(57)【要約】【課題】加熱ロールプレス機による加熱加圧時の加工対象物の幅方向の温度ばらつきを軽減できる加熱ロールプレス装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の加熱ロールプレス装置は、一対のロール４４１，４４２からなる加熱ロールプレス機４４０に搬入する前の加工対象物Ｓ１を予備加熱する予備加熱部４３０を設け、予備加熱部４３０の予備加熱の加工対象物の幅方向の温度分布を、ロール中央部とロール端部の間に温度差を有する一対のロール４４１，４４２を通過した加工対象物の幅方向の温度差が小さくなるように、加工対象物の幅方向の位置に応じて異ならせたことを特徴とする。この構成によると、加熱ロールプレス機４４０の温度が下がりやすい端部を通過する加工対象物Ｓ２を、予備加熱部４３０で予備加熱ことにより成形体Ｓ３の幅方向の品質のばらつきを抑制できる。【選択図】図１
2019107659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のロールからなる加熱ロールプレス機に搬入する前の加工対象物を予備加熱する予備加熱部を設け、
前記予備加熱部の予備加熱の加工対象物の幅方向の温度分布を、ロール中央部とロール端部の間に温度差を有する前記一対のロールを通過した加工対象物の幅方向の温度差が小さくなるように、加工対象物の幅方向の位置に応じて異ならせた、
加熱ロールプレス装置。
【請求項２】
前記予備加熱部の加工対象物の幅方向の温度分布を、
前記加熱ロールプレス機の前記一対のロールのロール中央部の表面温度がロール端部の表面温度よりも高い場合に、前記加工対象物の幅方向の中央部より端部に大きい熱量を付与するよう設定したことを特徴とする、
請求項１に記載の加熱ロールプレス装置。
【請求項３】
前記予備加熱部の加工対象物の幅方向の温度分布を、
前記加熱ロールプレス機の前記一対のロールの最大加熱温度が４００℃以上８００℃以下になる温度に設定したことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載の加熱ロールプレス装置。
【請求項４】
加工対象物を予備加熱部によって予備加熱し、
前記予備加熱部によって予熱した加工対象物を一対のロールからなる加熱ロールプレス機の前記一対のロールの間に送り込んで加熱加圧するとともに、
前記予備加熱部の予備加熱の前記加工対象物の幅方向の温度分布を、ロール中央部とロール端部の間に温度差を有する前記一対のロールを通過した加工対象物の幅方向の温度差が小さくなるように、加工対象物の幅方向の位置に応じて異ならせる、加熱ロールプレス方法。
【請求項５】
前記加熱ロールプレス機の前記一対のロールのロール中央部の温度が、ロール端部より高温の場合に、
前記予備加熱部の予備加熱の前記加工対象物の幅方向の温度分布を、前記加工対象物の幅方向の中央部より端部に大きい熱量を付与するよう設定する、
請求項４に記載の加熱ロールプレス方法。
【請求項６】
前記加熱ロールプレス機を通過する加工対象物の位置を、時間の経過に伴って、前記加熱ロールプレス機の前記一対のロールのロール幅方向に変化させることを特徴とする、
請求項４または請求項５に記載の加熱ロールプレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を加熱加圧して圧延するロールプレス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルム、紙、不織布、金属箔、鋼板などの加工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。
【０００３】
バッチ式加圧機構は、一対のプレス板の間に加工対象物を挟んだ状態で、油圧、空圧機構等により加工対象物に加圧処理を施す方法である。この場合には、プレス板の間に加工対象物を挟む工程、加圧処理を施す工程、加圧された加工対象物を一対のプレス板の間から取り出す工程が必要となるため、生産性が低い。
【０００４】
一方、連続式加圧機構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水平に対向して配置され、一対のロールの隙間に加工対象物を挿通することで、加圧処理を施す方法である。この場合には、加工対象物をロールの隙間に挿通し、加圧処理を施した後、加工対象物を取り出す工程を連続して行うことが可能であるため、高い生産性が得られるという利点がある。
【０００５】
しかしながら、ロールタイプによる加圧機構のロールを加熱して加圧処理をする場合には、ロールの端部から熱が放射するため、ロールの中央部と端部で温度に差が生じる。例を図４に示す。ロール１０１を一様に加熱しても、ロール中央部の温度１０１Ｃに比べ、ロール端部の温度１０１Ｌ，１０１Ｒが下がる傾向にある。
【０００６】
そのため特許文献１には、図５に示したようにロールの端部に加熱装置を設置して、ロール２０１の端部をヒーター２０２Ｌ，２０２Ｒによって加熱することで、ロール端部の温度２０１Ｌ，２０１Ｒの低下を抑制しようとする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５７８５９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１では、ロール２０１の端部の温度２０１Ｌ，２０１Ｒと中央部の温度２０１Ｃを同じにできたとしても、ロール２０１の中央部２０１Ｃと端部２０１Ｌの間の温度２０１ＬＣ、ロール２０１の中央部２０１Ｃと端部２０１Ｒの間の温度２０１ＲＣは、ロール２０１の中央部２０１Ｃ，ロール２０１の端部の温度２０１Ｌ，２０１Ｒよりも低くなる。
【０００９】
すなわち、幅の広い粉体材料、または粉体を成形した加工対象物を加熱加圧する場合などに、加工対象物が通過する場所によってロールの温度が異なり、結果として、加熱加圧後の製品の品質が幅方向でばらつく。
【００１０】
本発明は、加熱加圧時の幅方向温度ばらつきを軽減することで、高品質な成形体を作成できる加熱ロールプレス装置および加熱ロールプレス方法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】
【００１１】
本発明の加熱ロールプレス装置は、一対のロールからなる加熱ロールプレス機に搬入する前の加工対象物を予備加熱する予備加熱部を設け、前記予備加熱部の予備加熱の加工対象物の幅方向の温度分布を、ロール中央部とロール端部の間に温度差を有する前記一対のロールを通過した加工対象物の幅方向の温度差が小さくなるように、加工対象物の幅方向の位置に応じて異ならせた、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の加熱ロールプレス方法は、加工対象物を予備加熱部によって予備加熱し、前記予備加熱部によって予熱した加工対象物を一対のロールからなる加熱ロールプレス機の前記一対のロールの間に送り込んで加熱加圧するとともに、前記予備加熱部の予備加熱の前記加工対象物の幅方向の温度分布を、ロール中央部とロール端部の間に温度差を有する前記一対のロールを通過した加工対象物の幅方向の温度差が小さくなるように、加工対象物の幅方向の位置に応じて異ならせる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この構成によると、加工対象物を予備加熱部で過熱してから加熱ロールプレス機に搬入するので、加熱ロールプレス機において加工対象物の幅方向の温度差が少ない状態でプレスすることができ、加熱加圧した後の成形体幅方向の品質のばらつきを抑制することができる。
【００１４】
また、加熱ロールプレス機を通過する加工対象物の位置を、時間の経過に伴って、前記加熱ロールプレス機の前記一対のロールのロール幅方向に、変化させることでロールの磨耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の加熱ロールプレス装置の実施の形態の側面図
【図２】同実施の形態の主要部分の平面図
【図３】同実施の形態の（ａ）加熱ロールプレス機通過前の加工対象物Ｓ２の断面図と（ｂ）加熱ロールプレス機通過後の成形体Ｓ３の断面図
【図４】従来の加熱ロールが持つ課題の説明図
【図５】先行例における加熱ロールプレス機の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の加熱ロールプレス装置を実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態における加熱ロールプレス装置４００のライン全体を示している。
【００１８】
加熱ロールプレス装置４００は、上ロール４４１，下ロール４４２の一対からなる加熱ロールプレス機４４０と、この加熱ロールプレス機４４０に加工対象物を搬入する加工対象物搬送部４２０と、加熱ロールプレス機４４０で加工対象物を加熱プレスして圧延した成形体Ｓ３を搬送し回収する回収機構４５０を有している。回収機構４５０は、例えば、ベルトコンベアが相当する。
【００１９】
加工対象物搬送部４２０から搬送されてきた加工対象物Ｓ２を加熱しながら加圧する機構を有している加熱ロールプレス機４４０は、上ロール４４１および下ロール４４２自体を加熱する加熱装置（図示せず）を有している。この実施の形態の上ロール４４１と下ロール４４２は上下方向に間隔を空けて対向している。
【００２０】
ロール自体を加熱する方法としては、ロールの内部から加熱すると、ロールの外部から加熱するとのいずれか、または両方から加熱するとのいずれでもよい。上ロール４４１と下ロール４４２自体を加熱する装置としては、シーズヒーター、セラミックヒーター、ハロゲンランプヒーター、カーボンヒーター、フラッシュランプヒーター、誘導加熱ヒーターなどの発熱体を使用し、この発熱体への通電をロール加熱制御部（図示せず）で制御して、ロールの温度をコントロールしている。
【００２１】
上ロール４４１と下ロール４４２の表面温度は４００℃以上に設定している。なぜなら、本発明の課題である、ロールのロール幅方向の温度ばらつきが４００℃以上で顕著になるためである。一般的に、ロール周辺のベアリング部などは高温になると変形や磨耗し、動作に影響が出るため、ベアリング部が高温になりすぎないよう、上ロール４４１と下ロール４４２の表面温度は８００℃以下としている。
【００２２】
加工対象物搬送部４２０は、粉体供給部４１０から供給された加工対象物Ｓ１を加熱ロールプレス機４４０まで搬送する機能を有しており、例えば、ベルトコンベアがそれに相当する。なお、ベルトコンベアとしては、スチールベルト、メッシュベルトなどを用いることができる。
【００２３】
粉体供給部４１０は、平均粒子径が数マイクロメートルから１ｃｍ程度までの粒子の集合体の粉体材料Ｓ０を、加工対象物搬送部４２０に供給する機能を有しており、例えば、ホッパーがそれに相当する。なお、粉体材料Ｓ０は厚みや幅を事前に揃えるための成形処理を施してもよい。加工対象物の成形処理は、金型を用いてプレスしてもよいし、一対のロールを用いて、粉体材料Ｓ０をシート状に圧縮してもよい。
【００２４】
加工対象物搬送部４２０の途中には、粉体供給部４１０から切り出された粉体材料Ｓ０の加工対象物Ｓ１を予備加熱する予備加熱部４３０が設けられている。予備加熱部４３０の加工対象物の幅方向の温度分布は、加熱ロールプレス機４４０の上ロール４４１，下ロール４４２のロール中央部とロール端部の間に温度差を有する加熱ロールプレス機４４０を通過する加工対象物の温度差が小さくなる温度分布に設定されている。
【００２５】
予備加熱部４３０は、例えば、シーズヒーター、セラミックヒーター、ハロゲンランプヒーター、カーボンヒーター、フラッシュランプヒーター、誘導加熱ヒーターがそれに相当する。なお、予備加熱部４３０は、通過する加工対象物Ｓ１を４００℃以上に予備加熱した加工対象物Ｓ２を、加熱ロールプレス機４４０に搬入する。
【００２６】
図２は加熱ロールプレス装置４００を上から見た平面図である。
【００２７】
この実施の形態の上ロール４４１と下ロール４４２は上下方向に間隔を空けて配置されており、課題で説明したとおり、加熱したロールは端部から熱を放射するため、上ロール４４１と下ロール４４２は、ロールのロール幅方向の中央部の温度４４０Ｃと、ロールのロール幅方向の端部の温度４４０Ｌ，４４０Ｒが異なる。すなわち、加熱ロールプレス機４４０が加工対象物Ｓ２に加える熱は、処理方向と垂直の方向である中央部の温度４４０Ｃが、端部の温度４４０Ｌ，４４０Ｒよりも高い。
【００２８】
そのため、温度が一様、例えば幅方向の全部が常温の加工対象物を加熱ロールプレス機４４０に通過させて加熱加圧処理をすると、処理時にロールから受け取る熱量が加工対象物Ｓ２の幅方向で異なるため、加熱加圧される温度が幅方向で異なってしまう。その結果、加熱加圧された成形体Ｓ３の品質が悪い。例えば、高温高圧で焼結が進む材料の場合はその焼結度合いが幅方向でばらつく。
【００２９】
そこで、本発明では、加工対象物を加熱ロールプレス機４４０に搬入する加工対象物搬送部４２０の途中に、搬送中の加工対象物Ｓ１を予備加熱する予備加熱部４３０を設け、加工対象物Ｓ１を予熱した加工対象物Ｓ２を加熱ロールプレス機４４０に搬入している。
【００３０】
予備加熱部４３０が加熱する温度は、加工対象物Ｓ１の幅方向で加熱温度が異なる温度分布となっている。具体的には、予備加熱部４３０の幅方向の端部の温度４３０Ｌ，４３０Ｒは、予備加熱部４３０の幅方向の中央部の温度４３０Ｃよりも高い。
【００３１】
その結果、予備加熱部４３０を通過した後の加工対象物Ｓ２の幅方向の温度は均一ではない。具体的には、加工対象物Ｓ２の幅方向の端部の温度Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒは、加工対象物Ｓ２の幅方向の中央部の温度Ｓ２Ｃよりも高温になっている。端部の温度Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒは、加熱ロールプレス機４４０の中央部の加熱温度４４０Ｃの温度と同等かそれ以上である。
【００３２】
これにより、加熱ロールプレス機４４０で加熱加圧処理される直前の加工対象物Ｓ２の温度の関係式は次のようになっている。
【００３３】
４４０Ｌ，４４０Ｒ  ＜  ４４０Ｃ  ≦  Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒ
Ｓ２Ｃ  ＜  ４４０Ｃ  ≦  Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒ
なお、加熱ロールプレス機４４０の端部の温度４４０Ｌ，４４０Ｒと、加工対象物Ｓ２の中央部の温度Ｓ２Ｃの大小関係はどちらでもよい。
【００３４】
したがって、加工対象物Ｓ２が加熱ロールプレス機４４０で加熱加圧処理されるときに、加工対象物Ｓ２の幅方向の端部の熱は、加熱ロールプレス機４４０の端部に熱を奪われて温度が少し下がる。一方、加工対象物Ｓ２の幅方向の中央部の温度は、加熱ロールプレス機４４０の中央部から熱を受け取り上昇する。
【００３５】
その結果、加工対象物Ｓ２が加熱ロールプレス機４４０で加熱加圧されるときに、加工対象物Ｓ２の幅方向の中央部と端部の温度は均一に近い状態になり、加熱加圧後の成形体Ｓ３の幅方向における品質が良好である。例えば焼結度合いのばらつきを抑制することができる。
【００３６】
一般的に、粉体を成形した加工対象物を加熱ロールプレス機で加圧した場合を図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）に加熱ロールプレス機通過前の加工対象物Ｓ２の断面形状を示す。図３（ｂ）に加熱ロールプレス機通過後の成形体Ｓ３の断面形状を示す。図３（ｂ）に示すように成形体の幅方向の端部Ｓ３Ｌ，Ｓ３Ｒが崩れて、加熱ロールプレス機４４０からの圧力がかからず、不良品になる。この一般例に対してこの実施の形態では、予備加熱部４３０を設けたことによって成形体Ｓ３の幅方向への広がりを抑制できる。具体的には、加工対象物Ｓ１が加熱により焼結、反応が進んで粉体同士が結合するなどのように加熱により硬度が増す材料であれば、加工対象物Ｓ１を予備加熱部４３０で予熱することによって、加工対象物Ｓ２の幅方向の端部の硬度が高くできるため、加熱ロールプレス機４４０での加熱加圧に幅方向への広がりを抑制することができ、歩留まりの向上し不良率の低減を期待できる。
【００３７】
なお、加工対象物Ｓ１が加熱により硬度が増す材料を加熱ロールプレス機４４０で加熱加圧処理する場合には、上ロール４４１と下ロール４４２のロール幅方向の端部の表面が磨耗する可能性があるので、加熱ロールプレス機４４０を通過する加工対象物Ｓ２の位置を、時間の経過とともに上ロール４４１と下ロール４４２のロール幅方向に少しずつずらす手段を設けることで、ロールの磨耗する箇所が集中することを避けることができ、上ロール４４１と下ロール４４２の寿命を延ばすことが可能になる。
【００３８】
なお、ここまでに記載の処理を連続して継続することで、加工対象物Ｓ２の幅方向の端部から熱を受け取った上ロール４４１と下ロール４４２の端部の温度４４０Ｒ，４４０Ｌが中央部の温度４４０Ｃと同じ温度になることがある。この状態を検出したタイミング、または連続運転の継続時間が第１の規定時間になったことを検出したタイミングから、予備加熱部４３０の温度制御を第２の規定時間にわたって
４３０Ｒ＝ ４３０Ｃ＝ ４３０Ｌ
に自動的に切り換えて、加工対象物Ｓ２の幅方向の温度を
Ｓ２Ｒ ＝ Ｓ２Ｃ＝ Ｓ２Ｌ
になるように運転することが好ましい。
【００３９】
上記の実施の形態では、予備加熱部４３０は処理方向と交差する幅方向を水平方向に配置し、加工対象物搬送部４２０は上ロール４４１と下ロール４４２のロール幅方向を水平方向に配置して、予備加熱部４３０で処理された加工対象物Ｓ２を加工対象物搬送部４２０によって加熱ロールプレス機４４０に搬入する場合を例に挙げて説明したが、このように予備加熱部４３０とロールプレス機４４０が、処理方向に沿って水平方向に並んだものに限定されることはなく、例えば、処理方向を上下方向（＝鉛直方向）または略上下方向にして、予備加熱部４３０の下方位置または略下方位置にロールプレス機４４０を配置して、予備加熱部４３０で処理された加工対象物Ｓ２を加熱ロールプレス機４４０に搬入する場合も同様である。このように予備加熱部４３０と加工対象物搬送部４２０を処理方向に沿って上下方向に配置した場合には、加工対象物Ｓ１，Ｓ２と成形体Ｓ３を自重で移動させることが可能なため、加工対象物搬送部４２０と回収機構４５０はなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかるロールプレス装置は、加熱加圧対象の材料を事前に幅方向不均一に加熱しておくことにより、ロールによる加熱加圧処理後の幅方向の品質ばらつきを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
４００    加熱ロールプレス装置
４１０    粉体供給部
４２０    加工対象物搬送部
４３０    予備加熱部
４３０Ｃ    備加熱部の中央部の温度
４３０Ｒ    予備加熱部の右端部の温度
４３０Ｌ      予備加熱部の左端部の温度
４４０    加熱ロールプレス機
４４０Ｃ    ロール幅方向の中央部の温度
４４０Ｌ，４４０Ｒ    ロール幅方向の端部の温度
４４０Ｃ    加工対象物Ｓ２の幅方向の中央部の温度
４４０Ｌ，４４０Ｒ    加工対象物Ｓ２の幅方向の端部の温度
４４１    上ロール
４４２    下ロール
４５０    回収機構
Ｓ０    粉体材料
Ｓ１，Ｓ２    加工対象物
Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒ    加工対象物Ｓ２の幅方向の端部の温度
Ｓ２Ｃ    加工対象物Ｓ２の幅方向の中央部の温度
Ｓ３    成形体
【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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