(57)【要約】【課題】高密度の成形シートを安定的に製造できるロールプレス装置を提供する。【解決手段】このロールプレス装置は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延して成形するロールプレス装置であって、成形材料を加熱する第一加熱機構と、加熱された成形材料を挟む一対の金属ベルトと、一対の金属ベルトを介して成形材料を圧延することで成形シートを生成する一対の圧延ロールと、一対の圧延ロールを加熱する第二加熱機構と、一対の金属ベルトを加熱する第三加熱機構と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状またはシート状の成形材料を圧延して成形するロールプレス装置であって、
前記成形材料を加熱する第一加熱機構と、
加熱された前記成形材料を挟む一対の金属ベルトと、
前記一対の金属ベルトを介して前記成形材料を圧延することで成形シートを生成する一対の圧延ロールと、
前記一対の圧延ロールを加熱する第二加熱機構と、
前記一対の金属ベルトを加熱する第三加熱機構と、
を備える、ロールプレス装置。
【請求項２】
さらに、前記第一加熱機構と、前記第二加熱機構と、に対して不活性気体を導入する機構を備える、請求項１に記載のロールプレス装置。
【請求項３】
さらに、前記第一加熱機構と前記第二加熱機構とに挟まれた空間を加熱する第四加熱機構を備える、請求項１または２に記載のロールプレス装置。
【請求項４】
さらに、前記一対の圧延ロールを通過した後の前記成形シートの温度を下げる冷却機構を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のロールプレス装置。
【請求項５】
粉末状またはシート状の成形材料を圧延することで高密度の成形シートを製造する方法であって、
前記成形材料を加熱する工程と、
加熱された一対の金属ベルトを介して加熱された一対の圧延ロールにて前記成形材料を圧延する熱間ロール圧延工程と、
を含み、
前記成形材料の温度を、前記金属ベルトの温度より高く設定する、成形シートの製造方法。
【請求項６】
前記成形材料の温度を、前記圧延ロールの温度より高く設定する、請求項５に記載の成形シートの製造方法。
【請求項７】
前記一対の圧延ロールに接触している部分における前記金属ベルトの温度を、前記圧延ロールの温度より高く設定する、請求項５又は６に記載の成形シートの製造方法。
【請求項８】
前記成形材料を加熱する工程または前記熱間ロール圧延工程に不活性気体を導入する、請求項５から７のいずれか一項に記載の成形シートの製造方法。
【請求項９】
前記不活性気体は、事前に加熱されている、請求項８に記載の成形シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延し成形するロールプレス装置および成形シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロールプレス装置は、工業用途で幅広く利用され、フィルムや紙、不織布、金属箔、鋼板などの材料を圧延成形する目的で用いられている。その他にも、シート表面の艶出しや張り合わせ、繊維材料の絞り（脱水）など成形以外の用途に適用されることも多い。また、ステンレス、鉄、ニッケル、アルミニウムなどの金属粉末をロールプレス装置に連続的に供給することでシート化する粉末圧延法も広く知られた技術である。粉末圧延法は、直径がサブミクロンから数百ミクロンの粉末材料を使用する手法であり、材料を溶融することなくシートを成形できるため、タングステンやモリブデンなどの高融点材料や、通常では溶け合わない金属同士の複合材を容易に成形することができる。
【０００３】
このロールプレスの一例として、特許文献１には、粉末材料を平坦な金属ベルトを介して、圧延ロールでプレスすることで、圧延ロールと粉末材料とを接触させることなく粉末材料を成形するロールプレス装置が開示されている。
【０００４】
また、別のロールプレスの一例として、特許文献２には、粉末材料を平坦な金属ベルトを介して、ロール圧延することで、圧延ロールと粉末材料とを接触させることなく成形シートを作成する方法であって、成形シート厚みを均一化させるために金属ベルトの形状を矯正する機構を設けるロールプレス装置が開示されている。
【０００５】
また、別のロールプレスの一例として、特許文献３には、粉末材料を圧延ロールにて成形したシートを溝の形成された金属ベルトを介して、熱間圧延により密度の高い成形シートを形成するロールプレス装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１８７７０６号公報
【特許文献２】特許２６６４７５２号公報
【特許文献３】特開２０１８−９４５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の方法では、圧延ロールを粉末材料で汚染することなく連続的に成形シートを得ることが可能であるが、密度が十分に高まらないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３の方法では、特に圧延時における圧延ロール方向への圧力損失を効果的に抑制することができ、より高密度の成形シートを得ることができる。その一方で、金属ベルトを同時に加熱することによる成形材料の付着などが発生し、密度の高い成形シートを安定的に作成することが困難であった。または、金属ベルトを加熱しない場合には、成形材料の表面温度が低下しやすいため、特に表面の成形シート密度が高まらないという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を鑑み、高密度の成形シートを安定的に製造できるロールプレス装置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】
【００１０】
本発明に係るロールプレス装置は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延して成形するロールプレス装置であって、
前記成形材料を加熱する第一加熱機構と、
加熱された前記成形材料を挟む一対の金属ベルトと、
前記一対の金属ベルトを介して前記成形材料を圧延することで成形シートを生成する一対の圧延ロールと、
前記一対の圧延ロールを加熱する第二加熱機構と、
前記一対の金属ベルトを加熱する第三加熱機構と、
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係るロールプレス装置およびロールプレスによる成形シートの製造方法によれば、高密度の成形シートを安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る成形シートを作成するロールプレス装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は、成形シートの断面外観を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の成形シート表層部の成形材料内の空隙の分布を示す概略断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の成形シート中央部の成形材料内の空隙の分布を示す概略断面図である。
【図３】金属ベルトに成形シートの表面が付着することを示す概略図であり、（ａ）は、成形シート面積の５％以上が金属ベルトに付着することを示す概略図であり、（ｂ）は、成形シート面積の５％未満が金属ベルトに付着することを示す概略図である。
【図４】実施例１から７および比較例１から３における成形シートの製造条件及び評価結果の一覧を示す図である。
【図５】比較例１に係るロールプレス装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１に係る成形シートの製造方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明者は、成形材料を加熱しつつ、成形材料と圧延ロールと金属ベルトとの温度を個別に緻密制御することにより、高密度の成形シートを金属ベルトに付着することなく安定的に得ることが可能となることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
第１の態様に係るロールプレス装置は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延して成形するロールプレス装置であって、
前記成形材料を加熱する第一加熱機構と、
加熱された前記成形材料を挟む一対の金属ベルトと、
前記一対の金属ベルトを介して前記成形材料を圧延することで成形シートを生成する一対の圧延ロールと、
前記一対の圧延ロールを加熱する第二加熱機構と、
前記一対の金属ベルトを加熱する第三加熱機構と、
を備える。
【００１５】
上記構成にすることにより、成形材料と加熱ロールと金属ベルトの温度を独立に調整することが可能になるため、成形シートの密度を効率的に高めつつ、金属ベルトへの付着を抑制することができる。
【００１６】
第２の態様に係るロールプレス装置は、上記第１の態様において、さらに、前記第一加熱機構と、前記第二加熱機構と、に対して不活性気体を導入する機構を備えてもよい。
【００１７】
上記構成にすることにより、酸素に対して活性を示す材料に関しても、材料変化を起こすことなく高密度の成形シートを得ることが可能となる。
【００１８】
第３の態様に係るロールプレス装置は、上記第１又は第２の態様において、さらに、前記第一加熱機構と前記第二加熱機構とに挟まれた空間を加熱する第四加熱機構を備えてもよい。
【００１９】
上記構成にすることにより、第一加熱機構から第二加熱機構に至るまでの成形シートの温度低下をより抑制することができるため、より効率的に成形シートの密度を高めることができる。
【００２０】
第４の態様に係るロールプレス装置は、上記第１から第３のいずれかの態様において、さらに、前記一対の圧延ロールを通過した後の前記成形シートの温度を下げる冷却機構を備えてもよい。
【００２１】
上記構成にすることにより、設備を小型化でき、また人手による取扱いの際の安全性が向上する。
【００２２】
第５の態様に係る成形シートの製造方法は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延することで高密度の成形シートを製造する方法であって、
前記成形材料を加熱する工程と、
加熱された一対の金属ベルトを介して加熱された一対の圧延ロールにて前記成形材料を圧延する熱間ロール圧延工程と、
を含み、
前記成形材料の温度を、前記金属ベルトの温度より高く設定する。
【００２３】
上記構成にすることにより、成形材料と加熱ロールと金属ベルトの温度を独立に調整することが可能になる。そのため、成形シートを効率的に加熱することができ、かつ熱間圧延されるまでの温度低下を抑制できるため、成形シートの密度を効率的に高めることができるとともに、金属ベルトへの成形シートの付着を抑制することができる。
【００２４】
第６の態様に係る成形シートの製造方法は、上記第５の態様において、前記成形材料の温度を、前記圧延ロールの温度より高く設定してもよい。
【００２５】
上記構成にすることにより、圧延ロールの強度を保てるため、高密度の成形シートを得ることができる。
【００２６】
第７の態様に係る成形シートの製造方法は、上記第５又は第６の態様において、前記一対の圧延ロールに接触している部分における前記金属ベルトの温度を、前記圧延ロールの温度より高く設定してもよい。
【００２７】
上記構成にすることにより、圧延ロールの熱を効率的に成形シートに供給することができるため、より高密度の成形シートを得られる。
【００２８】
第８の態様に係る成形シートの製造方法は、上記第５から第７のいずれかの態様において、前記成形材料を加熱する工程または前記熱間ロール圧延工程に不活性気体を導入してもよい。
【００２９】
上記構成にすることにより、成形材料の特性変化を抑制することができる。
【００３０】
第９の態様に係る成形シートの製造方法は、上記第８の態様において、前記不活性気体は、事前に加熱されていてもよい。
【００３１】
上記構成にすることにより、加熱機構への負荷を小さくでき、コストダウンにつながる。また不活性気体が熱膨張するため、供給する気体流量を削減できる。
【００３２】
以下、実施の形態に係るロールプレス装置及びロールプレスによる成形シートの製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００３３】
（実施の形態１）
以下に、本開示の実施の形態１に係るロールプレス装置４０について説明する。
図１は、本開示の実施の形態１に係るロールプレス装置４０の全体構成を示す概略断面図である。このロールプレス装置４０によって、粉末状またはシート状の成形材料２を圧延して成形する。また、このロールプレス装置４０は、第一加熱機構１０と、一対の金属ベルト３１，３２と、一対の圧延ロールと、第二加熱機構２３，２４と、第三加熱機構３３，３４と、を備える。第一加熱機構１０によって成形材料２を加熱する。一対の金属ベルト３１，３２によって加熱された成形材料２を挟む。一対の圧延ロール２１，２２によって、一対の金属ベルト３１，３２を介して前記成形材料を圧延することで成形シート３を生成する。第二加熱機構２３，２４によって一対の圧延ロール２１，２２を加熱する。第三加熱機構３３，３４によって一対の金属ベルト３１，３２を加熱する。
さらに、このロールプレス装置４０の基本構成は、材料供給口１より供給される成形材料２を搬送ベルト４によって水平方向に搬送し、第一加熱機構１０により成形材料２を加熱する。その後、上下方向に対をなす圧延ロール２１および２２により圧延して成形シート３を形成し、搬送ベルト５によりさらに水平方向に搬送され、成形シート３は冷却され回収される構成よりなる。
このロールプレス装置４０によれば、高密度の成形シート３を安定的に製造できる。
【００３４】
以下に、このロールプレス装置４０を構成する各部材及び用いる成形材料等について説明する。
【００３５】
＜成形材料＞
ロールプレス装置４０の材料供給口１には粉末状の成形材料２が常時供給されており、成形材料２を粉末状またはシート状にて定量的に供給する。
成形材料２は、例えば、平均粒子径が１００μｍ以下のセラミック材料などを使用できるが、その粒度分布や材質には制限されない。したがって、低融点ガラス材料や、その他シリケート材料、セラミック粉末、金属粒子を含む混合材料など、様々な材料に適用することができる。成形材料２は、通常は複数軸のスクリューフィーダや電磁フィーダなどを用いて定量供給される。図示しないが、材料供給口１と第一加熱機構１０との間に成形材料２をシート化する機構を設けてもよい。また図１においては、成形材料２を連続的に供給しているが、非連続的に供給しても問題ない。
【００３６】
＜第一加熱機構＞
第一加熱機構１０によって、成形材料２を加熱する。材料供給口１より定量供給された成形材料２は、第一加熱機構１０に水平搬送され、一定時間加熱される間に所定の温度まで加熱され、第一加熱機構１０を通過する。第一加熱機構１０に用いられる第一加熱ヒータ１１には特に制限はないが、例えば、赤外線ヒータやシーズヒータ、セラミックヒータ、ハロゲンランプヒータ、カーボンヒータ、フラッシュランプヒータなどを一般的に用いることができる。
【００３７】
第一加熱機構１０により加熱される成形材料２の温度は、４００℃以上１０００℃以下であることが望ましい。４００℃より低い温度では成形材料の軟化が促進されず、十分な成形密度を得ることができない。また１０００℃より高い温度では酸化や結晶化などの成形材料２の特性変化が起こりやすくなるため、好ましくない。
【００３８】
また、成形材料２の特性変化を抑制するために、第一加熱機構１０の中は、例えば、窒素やヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性気体により置換させることが好ましい。その際の不活性気体により満たされた第一加熱機構１０内の酸素濃度は５容量％以下であることが好ましく、さらに酸素濃度が１容量％以下であることがより好ましい。酸素濃度を５容量％以下に下げることで、成形材料２を高温に加熱した際に赤熱する現象を抑制することができるため安全性が高く、また酸素濃度を１容量％以下にすることで成形材料２の特性変化を抑制することができる。
【００３９】
＜搬送ベルト＞
また、搬送ベルト４には特に制限はないが、例えば、スチールベルトやメッシュベルトなどが用いられる。特に耐熱性を必要とする場合には、線径の大きいメッシュベルトを用いることで、熱歪みに起因する蛇行を抑制し、より安定的に搬送することができる。
【００４０】
第一加熱機構１０により所定温度まで十分に加熱された成形材料２は、搬送ベルト４によって一対の金属ベルト３１，３２を介して圧延ロール２１，２２の間に水平方向に搬送される。
【００４１】
＜圧延ロール＞
熱間圧延に用いられる圧延ロール２１および２２は、それぞれ上下方向に成形材料２を挟んで対をなすように配置されている。また、圧延ロール２１および２２への成形材料２の付着を防ぐために、成形材料２と圧延ロール２１および成形材料２と圧延ロール２２の間に、それぞれ金属ベルト３１および３２を配置している。これによって、成形材料２と圧延ロール２１および２２は、直接接触しないようにしている。成形材料２は、これら金属ベルト３１および３２を介して圧延ロール２１および２２によって圧延され、高密度の成形シート３を得ることができる。
【００４２】
さらに圧延ロール２１および２２の材質としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、高速度工具鋼、超硬合金、などの金属や、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材を用いることができ、その種類は特に制限されない。また材質を単体、または組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
＜金属ベルト＞
金属ベルト３１および３２は、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼などで形成されていればよいが、特に制限はない。金属ベルト３１、３２の厚みは０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、さらに０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。０．０４ｍｍより薄い場合は巻取時の破断が起こりやすく、また圧延時の応力集中による破断を起こしやすい。０．２ｍｍより厚い場合は巻取時に大きな張力が必要となる。
【００４４】
＜第二加熱機構＞
密度の高い成形シート３を得るために、圧延ロール２１および２２は、第二加熱機構２３および２４により、十分に加熱されている。第二加熱機構２３，２４は、図１には圧延ロール２１および２２に誘導加熱コイルなどのヒータを内蔵する形で記載しているが、これらヒータ方式には特に制限はない。例えば、第二加熱機構２３，２４としてロール外周部にシーズヒータやハロゲンランプヒータ、カーボンヒータ、フラッシュランプヒータなどを設置し、外部からの熱伝導により圧延ロール２１、２２を加熱してもよい。
【００４５】
また、圧延ロール２１および２２の表面温度は、４００℃以上７００℃以下であることが好ましい。４００℃より低い温度では、成形材料２の温度を著しく低下させてしまうために密度を高めることができず、７００℃より高い温度では、圧延ロール２１、２２の強度を保持することが困難となる。
【００４６】
＜第三加熱機構＞
さらに高密度の成形シート３を得るために、金属ベルト３１および３２は、第三加熱機構３３および３４により十分に加熱されていることが必要である。具体的には、図１に示す通り、金属ベルト３１および３２は、成形材料２が水平方向に搬送される速度と同期して、巻出機３５および３６から巻き出され、圧延ロール２１および２２を介して、巻取機３７および３８に巻き取られる。そのため、巻出機３５と圧延ロール２１の間に、そして、巻出機３６と圧延ロール２２の間にそれぞれの金属ベルト３１および３２を加熱するよう、第三加熱機構３３および３４を設ける。第三加熱機構３３および３４についても、上記第二加熱機構と同様の方法により加熱することができる。
【００４７】
金属ベルト３１および３２の表面温度は、４００℃以上１０００℃以下であることが好ましく、さらには４００℃以上７００℃以下であることがより好ましい。４００℃より低い温度では成形材料２の温度を著しく低下させてしまうために成形シート３の密度を十分に高めることができず、７００℃より高い温度では金属ベルト３１および３２の強度が低下するため、特に金属ベルトが薄い場合には成形材料の圧延時の応力により破断につながる恐れが高まる。
【００４８】
＜第一加熱機構１０、第二加熱機構２０、第三加熱機構３０の関係性＞
さらに、発明者は、第一加熱機構１０、第二加熱機構２０、及び、第三加熱機構３０の関係性が成形シート３の密度と金属ベルト３１および３２への付着に対して重要な役割を果たすことを見出した。図２（ａ）は、成形シートの断面外観を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の成形シート表層部の成形材料内の空隙６の分布を示す概略断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の成形シート中央部の成形材料内の空隙６の分布を示す概略断面図である。
本開示によれば、圧延時の成形材料２の温度を金属ベルト３１、３２の温度および圧延ロール２１、２２の温度より高くすることが好ましい。金属ベルト３１、３２の温度および圧延ロール２１、２２の温度が成形材料２の温度より低いことで、図２（ａ）から（ｃ）に示す通り、成形材料２と金属ベルト３１、３２とが接触するごくわずかな最表面のみ密度の低い層が形成される（図２（ｂ））。このため、金属ベルト３１、３２への付着を抑制できる一方、成形シート３の全体としての密度を損なうことなく高密度の成形シート３を得ることができる（図２（ｃ））。圧延ロール２１、２２の温度と金属ベルト３１、３２の温度はどちらが高くてもよいが、金属ベルト３１、３２への成形材料２の付着と成形シート３の密度の高まり度合いを考慮して、適宜調整できるよう調整機構が備えられている。
【００４９】
また、第一加熱機構と第二加熱機構との間の空間に、別途設けた第四加熱機構により加熱された不活性気体を導入することが好ましい。これによって、第一加熱機構で加熱された成形材料２の温度が下がりにくくなるため、より安定的に高密度の成形シート３を形成することができる。
【００５０】
得られた成形シート３は、搬送ベルト５により水平に搬送しつつ、不活性気体により冷却され、回収される。不活性気体により冷却することで、成形シート３の材料特性の変化を抑制でき、かつ設備の小型化、人手による取扱い時の安全性につながる。不活性気体には前述した第一加熱機構と同様の不活性気体を用いてもよい。
【００５１】
これら第一加熱機構１０、第二加熱機構２０及び第三加熱機構３０を組み合わせることで、高密度の成形シート３を安定的に作成することが可能となる。
【００５２】
＜成形シートの製造方法＞
図６は、実施の形態１に係る成形シートの製造方法のフロー図である。図６を用いて実施の形態１に係る成形シートの製造方法について説明する。この成形シートの製造方法は、粉末状またはシート状の成形材料を圧延することで高密度の成形シートを製造する方法である。この成形シートの製造方法は、以下の工程を含む。
（ａ）成形材料を加熱する（Ｓ０１）。なお、成形材料の加熱は、図１のロールプレス装置４０では、例えば、第一加熱機構１０によって行われる。第一加熱機構１０により所定温度まで十分に加熱された成形材料２は、圧延ロール２１、２２の間に水平方向に搬送され、次の熱間ロール圧延工程（Ｓ０２）が行われる。
（ｂ）加熱された一対の金属ベルト３１，３２を介して加熱された一対の圧延ロール２１，２２にて成形材料を圧延する（Ｓ０２）。この工程は、熱間ロール圧延工程と呼ばれる。なお、図１のロールプレス装置４０では、この熱間ロール圧延工程では、第二加熱機構２３，２４で圧延ロール２１、２２を加熱し、第三加熱機構３３、３４で金属ベルト３１，３２を加熱する。
また、この成形シートの製造方法では、成形材料の温度を、金属ベルトの温度より高く設定する。
この成形シートの製造方法により、成形材料と加熱ロールと金属ベルトの温度を、例えば、第一加熱機構と、第二加熱機構と、第三加熱機構と、によって独立に調整することが可能になる。そのため、成形シートを効率的に加熱することができ、かつ熱間圧延されるまでの温度低下を抑制できるため、成形シートの密度を効率的に高めることができるとともに、金属ベルトへの成形シートの付着を抑制することができる。
【００５３】
なお、成形材料の温度を、圧延ロールの温度より高く設定してもよい。これにより、圧延ロールの強度を保てるため、高密度の成形シートを得ることができる。
【００５４】
また、一対の圧延ロールに接触している部分における金属ベルトの温度を、圧延ロールの温度より高く設定してもよい。これにより、圧延ロールの熱を効率的に成形シートに供給できるため、より高密度の成形シートを得られる。
【００５５】
さらに、成形材料を加熱する工程または熱間ロール圧延工程（Ｓ０２）に不活性気体を導入してもよい。これにより、成形材料２の特性変化を抑制することができる。この不活性気体は、事前に加熱されていてもよい。これにより、各加熱機構への負荷を小さくでき、コストダウンにつながる。また不活性気体が熱膨張するため、供給する気体流量を削減できる。
【００５６】
（実施例）
図１に示す本実施の形態に係るロールプレス装置を用いた成形シートの製造において、各製造条件下で実施した結果を実施例１から実施例９に示す。また図５に本開示を使用しない従来例（比較例１から３）の成形シートの製造に用いたロールプレス装置の構成を示す概略断面図を示す。本実施の形態及び実施例１乃至９においては、成形材料と圧延ロールと金属ベルトとがそれぞれ個別の加熱機構により加熱され、温度を制御されている。一方で、図５に示す比較例１乃至３においては、成形材料と金属ベルトとは同じ加熱機構により加熱されている点において構成が大きく異なる。
【００５７】
しかし、本実施例は本開示におけるごく一部を記載したものであり、本開示は本実施例により限定されるものではない。
【００５８】
本実施例における成形シートの共通する製造条件を以下に記載する。
成形材料には１次粒子が１００μｍ以下のリチウムシリケート材料を用いた。成形体サイズは幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍを使用した。
また、ロールプレス装置において、圧延ロールは直径４００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、材質は高速度工具鋼、ロール周速度は毎分６ｍ、荷重は３０ｔ、ギャップ０．５ｍｍである。金属ベルトはＳＵＳ３０４―ＨＴＡ材、厚み０．１ｍｍを用いた。第一加熱機構には赤外線ヒータを用い、また第一加熱機構内に窒素を供給することで、酸素濃度を常に５％以下になるよう保持した。第一加熱機構内に成形材料を所定温度になるまで一定時間保持して加熱した。第二加熱機構には内部誘導コイルを用いて、圧延ロールの表面を実施例および比較例に記載する所定温度になるよう加熱した。第三加熱機構には赤外線ヒータを用い、所定温度になるよう加熱した。
【００５９】
成形シートの出来栄えとして、厚みと密度と金属ベルトへの付着状態を評価した。厚みはミツトヨ製マイクロメータを使って評価した。図３は、金属ベルトに成形シートの表面が付着することを示す概略図である。
金属ベルトへの付着状態は目視にて確認した。金属ベルトへの付着状態は外観で判断を行い、図３（ｂ）に示すように、成形シート面積の５％未満しか金属ベルトに付着していないものを「○」、図３（ａ）に示すように、成形シートの５％以上の面積が金属ベルトに付着しているものを「×」とした。
【００６０】
密度の評価方法として、アルキメデス法による成形シートの空隙率を代替として評価した。測定機はＭＥＴＴＬＥＲ  ＴＯＬＥＤＯ製の電子天秤ＥＸＣＥＬＬＥＮＣＥ  ＰＬＵＳを用い、液中での測定に使用する液体として特級  流動パラフィン（キシダ化学０００−５９５２５）を使用した。試料密度は空気中での試料質量と液中での試料質量を測定し、下記の式より算出される。なお、使用する液体密度は温度によって変化しうるため、すべて２３℃環境にて測定を行った。
試料密度＝空気中での試料質量／（（空気中での試料質量−液中での試料質量）／液体密度）
【００６１】
また、従来例である比較例１乃至３における成形シートの共通する製造条件を以下に記載する。
圧延ロール、第一加熱機構、第二加熱機構および成形シートの厚み、密度、金属ベルトへの付着状態の評価方法は本実施例と同じ方法により実施した。
第三加熱機構には赤外線ヒータを用い、窒素を供給することで酸素濃度を５％以下に保持した。第三加熱機構内に金属ベルトを所定温度になるまで一定時間保持して加熱した。
【００６２】
以下に、本開示における実施の形態の中のごく一部であるが、本開示における実施例１乃至９および従来方法による比較例１乃至３における成形シートの製造条件及び評価結果の一覧を図４にまとめて示す。
【００６３】
図４に示すように、実施例１から９では、第三加熱機構によって加熱される金属ベルトの温度は、第一加熱機構によって加熱される成形材料の温度よりも低い。これにより、金属ベルトに接触した成形材料の表面温度が部分的に低下し、ごく表面にのみ密度の低い層を形成することができる。これによって、生成された成形シートの全体の密度を下げることがなく、また金属ベルトに付着することも防ぐことができる。
【００６４】
一方、比較例１から３では、図５の概略断面図に示すようなロールプレス装置の構成により第一加熱機構により、金属ベルトと成形材料とが同時に加熱されるため、金属ベルトの温度は、第一加熱機構によって加熱される成形材料温度と等しい。このとき、金属ベルトに接触した成形材料の表面の温度は変化しないため、生成された成形シートが金属ベルトに付着しやすくなる。
【００６５】
また、実施例６から９に示すように、第三加熱機構によって加熱される金属ベルトの温度は、第二加熱機構によって加熱される圧延ロールの温度よりも高い。これにより、成形材料に直接接触する金属ベルトの温度は、圧延ロールの温度よりも高い。この方法によると、成形シートの金属ベルトへの付着を抑制することができ、また圧延ロールの温度を一定程度下げられるため、圧延ロールの強度が増し、成形材料に効率的に荷重を掛けることができる。これにより、成形材料をより強く圧縮することができ、成形シートの密度を高めることができる。
【００６６】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係るロールプレス装置および成形シートの製造方法によれば、高密度の成形シートを安定的に提供することができるため、低融点ガラス板の形成や高密度セラミックシートの形成などに利用できる。また、それらの成形シートを粉砕することで高密度セラミック粉末を形成できるため、これらを利用して、半導体部品や車載部品、電子部品、電池材料など、幅広い産業用途に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  成形材料供給口
２  成形材料
３  成形シート
４  成形材料搬送ベルト
５  成形シート搬送ベルト
６  成形シート内の空隙
７  金属ベルトの成形材料圧延痕跡
１０  第一加熱機構
１１  第一加熱ヒータ
２０  第二加熱機構
２１  圧延ロール（上）
２２  圧延ロール（下）
２３  第二加熱機構（上）
２４  第二加熱機構（下）
３０  第三加熱機構
３１  金属ベルト（上）
３２  金属ベルト（下）
３３  第三加熱機構（上）
３４  第三加熱機構（下）
３５  巻出機（上）
３６  巻出機（下）
３７  巻取機（上）
３８  巻取機（下）
４０  ロールプレス装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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