JP6920666B2 - ロールプレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート状または粉末状の成形材料を熱間圧延するロールプレス装置に関するものである。

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は、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，空圧機構などにより、加圧対象物に加圧処理を施す方法である。このバッチ式加圧機構の場合、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、連続式の加圧処理として広く知られているロールタイプによる加圧処理は、一対のロールが垂直あるいは平行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。加圧対象物をロールの隙間に挿通し、加圧処理を施した後、加圧対象物を取り出す工程を連続して行うことが可能でため、高い生産性が得られるという利点がある。

しかしながら、一対のロールによる連続式の加圧処理工程では、加圧処理の最中に、加圧対象物が下流側方向およびロールの幅方向への拡がりが発生するため、所望の圧力が十分に伝達されない。この点について特許文献１には、ロールの外周に流体を介在させることで、加圧対象物に対して均一に圧力を伝達することができる装置が提案されている。

特開平１１−２４５０８９号公報

しかしながら、特許文献１に示す装置では、加圧処理後の加圧対象物の自重により、垂直方向に配置された一対のロールの内、下方のロールの側への力が働くため、一対のロールで加圧した後、加圧対象物が下流側のコンベア上を搬送される際に、加圧対象物がコンベア上に載りにくくなる。そのため、加圧処理の次工程の加圧対象物回収工程をスムーズに行うことが難しくなり、歩留まりが低くなる。

本発明は、加圧対象物に対して均一に圧力を伝達し、かつ連続処理時の搬送をスムーズに行い、高い生産性を維持できるロールプレス装置を提供することを目的とする。

本発明のロールプレス装置は、成形材料を圧延し成形するロールプレス装置であって、 搬入された前記成形材料を上下から挟んで圧延する一対のロールを有し前記成形材料を加熱圧延する熱間プレス機構と、前記成形材料を投入する材料投入機構と、前記材料投入機構から投入された前記成形材料を前記熱間プレス機構の間に搬送する搬送機構と、前記熱間プレス機構の下手側に配置され前記熱間プレス機構で加熱圧延された圧延体を受け取る回収機構と、を有し、前記熱間プレス機構の前記一対のロールのうち、上方側の第１ロールの硬度が、下方側の第２ロールの硬度よりも低く、第２ロールの硬度と第１ロールの硬度との差が、ビッカーズ硬度において、１０Ｈｖ以上で且つ１５０Ｈｖ以下であり、熱間プレス機構で加熱圧延された圧延体は、その先端部が第１ロールの側へ持ち上げられた状態で、一対のロール間から回収機構へ送り出される、ことを特徴とする。

この構成によると、熱間プレス機構の上方側の第１ロールの硬度が下方側の第２ロールの硬度よりも低くしたので、第２ロールよりも第１ロールの表面への成形材料の密着性が高くなり、加熱圧延した直後の成形材料の先端が第１ロールの側に持ち上げられ、加熱圧延した成形材料を、回収機構に載せて回収をスムーズに行うことができ、高い生産性と高い歩留まりを実現できる。

本発明の実施の形態１のロールプレス装置１の構成図 同実施の形態における熱間プレス機構４へ成形材料が搬入される経路を説明する側面図 同実施の形態における熱間プレス機構４を下流側方向から見た図 熱間プレス機構４の第１，第２ローラの硬度の説明図 同実施の形態における熱間プレス機構４によって加圧処理された直後の成形材料を説明する側面図 同実施の形態における熱間プレス機構４によって加圧処理された後の成形材料が回収ベルトコンベア９ａに回収される様子を説明する側面図 本発明の実施の形態２のロールプレス装置１の構成図 同実施の形態における熱間プレス機構４の第１，第２ローラの温度の説明図 同実施の形態における熱間プレス機構４によって加圧処理中の成形材料の様子をロールプレス装置の下流側から見た図 比較例の熱間プレス機構４によって加圧処理された後の成形材料が回収機構５で回収されない様子を説明する側面図 比較例の熱間プレス機構４によって加圧処理中の成形材料の様子を下流側から見た図

以下、本実施の形態における、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に実施の形態１におけるロールプレス装置１のライン全体図を示す。

粉末状またはシート状の成形材料Ｓ１を圧延し成形するこのロールプレス装置１は、材料投入機構２と、搬送機構３と、熱間プレス機構４と、回収機構５とを有している。

材料投入機構２は、成形材料Ｓ１を搬送機構３に投入するホッパーで構成されている。搬送機構３は、材料投入機構２から投入された成形材料Ｓ１を、熱間プレス機構４に搬送する第１コンベア９で構成されている。第１コンベア９は、搬送ベルトコンベア９ａと搬送ベルトコンベア用プーリー９ｂ，９ｃから構成されている。回収機構５は、熱間プレス機構４の下手側に配置され熱間プレス機構４で加熱圧延された圧延体Ｓ２を受け取る第２コンベア１０で構成されている。第２コンベア１０は、搬送ベルトコンベア１０ａと搬送ベルトコンベア用プーリー１０ｂ，１０ｃから構成されている。なお、材料投入機構２、搬送機構３および回収機構５のそれぞれの構成は、ホッパー，第１コンベア９，第２コンベア１０に限定されるものではない。

熱間プレス機構４は、搬入された成形材料Ｓ１を上下から挟んで圧延する一対のロールによって成形材料Ｓ１を加熱圧延する。一対のロールは、上側の第１ロール７と下側の第２ロール８が互いの間に間隔を空けて配置されている。加熱圧延のために第１ロール７と第２ロール８は所定温度に加熱されている。第１ロール７と第２ロール８の材質としては、特に限定するものではないが、金属、セラミックス、金属とセラミックスの複合材料、 または異なる材質の部材を組み合わせた構造をとることもできる。図２は、成形材料Ｓ１が第１コンベア９により熱間プレス機構４へ搬入される様子である。

図３は、成形材料進行方向の下流側から熱間プレス機構４を見た図である。熱間プレス機構４は、上側の第１ロール７の硬度ａが下側の第２ロール８の硬度ｂよりも低い。硬度は、例えば、ビッカース硬度、ショア硬度、ロックウェル硬度、ブリネル硬さなどの公知の硬度測定法により測定される。例えば、ビッカース硬度において、好ましくは、
１Ｈｖ ≦ ｂ − ａ ≦ ２００Ｈｖ
を満たすことが望ましく、より好ましくは、
１０Ｈｖ ≦ ｂ − ａ ≦ １５０Ｈｖ
を満たすことが望ましく、さらに好ましくは、
２０Ｈｖ ≦ ｂ − ａ ≦ １００Ｈｖ
を満たすことが望ましい。これは均一に成形材料の加圧を行い、かつ回収機構５で回収をスムーズに行うためである。

ここで硬度が低いとは、例えば、図４に示すように、第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌの硬度ａ１が、第２ロール８の左端部から任意の位置８Ｌの硬度ｂ１より低く、第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの硬度ａ２が、第２ロール８の右端部の任意の位置８Ｒの硬度ｂ２より低く、第１ロール７の左端部と右端部の中央部７Ｃの硬度ａ３が、第２ロール８の左端部と右端部の中央部８Ｃの硬度ｂ３よりの低いということである。

図５は、成形材料Ｓ１が熱間プレス機構４によって、加圧処理された直後の様子である。本実施の形態における熱間プレス機構４は、第１ロール７の硬度が第２ロール８よりも低いことが特徴であり、第１ロール７の硬度を第２ロール８の硬度よりも低くすることで、第１ロール７の弾性変形量は第２ロール８の弾性変形量よりも大きいので、熱間プレス機構４で加熱圧延された成形材料Ｓ１の圧延体Ｓ２は、第１ロール７の側へ持ち上げられる。これは圧延体Ｓ２の第１ロール７への密着度が、圧延体Ｓ２の第２ロール８への密着度よりも高いためである。

そして先端が持ち上げられて進行方向に搬送された圧延体Ｓ２には、自重が働くため、圧延体Ｓ２は図６に示すように第２コンベア１０の搬送ベルトコンベア１０ａの上に確実に載ってスムーズに回収され、高い歩留まりが得られる。

（実施の形態２）
図７〜図９は本発明の実施の形態２を示す。

なお、実施の形態１と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。

図７はロールプレス装置１の構成図を示す。

この実施の形態２では、熱間プレス機構４の第１ロール７の硬度ａが第２ロール８の硬度ｂよりも低く、かつ第１ローラ７と第２ローラ８の長さ方向の硬度が部分的に異なっている。

例えば、第１ローラ７の材質と第２ローラ８の材質が同じで、第１ローラ７の温度と第２ローラ８の温度が温度制御装置６によって次のよう制御されている。

第１ロール７，第２ロール８の硬度と温度について、さらに詳しく説明する。

第１ロール７および第２ロール８の硬度は、温度の制御により容易に変更することができる。一般に材料温度と硬度は強い相関を有しているためである。本発明における、第１ロール７と第２ロール８の硬度を、第１ロール７の温度ｃ，第２ロール８の温度ｄによって、それぞれ制御している。

第１ロール７の温度ｃは第２ロール８の温度ｄよりも高い。好ましくは
５℃ ≦ ｃ − ｄ ≦ １００℃
を満たすことであり、より好ましくは
１０℃ ≦ ｃ − ｄ ≦ ７５℃
を満たすことであり、さらに好ましくは
２０℃ ≦ ｃ − ｄ ≦ ５０℃
を満たすことである。成形材料に均一に加圧を行い、かつ回収をスムーズに行うための硬度を得るためである。

ここでロールの温度が高いとは、例えば、図８に示すように第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌの温度ｃ１が第２ロールの左端部から任意の位置８Ｌの温度ｄ１より高く、第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの温度ｃ２が第２ロールの右端部の任意の位置８Ｒの温度ｄ２より高く、第１ロール７の左端部と右端部の中央部７Ｃの温度ｃ３が第２ロールの左端部と右端部の中央部８Ｃの温度ｄ３よりの高いということである。

ここではｃ１ ＝ ｃ２ ＜ ｃ３，ｄ１ ＝ ｄ２ ＜ ｄ３に温度制御装置６によって第１ローラ７の温度と第２ローラ８の温度が制御されている。

第１ロール７中央部７Ｃの温度ｃ３は、第１ロール７の左端部７Ｌおよび第１ロール７の右端部７Ｒの温度ｃ１，ｃ２よりも高い。好ましくは
５℃ ≦ ｃ３ − （ｃ１あるいはｃ２） ≦ １００℃、
より好ましくは
１０℃ ≦ ｃ３ − （ｃ１あるいはｃ２） ≦ ７５℃、
さらに好ましくは
２０℃ ≦ ｃ３ − （ｃ１あるいはｃ２） ≦ ５０℃
に温度制御されている。

第２ロール８の中央部８Ｃの温度ｄ３は、第２ロール８の左端部８Ｌおよび第２ロール８の端部８Ｒの温度ｄ１，ｄ２よりも高い。好ましくは
５℃ ≦ ｄ３ − （ｄ１あるいはｄ２） ≦ １００℃
より好ましくは
１０℃ ≦ ｄ３ − （ｄ１あるいはｄ２） ≦ ７５℃、
さらに好ましくは
２０℃ ≦ ｄ３ − （ｄ１あるいはｄ２） ≦ ５０℃
に温度制御されている。

このように温度制御することによって、加圧処理中の成形材料の様子をロールプレス装置の下流側から見た図９に示すように、第１ロール７の中央部７Ｃの硬度ａ３を、第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌ、および第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの硬度ａ１，ａ２よりも低くすることができる。 ビッカース硬度において、好ましくは、
１Ｈｖ ≦ ａ３ − （ａ１あるいはａ２） ≦ ２００Ｈｖ
を満たすことが望ましく、より好ましくは、
１０Ｈｖ ≦ ａ３ − （ａ１あるいはａ２） ≦ １５０Ｈｖ
を満たすことが望ましく、さらに好ましくは、
２０Ｈｖ ≦ ａ３ − （ａ１あるいはａ２） ≦ １００Ｈｖ
を満たすことが望ましい。

また、第２ロール８の中央部８Ｃの硬度ｂ３を、第２ロール８の左端部から任意の位置８Ｌ、および第２ロール８の右端部から任意の位置８Ｒの硬度ｂ１，ｂ２よりも低くすることができる。ビッカース硬度において、好ましくは、
１Ｈｖ ≦ ｂ３ − （ｂ１あるいはｂ２） ≦ ２００Ｈｖ
を満たすことが望ましく、より好ましくは、
１０Ｈｖ ≦ ｂ３ − （ｂ１あるいはｂ２） ≦ １５０Ｈｖ
を満たすことが望ましく、さらに好ましくは、
２０Ｈｖ ≦ ｂ３ − （ｂ１あるいはｂ２） ≦１００Ｈｖ
を満たすことが望ましい。

このように構成することによって、第１ロール７の中央部７Ｃの弾性変形量は、第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌあるいは第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの弾性変形量よりも大きくなり、第２ロール８の中央部８Ｃの弾性変形量は、第２ロール８の左端部から任意の位置８Ｌあるいは第２ロール８の右端部から任意の位置７Ｒの弾性変形量よりも大きくなるため、成形材料Ｓ１は加圧処理される際に、図９のように第１ロール７の中央部から端部方向へ拡がりにくくなり、成形材料Ｓ１の端部まで圧力が十分に伝達されるためである。

（比較例）
図１０と図１１に比較例を示す。

この比較例では図１０に示すように、熱間プレス機構４で加圧処理された圧延体Ｓ２が回収機構５で回収しようとしているが、比較例の熱間プレス機構４は、第１ロール７の硬度と第２ロール８の硬度が等しい。具体的には、第１ロール７と第２ロール８は材質が同じで、両者の温度も同じである。

比較例における熱間プレス機構４に成形材料が加圧処理される様子を図１１に示す。この図１１は図９と同様に、加圧処理中の成形材料の様子をロールプレス装置の下流側から見たもので、第１ロール７の中央部７Ｃの硬度ａ３，第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌの硬度ａ１，右端部から任意の位置７Ｒの硬度ａ２，第２ロール８の中央部８Ｃの硬度ｂ３，第２ロール８の左端部から任意の位置８Ｌの硬度ｂ１，右端部から任意の位置８Ｒの硬度ｂ２は
ａ１ ＝ ａ２ ＝ ａ３ ＝ ｂ１ ＝ ｂ２ ＝ ｂ３
である。

この比較例の場合には、成形材料Ｓ２は加圧処理される際に、第１ロール７および第２ロール８の中央部から端部方向へ拡がり、成形材料の端部には圧力が十分に伝達されないため、図１０に示したように、熱間プレス直後の圧延体Ｓ２が、熱間プレス機構４と回収機構５の隙間に落下して回収機構５で回収されないものが発生するため、歩留まりが低い。

本発明は、半導体部品、車載部品、生体部材料、電池材料などの産業用途に用いることが期待できる。

１ ロールプレス装置
２ 材料投入機構
３ 搬送機構
４ 熱間プレス機構
５ 回収機構
６ 温度制御部
７ 第１ロール
８ 第２ロール
９ 第１コンベア
１０ 第２コンベア
Ｓ１ 成形材料
Ｓ２ 加熱圧延された圧延体
ａ 第１ロール７の硬度
ａ１ 第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌの硬度
ａ２ 第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの硬度
ａ３ 第１ロール７の中央部７Ｃの硬度
ｂ 第２ロール８の硬度
ｂ１ 第２ロール８の左端部から任意の位置８Ｌの硬度
ｂ２ 第２ロール８の右端部の任意の位置８Ｒの硬度
ｂ３ 第２ロール８の左端部と右端部の中央部８Ｃの硬度
ｃ 第１ロール７の温度
ｃ１ 第１ロール７の左端部から任意の位置７Ｌの温度
ｃ２ 第１ロール７の右端部から任意の位置７Ｒの温度
ｃ３ 第１ロール７の中央部７Ｃの温度
ｄ 第２ロール８の温度
ｄ１ 第２ロールの左端部から任意の位置８Ｌの温度
ｄ２ 第２ロールの右端部の任意の位置８Ｒの温度
ｄ３ 第２ロールの中央部８Ｃの温度

Claims (7)

1. 成形材料を圧延し成形するロールプレス装置であって、
   搬入された前記成形材料を上下から挟んで圧延する一対のロールを有し前記成形材料を加熱圧延する熱間プレス機構と、
   前記成形材料を投入する材料投入機構と、
   前記材料投入機構から投入された前記成形材料を前記熱間プレス機構の間に搬送する搬送機構と、
   前記熱間プレス機構の下手側に配置され前記熱間プレス機構で加熱圧延された圧延体を受け取る回収機構と、を有し、
   前記熱間プレス機構の前記一対のロールのうち、上方側の第１ロールの硬度が、下方側
   の第２ロールの硬度よりも低く、
   第２ロールの硬度と第１ロールの硬度との差が、ビッカーズ硬度において、１０Ｈｖ以上で且つ１５０Ｈｖ以下であり、
   熱間プレス機構で加熱圧延された圧延体は、その先端部が第１ロールの側へ持ち上げられた状態で、一対のロール間から回収機構へ送り出される、
   ロールプレス装置。
2. 前記熱間プレス機構の前記一対のロールの前記第１ロールの温度が、前記第２ロールの
   温度よりも高いことを特徴とする、
   請求項１に記載のロールプレス装置。
3. 前記第１ロールは、中央部の硬度が端部の硬度よりも低いことを特徴とする、
   請求項１または２に記載のロールプレス装置。
4. 前記第２ロールは、中央部の硬度が端部の硬度よりも低いことを特徴とする、
   請求項１または２に記載のロールプレス装置。
5. 前記第１ロールは、中央部の温度が端部の温度よりも高いことを特徴とする、
   請求項１から３のいずれかに記載のロールプレス装置。
6. 前記第２ロールは、中央部の温度が端部の温度よりも高いことを特徴とする、
   請求項１、２または４のいずれかに記載のロールプレス装置。
7. 前記第１ロールの材質と前記第２ロールの材質が同じである、
   請求項１から６のいずれかに記載のロールプレス装置。

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