体で構成されている。回転体は、支持体２４で支持されるとともに、軸受部２１Ａによって、回転軸Ｊ_２を中心に回転可能に支持されている。

リング状の回転体は、回転軸Ｊ_２方向の両端部において、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの外周面に接触する第１の接触面２２を有している。また、リング状の回転体は、周方向側面において、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０に挿通される粉体５０と接触する第２の接触面２３を有している。

図４（ａ）に示すように、第１の接触面２２は、曲面または多角面をなしていることが好ましい。これにより、第１の接触面２２が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの外周面に接触する面積を小さくすることができため、規制部２０Ａが回転する際の一対のロール１０Ａ、１０Ｂとの摩擦を低減することができる。

また、第１の接触面２２は、一対のロール１０Ａ、１０Ｂよりも硬度の低い材料からなることが好ましい。例えば、一対のロール１０Ａ、１０Ｂが、ＳＫＤ系鋼材、ＳＫＨ系鋼材、セラミック、超硬合金などのビッカース硬度６００Ｈｖ以上の高硬度の材料の場合、第１の接触面２２の材質は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂やアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンなどのプラスチック材、クロロプレンゴム、イソプレンゴムなどのゴム系材料や超高分子量ポリエチレンやキャストナイロンなどの合成樹脂系の材料などを用いることが好ましい。

粉体５０と接触する第２の接触面２３は、例えば、粉体５０がセラミック系の材料の場合、ＳＫＤ系鋼材、ＳＫＨ系鋼材、セラミック、超硬合金などのビッカース硬度６００Ｈｖ以上の高硬度の材料が好ましい。これにより、規制部２０Ａが回転する際の粉体５０との摩擦による第２の接触面２３の削れを低減することができる。

次に、図５〜８を参照しながら、本実施形態におけるロールプレス装置１を用いて、粉体をシート状に圧延成形して、粉体成形体を形成する方法を説明する。

図５は、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間に、粉体５０を挿通させながら、粉体５０をシート状に圧延して粉体成形体を製造する過程を示した図である。また、図６、７、８は、それぞれ、図５に示した線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃにおける断面図である。

図６に示すように、粉体搬送部６０から一対のロール１０Ａ、１０Ｂに搬送される粉体５０のＸ方向の幅は、図３に示したように、粉体搬送部６０の開口部６０ＡにおけるＸ方向の幅Ｄで規制される。しかしながら、粉体５０が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂと接触すると、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの圧力により、粉体５０の中央部は圧縮され、粉体５０の両端部は、幅方向（Ｘ方向）に拡がる。その結果、両端部の幅方向の拡がりΔＤとすると、粉体５０の幅はＤ＋２ΔＤとなる。

この状態で、粉体５０が、圧縮と同時に、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの摩擦力により、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転方向に進行すると、図７に示すように、粉体５０の幅方向両端部は、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂと接触する。このとき、図３に示したように、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの外周面間の距離ｄは、粉体搬送部６０の開口部６０ＡにおけるＸ方向の幅Ｄよりも狭く設定されているため、粉体５０は、一対のロール１０Ａ、１０ＢによるＺ方向の圧力に加え、一対の規制部２０Ａ、２０ＢによるＸ方向の圧力が加わることになる。これにより、粉体５０の幅方向両端部における密度が高まり、中央と両端部とは、同等の密度となる。

この状態で、粉体５０は、図８に示すように、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの摩擦力により更に進行することにより、幅方向の密度が均一な粉体成形体５０Ａが形成される。

このとき、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、軸受部２１Ａ、２１Ｂで回転可能に支持されているため、粉体５０との摩擦力により、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂは、粉体５０の進行方向に回転する。これにより、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂと粉体５０との摩擦が低減されるため、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの削れを抑制することができる。

なお、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの回転を、粉体５０との摩擦力で行う代わりに、規制部（回転体）２０Ａ、２０Ｂの外周面の周速度が、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの外周面の周速度と同じになるように、外部から制御してもよい。これにより、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂと粉体５０との摩擦をさらに低減できるため、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの削りをさらに抑制することができる。

ここで開示されるロールプレス装置によれば、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０に、シート状に圧延成形される成形体の幅を規制する一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを配置し、かかる一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０挿通する粉体５０の移動方向と、同じ方向に移動させることによって、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの削れを抑制するとともに、幅方向の密度が均一な粉体成形体を形成することができる。

一対の規制部２０Ａ、２０Ｂは、好適には、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１に平行な平面上を、互いに逆向きに回転する一対の回転体で構成される。一対の規制部（回転体）２０Ａ、２０Ｂが、それぞれ、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの隙間３０を挿通する粉体５０の移動方向と、同じ方向に回転することによって、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの削れを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態において、一対のロール１０Ａ、１０Ｂ間に粉体を挿通させる際、粉体に対して、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ１方向の両側から、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを用いて圧力を印加えながら、粉体を圧延する際、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを、一対のロール１０Ａ、１０Ｂ間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動させながら、粉体に対して圧力を印加することによって、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂの削れを抑制しつつ、幅方向の密度が均一な粉体成形体を製造することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを、リング状の回転体で構成したが、円盤状の回転体であってもよい。また、上記実施形態では、一対の規制部２０Ａ、２０Ｂを、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１に平行な平面（ＸＹ平面）上を回転する回転体で構成したが、一対のロール１０Ａ、１０Ｂの回転軸Ｊ_１に垂直な平面（ＹＺ平面）上を回転する回転体で構成してもよい。

１ ロールプレス装置
１０Ａ、１０Ｂ 一対のロール
１１Ａ、１１Ｂ 軸受部
２０Ａ、２０Ｂ 一対の規制部
２１Ａ、２１Ｂ 軸受部
２２ 第１の接触面
２３ 第２の接触面
３０ 隙間
４０ 粉体供給部
５０ 粉体
６０ 粉体搬送部
６０Ａ 開口部

Claims (9)

1. 回転軸が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール間に、粉体を挿通させながら、該粉体をシート状に圧延成形するロールプレス装置であって、
   前記一対のロール間であって、回転軸方向両端部に、シート状に圧延成形される成形体の幅を規制する一対の規制部が配置されており、
   前記一対の規制部は、前記一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動可能に配置されている、ロールプレス装置。
2. 前記一対の規制部は、回転軸が平行で、前記一対のロールの回転軸に平行な平面上を、互いに逆向きに回転する一対の回転体で構成されており、
   前記一対の回転体の回転軸は、それぞれ、前記一対のロールの回転軸方向両端部から外方に位置している、請求項１に記載のロールプレス装置。
3. 前記一対の回転体は、それぞれ、該回転体の回転軸が、前記一対のロールの回転軸方向に移動可能に制御される、請求項２に記載のロールプレス装置。
4. 前記一対の回転体は、それぞれ、前記一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に回転する、請求項２または３に記載のロールプレス装置。
5. 前記一対の回転体は、それぞれ、回転軸方向両端部において、前記一対のロールの外周面に接触する第１の接触面を有し、周方向側面において、前記一対のロール間に挿通される粉体と接触する第２の接触面を有し、
   前記第１の接触面は、曲面または多角面をなしている、請求項２〜４の何れかに記載のロールプレス装置。
6. 前記第１の接触面は、前記一対のロールよりも硬度の低い材料からなる、請求項５に記載のロールプレス装置。
7. 前記一対の回転体の回転は、それぞれ、該回転体の外周面の周速度が、前記一対のロールの外周面の周速度と同じになるように制御される、請求項２〜６の何れかに記載のロールプレス装置。
8. 前記粉体は、粉末状またはシート状で、前記一対のロール間に挿通される、請求項１〜７の何れかに記載のロールプレス装置。
9. 回転軸が平行で互いに逆向きに回転する一対のロール間に、粉体を挿通させながら、該粉体をシート状に圧延して粉体成形体を製造する製造方法であって、
   前記一対のロール間に前記粉体を挿通させる際、該粉体に対して、前記一対のロールの回転軸方向の両側から、一対の規制部を用いて圧力を印加えながら、前記粉体を圧延する圧延工程を備え、
   前記圧延工程において、前記一対の規制部を、前記一対のロール間を挿通する粉体の移動方向と、同じ方向に移動させながら、前記粉体に対して圧力を印加する、粉体成形体の製造方法。