JP5589638B2 - ロールミル - Google Patents

Description

本発明は、セラミックス電子部品の製造において粉体と液体とを混合した原材料を混練・分散処理するロールミルに関する。

セラミックス電子部品の材料であるペースト材料は、粉体と液体とを混合した原材料をロールミルで混練・分散処理することで形成される。
ロールミルとして、３本のロールを配置した装置が知られている（例えば、特許文献１）。
このロールミルは、図５に示すように、始点ロール１及び中間ロール２が互いのロール面を近接して軸平行に配置され、中間ロール２及び終点ロール３が互いのロール面を近接して軸平行に配置され、中間ロール２が時計回りに回転し、始点ロール１及び終点ロール３が反時計回りに回転するようにしている。粉体と液体とを混合した原材料は、始点ロール１及び中間ロール２の間に投入され、ロール１、２間、ロール２、３間を通過する際の剪断力および圧縮力によって混練・分散処理が行なわれる。そして、混練・分散処理によって形成されたペースト材料は、終点ロール３に移行した後、掻き取り部４によって回収される。

原材料が投入される始点ロール１及び中間ロール２の上部には、図６にも示すように、ロール軸に沿って互いに離間して一対の堰板５，５が配置されている。
これら一対の堰板５，５は、図７に示すように、互いに交差する２つの曲率下端面５ａ，５ｂを形成した平板部材であり、曲率下端面５ａ，５ｂを始点ロール１及び中間ロール２のロール面上部に近接させて均一の間隙を設けながら、始点ロール１及び中間ロール２の間の原材料の投入幅を設定している。

図５に示す３本ロールの装置は、ロール１、２間を通過する際の混練・分散処理によって形成されたペースト材料の一部分が終点ロール３に移行し、掻き取り部４によって回収される方式であるため、その処理条件によっては、終点ロール３に移行し、掻き取り部４によって回収されたペースト材料の混練・分散が足りない場合が有り、このような場合、掻き取り部４で回収したペースト材料を始点ロール１及び中間ロール２の間に再投入しなければならず、作業性の面で問題がある。

図５に示す３本ロールの装置における上記のような問題点に対応して、再投入作業なしで長時間の混練・分散処理を行うことができるようにした２本ロールの装置もある。この２本ロールの装置は、図５で示した３本ロールの装置と異なる構造のロールミルとして、図８に示すように、互いのロール面を近接させて軸平行に配置した２本の第１及び第２ロール６，７及び一対の堰板５，５を備え、原材料を第１及び第２ロール６，７の間に繰り返し通過させ、長時間の混練・分散処理を行うことで高品質のペースト材料を形成するようにしたロールミルである。なお、このロールミルの一対の堰板５，５も、図７と同様に、互いに交差する２つの曲率下端面５ａ，５ｂを形成した平板部材であり、曲率下端面５ａ，５ｂを第１ロール６及び第２ロール７のロール面上部に近接させて均一の間隙を設けながら、第１ロール６及び第２ロール７の原材料の投入幅を設定している。

特開２００４−２５０７５号公報

ところで、図８で示した２本ロールのロールミルは、図９にも示すように、混練・分散処理を行なっている原材料Ｍが、堰板５の平面形状の側面に沿って上昇して滞留した状態となり、長時間の混練・分散処理を行っても、高品質のペースト材料を形成しにくいという問題がある。
また、図５で示した３本ロールのロールミルは、上述のように、ロール１、２間を通過する際の混練・分散処理によって形成されたペースト材料の一部分が終点ロール３に移行していく方式であるため、図８で示した２本ロールのロールミルほどではないが、その処理条件によっては、始点ロール１及び中間ロール２の上部に配置した堰板５の側面近くを流れる原材料Ｍが、側面に沿って上昇して滞留しやすく、高品質のペースト材料を形成しにくくなるという問題がある。
そこで、本発明は、隣接配置した一対のロールの間に配置した一対の堰板の接触側面に沿って上昇した原材料が滞留するのを防止して高品質の材料を形成することができるロールミルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載のロールミルは、複数本のロールを軸平行に隣接配置し、隣接する一対のロールの間の両端を一対の堰板で閉塞し、前記一対の堰板の間から前記一対のロール間に原材料を投入して混練・分散処理を行なうロールミルにおいて、前記一対の堰板の前記原材料が接触する接触側面に、前記原材料が前記接触側面に沿って滞留するのを防止する滞留防止部を設け、当該滞留防止部は、前記一対のロールのロール面に対面するように前記接触側面に形成され、前記接触側面に沿って上昇してきた前記原材料が接触することで当該原材料の上昇を規制する段差面である。
この発明によると、一対の堰板の接触側面に設けた滞留防止部が、一対のロールの間の原材料の滞留量を低減することができるので、確実に混練・分散処理された材料を形成することができ、これにより、高品質の材料を形成することができる。

また、この発明によると、一対のロールのロール面に対面するように接触側面に段差面を形成するだけで、接触側面に沿う原材料の上昇を規制して一対のロールの間の原材料の滞留量を低減することができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のロールミルにおいて、前記段差面が、前記一対のロールの前記ロール面に平行に対面する単一の平面である。
この発明によると、一対のロールのロール面に対面するように堰板の接触側面に単一の平面からなる段差面を形成するだけで、一対のロールの間の原材料の滞留量を低減することができる。

さらに、請求項３記載の発明は、請求項１記載のロールミルにおいて、前記段差面が、前記一対のロールの前記ロール面に対して平行に対面している第１段差面と、この第１段差面に連続して形成され、前記一対のロールの回転速度差により前記一対のロールの間で発生した前記原材料の流れを阻止する位置に設けた第２段差面とを備えている。
この発明によると、堰板の接触側面に沿って原材料が上昇していくが、その原材料が接触側面に形成した第１段差面に接触することで、一定高さ以上の上昇が規制される。また、前記一対のロールの間で発生した前記原材料の流れは、第２段差面に衝突して一対のロールの間に戻されていく。したがって、本発明は、原材料の上昇が規制され、原材料が一対のロールの間に戻されていくので、さらに確実に混練・分散処理された材料を形成することができる。

本発明に係るロールミルによれば、一対の堰板の接触側面に設けた滞留防止部が、一対のロールの間の原材料の滞留量を低減することができるので、確実に混練・分散処理された材料を形成することができ、これにより、高品質の材料を形成することができる。

本発明に係る第１実施形態のロールミルを示す概略図である。 第１実施形態のロールミルを構成する堰板の構造を示す図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。 本発明に係る第２実施形態のロールミルを示す概略図である。 第２実施形態のロールミルを構成する堰板の構造を示す図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図である。 ３本のロールからなる従来のロールミルを示す概略構成図である。 図５の要部を平面視で示した図である。 従来のロールミルを構成する堰板の構造を示す図である。 ２本のロールからなる従来のロールミルを示す概略構成図である。 従来のロールミルにおいて原材料が堰板の側面に沿って上昇し、滞留している状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図５から図８で示した構成と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
図１及び図２は、本発明に係る第１実施形態のロールミルを示すものである。
本実施形態のロールミルは、図１に示すように、互いの外周を近接して軸平行に配置した第１ロール６及び第２ロール７と、これら第１及び第２ロール６，７の上部にロール軸に沿う方向に互いに離間して配置した一対の堰板１０，１０とを備えている。なお、第１ロール６のロール軸をＰ１とし、第２ロールのロール軸をＰ２とする。

第１ロール６は反時計回りに回転し、第２ロール７は時計回りに回転している。また、第２ロール７の回転速度Ｖ２は、第１ロール６の回転速度Ｖ１より早く設定されている（Ｖ２＞Ｖ１）。
図１の堰板１０は、一対の堰板１０，１０のうちの一方を示している。この堰板１０は、図２（ａ）に示すように、第１ロール６のロール面上部に沿って近接する第１曲率下端面１１と、第２ロール７のロール面上部に沿って近接する第２曲率下端面１２とを形成した平板部材である。

一方の堰板１０は、図２（ｂ）に示すように、第１及び第２曲率下端面１１，１２を形成した側を薄板部１３とし、第１及び第２曲率下端面１１，１２から離間した側を厚板部１４として形成されている。そして、粉体と液体とを混合した原材料Ｍが接触しない一方の側面１５を平面形状とし、原材料Ｍが接触する他方の側面１６に、薄板部１３及び厚板部１４に直交した単一平面の段差面１７が形成されている。また、図示しないが、一対の堰板１０，１０のうちの他方の堰板１０も同一構成とされている。

上記構成の一対の堰板１０，１０は、図１に示すように、第１曲率下端面１１を第１ロール６のロール面上部に沿うように近接させ、第２曲率下端面１２を第２ロール７のロール面上部に沿うように近接させ、他方の側面１６を原材料Ｍに接触する方向に向け、他方の側面１６に設けた単一平面の段差面１７が、第１及び第２ロール６，７のロール面上部に上方から対向するように配置される。ここで、段差面１７は、図１に示すように、第１ロール６のロール軸Ｐ１及び第２ロールのロール軸Ｐ２を同一平面に含む仮想平面Ｆ１に対して平行となるように設けられている。

上記構成のロールミルによると、投入された原材料Ｍは、第１ロール６及び第２ロール７の互いの逆方向回転により混練・分散処理が行なわれる。ここで、第２ロール７の回転速度Ｖ２が第１ロール６の回転速度Ｖ１より早く設定されているので（Ｖ２＞Ｖ１）、第１ロール６及び第２ロール７の間の上部に投入された原材料Ｍは、図１に示す矢印Ａ方向にローリングした状態となる。

混練・分散処理が行なわれている原材料Ｍの一部は、一対の堰板１０，１０の他方の側面１６に沿って上昇していくが、他方の側面１６に形成した段差面１７に接触することで、一定高さ以上の上昇が規制される。
このように、一対の堰板１０，１０に形成した段差面１７によって原材料Ｍの上昇が規制され、混練・分散処理されずに滞留する原材料Ｍの滞留量を低減することができるので、本実施形態のロールミルは、高品質のペースト材料を形成することができる。
また、堰板１０の側面１６に単一平面の段差面１７を形成するだけで、原材料Ｍの上昇を確実に規制することができる。

次に、図３及び図４は、本発明に係る第２実施形態のロールミルを示すものである。本実施形態も、第２ロール７の回転速度Ｖ２が、第１ロール６の回転速度Ｖ１より早く設定されている（Ｖ２＞Ｖ１）。
本実施形態のロールミルは、図３に示すように、第１及び第２ロール６，７の上部にロール軸に沿う方向に互いに離間して配置した一対の堰板２０，２０を備えている。
図４の堰板２０は、一対の堰板２０，２０のうちの一方を示している。この堰板２０は、図４（ａ）に示すように、第１ロール６のロール面上部に沿って近接する第１曲率下端面２１と、第２ロール７のロール面上部に沿って近接する第２曲率下端面２２とを形成した平板部材である。

一方の堰板２０は、図４（ｂ）に示すように、第１及び第２曲率下端面２１，２２を形成した側を薄板部２３とし、第１及び第２曲率下端面２１，２２から離間した側を厚板部２４として形成されている。そして、粉体と液体とを混合した原材料Ｍが接触しない一方の側面２５を平面形状とし、原材料Ｍが接触する他方の側面２６に、薄板部２３及び厚板部２４に直交した段差面２７が形成されている。

この段差面２７は、第１曲率下端面２１に近接して形成された平面形状の第１段差面２７ａと、この第１段差面２７ａに対して鈍角を成して連続し、第２曲率下端面２２に向かうように形成された第２段差面２７ｂとを備えている。また、図示しないが、一対の堰板２０，２０のうちの他方の堰板２０も同一構成とされている。
上記構成の一対の堰板２０，２０は、図３に示すように、第１曲率下端面２１を第１ロール６のロール面上部に沿うように近接させ、第２曲率下端面２２を第２ロール７のロール面上部に沿うように近接させ、他方の側面２６を原材料Ｍに接触する方向に向け、他方の側面１６に設けた段差面２７は、第１及び第２ロール６，７のロール面上部に上方から対向するように配置される。

ここで、段差面２７は、図３に示すように、第１段差面２７ａが、第１ロール６のロール軸Ｐ１及び第２ロールのロール軸Ｐ２を同一平面に含む仮想平面Ｆ１に対して平行となり、第２段差面２７ｂが、第２ロール７側に傾きながら仮想平面Ｆ１に交差するように設けられる。
上記構成のロールミルによると、投入された原材料Ｍは、第１ロール６及び第２ロール７の互いの逆方向回転により混練・分散処理が行なわれる。ここで、第２ロール７の回転速度Ｖ２が第１ロール６の回転速度Ｖ１より早く設定されているので（Ｖ２＞Ｖ１）、第１ロール６及び第２ロール７の間の上部に投入された原材料Ｍは、図３に示す矢印Ａ方向にローリングした状態となる。

混練・分散処理が行なわれている原材料Ｍの一部は、一対の堰板２０，２０の他方の側面２６に沿って上昇していくが、他方の側面２６に形成した第１段差面２７ａに接触することで、一定高さ以上の上昇が規制される。また、図３の矢印Ａ方向にローリングした原材料Ｍは、第２ロール７側に傾いて形成された第２段差面２７ｂに接触することで第１ロール６及び第２ロール７の間に戻されていく。

このように、一対の堰板２０，２０に形成した段差面２７の第１段差面２７ａによって原材料Ｍの上昇が規制され、段差面２７の第２段差面２７ｂによって上昇した原材料Ｍが第１ロール６及び第２ロール７の間に戻されていくので、混練・分散処理されずに滞留する原材料Ｍの滞留量を低減することができ、本実施形態のロールミルも、高品質のペースト材料を形成することができる。

なお、上述した第１及び第２実施形態では、２本のロール６，７を備えたロールミルについて説明したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、始点ロール、中間ロール及び終点ロールを備えた３本のロールミルであっても、始点ロール及び中間ロールの間に配置した一対の堰板を上記実施形態と同一の構造とすることで、同様の効果を奏することができる。

６…第１ロール、７…第２ロール、１０，２０…堰板、１１，２１…第１曲率下端面、１２，２２…第２曲率下端面、１３，２３…薄板部、１４，２４…厚板部、１５，２５…一方の側面、１６，２６…他方の側面（接触側面）、１７，２７…段差面、２７ａ…第１段差面、２７ｂ…第２段差面、Ａ…原材料のローリング方向、Ｍ…粉体と液体を混合した原材料、Ｖ１…第１ロールの回転速度、Ｖ２…第２ロールの回転速度、Ｐ１…第１ロールのロール軸、Ｐ２…第２ロールのロール軸

Claims (3)

1. 複数本のロールを軸平行に隣接配置し、隣接する一対のロールの間の両端を一対の堰板で閉塞し、前記一対の堰板の間から前記一対のロール間に原材料を投入して混練・分散処理を行なうロールミルにおいて、
   前記一対の堰板の前記原材料が接触する接触側面に、前記原材料が前記接触側面に沿って滞留するのを防止する滞留防止部を設け、
   当該滞留防止部は、前記一対のロールのロール面に対面するように前記接触側面に形成され、前記接触側面に沿って上昇してきた前記原材料が接触することで当該原材料の上昇を規制する段差面であることを特徴とするロールミル。
2. 前記段差面は、前記一対のロールの前記ロール面に平行に対面する単一の平面であることを特徴とする請求項１記載のロールミル。
3. 前記段差面は、前記一対のロールの前記ロール面に対して平行に対面している第１段差面と、この第１段差面に連続して形成され、前記一対のロールの回転速度差により前記一対のロールの間で発生した前記原材料の流れを阻止する位置に設けた第２段差面とを備えていることを特徴とする請求項１記載のロールミル。

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