(57)【特許請求の範囲】
【請求項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間に、粉体材料と溶媒を混合したペースト状の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、
前記複数本のロールを収容し、前記ロールの周辺が一定の雰囲気下となるように収容空間の気密を保持しているケーシングと、
このケーシング内の前記収容空間を、前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換する置換手段と、を備えていることを特徴とするロールミル。
【請求項２】
前記置換手段は、前記ケーシングの外部から前記収容空間に前記溶媒の蒸気を供給して前記収容空間を前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換するものであることを特徴とする請求項１記載のロールミル。
【請求項３】
前記置換手段は、排気遮断弁を介装して前記収容空間及び外気の間を連通している排気通路と、蒸気遮断弁を介装して前記収容空間及び外部に配置した溶媒蒸気供給手段の間を連通している供給通路と、を備え、
前記排気遮断弁及び前記蒸気遮断弁を開状態とし、溶媒蒸気供給手段から供給通路を介して前記収容空間に前記溶媒の蒸気を供給し、同時に、前記収容空間に存在する空気を排気通路から外部に排出するとともに、前記収容空間が前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換されたときに、前記排気遮断弁及び前記蒸気遮断弁を閉状態とすることを特徴とする請求項２記載のロールミル。
【請求項４】
前記収容空間の雰囲気温度を、前記原材料のペースト状の粘性を保つ温度に設定する原材料保温手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロールミル。
【請求項５】
前記原材料保温手段は、前記収容空間の雰囲気温度を検出する温度検出装置と、前記収容空間を加熱或いは冷却する温度調節装置と、前記温度検出装置で検出した検出温度に基づき、前記収容空間の雰囲気温度が前記原材料のペースト状の粘性を保つ温度となるように前記温度調節装置の加熱制御或いは冷却制御を行なう制御装置と、を備えていることを特徴とする請求項４記載のロールミル。
【請求項６】
前記複数本のロールは、２本のロールであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のロールミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス電子部品の製造において粉体と溶媒とを混合したペースト状の原材料を混練・分散処理するロールミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス電子部品の材料であるペースト材料は、粉体と溶媒とを混合したペースト状の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、例えば特許文献１の装置が知られている。このロールミルは、図３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。粉体と溶媒とを混合したペースト状の原材料５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状の原材料５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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図３で示したロールミルは、始点ロール１、中間ロール２及び終点ロール３が、上部が開口した非密閉型のケーシング６に収容されているので、混練・分散時間が長くなると原材料５の溶媒が大気に蒸発しやすく、粘度の高いペースト状の原材料５となるおそれがある。
また、温度が高い環境下で原材料５の混練・分散処理を行なうと、高温状態の原材料５は化学反応が促進し、粘度の高いゲル状になりやすい。
このため、図３のロールミルは、長時間、原材料５の混練・分散処理を行う場合、或いは高温の環境下で原材料５の混練・分散処理を行なう場合には、最適なペースト状の粘性を有する高品質の原材料５を形成しにくいという問題がある。
そこで、本発明は、長時間の混練・分散処理を行う場合、或いは、高温の環境下で混練・分散処理を行なう場合であっても、最適なペースト状の粘性を有する高品質の原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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１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間に、粉体材料と溶媒を混合したペースト状の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、前記複数本のロールを収容し、前記ロールの周辺が一定の雰囲気下となるように収容空間の気密を保持しているケーシングと、このケーシング内の前記収容空間を、前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換する置換手段とを備えている。
この発明によると、複数のロール及びこれらロールに投入された原材料を収容している収容空間が溶媒蒸気の雰囲気下に置換されているので、混練・分散処理を長時間行なっても原材料に含まれている溶剤が蒸発せず、ペースト状の原材料の粘性は低下しない。
【０００６】
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、前記置換手段が、前記ケーシングの外部から前記収容空間に前記溶媒の蒸気を供給して前記収容空間を前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換するものである。
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のロールミルにおいて、前記置換手段は、排気遮断弁を介装して前記収容空間及び外気の間を連通している排気通路と、蒸気遮断弁を介装して前記収容空間及び外部に配置した溶媒蒸気供給手段の間を連通している供給通路とを備え、前記排気遮断弁及び前記蒸気遮断弁を開状態とし、溶媒蒸気供給手段から供給通路を介して前記収容空間に前記溶媒の蒸気を供給し、同時に、前記収容空間に存在する空気を排気通路から外部に排出するとともに、前記収容空間が前記溶媒の蒸気雰囲気下に置換されたときに、前記排気遮断弁及び前記蒸気遮断弁を閉状態とすることを特徴とする。
【０００７】
この発明によると、収容空間を溶媒蒸気の雰囲気下に置換する動作を、密閉型のケーシングに溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給手段、溶媒蒸気供給手段及びケーシングの間を接続する供給通路と、収容空間及び外気の間を連通している排気通路と、同時に開閉動作を行なう排気遮断弁及び蒸気遮断弁とで容易に実現することができる。
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のロールミルにおいて、前記収容空間の雰囲気温度を、前記原材料のペースト状の粘性を保つ温度に設定する原材料保温手段を備えている。
【０００８】
さらに、請求項５記載の発明は、請求項４記載のロールミルにおいて、前記原材料保温手段は、前記収容空間の雰囲気温度を検出する温度検出装置と、前記収容空間を加熱或いは冷却する温度調節装置と、前記温度検出装置で検出した検出温度に基づき、前記収容空間の雰囲気温度が前記原材料のペースト状の粘性を保つ温度となるように前記温度調節装置の加熱制御或いは冷却制御を行なう制御装置とを備えている。
この発明によると、化学反応が促進されず、粘度の高いゲル状とならない温度に原材料を保温する動作を、温度検出装置、温度調節装置及び制御装置で容易に実現することができる。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のロールミルにおいて、前記複数本のロールが２本のロールである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るロールミルによれば、複数のロール及びこれらロールに投入された原材料を収容している収容空間が、溶媒蒸気の雰囲気下に置換されているので、混練・分散処理を長時間行なっても原材料に含まれている溶剤が蒸発せず、ペースト状の原材料の粘度は高くならない。したがって、最適なペースト状の粘性を有する高品質の原材料を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】従来のロールミルを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
図１は、セラミックス電子部品の材料であるペースト材料を形成するために、粉体と溶媒とを混合したペースト状の原材料を混練・分散処理する第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、互いの外周を近接して軸平行に配置した第１ロール１０及び第２ロール１１と、これら第１及び第２ロール１０，１１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１２（図１では一方の堰板１２を示す）と、これら第１及び第２ロール１０，１１及び堰板１２を収容しているケーシング１３と、ケーシング１３の内部（以下、収容空間１４と称する）及び外気を連通している排気管１５と、排気管１５の管路途中に介装した排気遮断弁１６と、排気管１５と異なる位置でケーシング１３の収容空間１４に連通する収束供給管２６と、溶媒蒸気供給部１７及び収束供給管２６に接続する蒸気供給管１８と、蒸気供給管１８の管路途中に介装した蒸気遮断弁１９と、パージガス供給部２０及び収束供給管２６に接続するガス供給管２１と、ガス供給管２１の管路途中に介装したガス遮断弁２２とを備えている。
【００１２】
粉体と溶媒とを混合したペースト状の原材料２３は、一対の堰板１２の間から第１ロール１０及び第２ロール１１の間に投入される。
ケーシング１３は、上部に開口部２４ａを設けたケース２４と、開口部２４ａを閉塞するようにケース２４の上部に着脱自在に装着されているカバー２５とで構成されており、これらケース２４及びカバー２５で画成される収容空間１４は外気との気密が保持され、密閉型のケーシング１３とされている。
【００１３】
溶媒蒸気供給部１７は、所定蒸気圧の溶媒蒸気を貯蔵している装置であり、この溶媒蒸気は、原材料２３に含まれている溶媒と同一種類のものであり、ペースト状の原材料２３における溶媒として例えばエチルカルビトールを使用する場合には、このエチルカルビトールの蒸気が溶媒蒸気供給部１７に貯蔵されている。
パージガス供給部２０は、窒素などの不活性ガスをパージガスとして貯蔵している装置である。
なお、本発明の排気通路が排気管１５に相当し、本発明の溶媒蒸気供給手段が溶媒蒸気供給部１７に相当し、本発明の供給通路が蒸気供給管１８及び収束供給管２６に相当している。
【００１４】
次に、本実施形態のロールミルを使用した原材料２３の投入から原材料２３の混練・分散処理を完了するまでの手順について説明する。なお、ロールミルの排気遮断弁１６、蒸気遮断弁１９及びガス遮断弁２２は、初期状態では閉状態としておく。
先ず、ケーシング１３のカバー２５をケース２４から取り外し、粉体と溶媒とを混合したペースト状の原材料２３を、一対の堰板１２の間から第１ロール１０及び第２ロール１１の間に投入する。
次いで、ケース２４にカバー２５を装着して密閉型のケーシング１３を構成し、気密が保持された収容空間１４に、第１ロール１０及び第２ロール１１の間に投入されている原材料２３を収容する。
【００１５】
次いで、排気遮断弁１６及び蒸気遮断弁１９を開状態とする。排気遮断弁１６及び蒸気遮断弁１９が開状態となると、所定蒸気圧の溶媒蒸気が溶媒蒸気供給部１７から蒸気供給管１８及び収束供給管２６を介して収容空間１４に供給されるとともに、収容空間１４に存在していた空気が排気管１５を介して外気に排出される。
このように、排気遮断弁１６及び蒸気遮断弁１９の開状態を所定時間持続することで、収容空間１４は、原材料２３に含まれている溶媒と同一種類の溶媒蒸気の雰囲気下に置換される。そして、収容空間１４が溶媒蒸気の雰囲気下に置換された時点で、排気遮断弁１６及び蒸気遮断弁１９を閉状態とする。
【００１６】
次いで、第１ロール１０及び第２ロール１１の互いの逆方向回転により、原材料２３の混練・分散処理を行なう。
そして、原材料２３の混練・分散処理が完了した時点で、排気遮断弁１６及びガス遮断弁２２を開状態とする。排気遮断弁１６及びガス遮断弁２２が開状態となると、パージガスがパージガス供給部２０からガス供給部２１及び収束供給管２６を介して収容空間１４に供給されるとともに、収容空間１４に存在していた溶媒蒸気が排気管１５を介して外気に排出される。
【００１７】
このように、排気遮断弁１６及びガス遮断弁２２の開状態を所定時間持続することで、収容空間１４は、パージガスの雰囲気下に置換される。そして、収容空間１４がパージガスの雰囲気下に置換された時点で、排気遮断弁１６及びガス遮断弁２２を閉状態とする。
次いで、ケーシング１３のカバー２５をケース２４から取り外し、ケース２４内部から混練・分散処理が完了した原材料２３を回収する。
【００１８】
したがって、本実施形態によると、原材料２３の混練・分散処理を行なっている際には収容空間１４が溶媒蒸気の雰囲気下に置換されているので、混練・分散処理を長時間行なっても原材料２３に含まれている溶剤が蒸発せず、ペースト状の原材料２３の粘性は低下しない。したがって、最適なペースト状の粘性を有する高品質の原材料２３を形成することができる。
また、本実施形態は、収容空間１４を溶媒蒸気の雰囲気下に置換する動作を、密閉型のケーシング１３に溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給部１７、ケーシング１３の収容空間１４と外気を連通する排気管１５と、同時に開閉動作を行なう排気遮断弁１６及び蒸気遮断弁１９とで容易に実現することができる。
【００１９】
次に、図２は、第２実施形態のロールミルを示すものである。なお、図１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は省略する。
本実施形態は、カバー２５の内壁に温度検出装置３０及び温度調節装置３１が装着されているとともに、ケーシング１３の外側に制御装置３２が配置されている。
温度検出装置３０は、収容空間１４の雰囲気温度を随時検出し、制御装置３２に出力する装置である。
温度調節装置３１は、加熱動作を行なって収容空間１４の雰囲気温度を上昇、或いは、冷却動作を行なって収容空間１４の雰囲気温度を下降させる熱源装置である。
【００２０】
また、制御装置３２は、予め所定の制御温度Ｔを設定しており、温度検出装置３０の検出結果に基づいて、所定の制御温度Ｔとなるように温度調節装置３１の加熱動作、或いは冷却動作を制御する装置である。
次に、本実施形態のロールミルを使用した原材料２３の投入動作から混練・分散処理を完了するまでの手順について説明する。
先ず、第１実施形態と同様に、第１ロール１０及び第２ロール１１の間への原材料２３の投入作業と、収容空間１４を原材料２３に含まれている溶媒と同一種類の溶媒蒸気の雰囲気下に置換する作業を行なう。
【００２１】
次いで、制御装置３２の制御温度Ｔを、原材料２３の化学反応が促進されず、粘性の低いゲル状とならない温度に設定する。
次いで、第１実施形態と同様に、第１ロール１０及び第２ロール１１の互いの逆方向回転による原材料２３の混練・分散処理を行なう。
この際、収容空間１４の雰囲気温度が制御温度Ｔを上回っていることを温度検出装置３０が検出した場合には、制御装置３２は温度調節装置３１に冷却動作の制御を行い、収容空間１４の雰囲気温度が制御温度Ｔを下回っていることを温度検出装置３０が検出した場合には、制御装置３２は温度調節装置３１に加熱動作の制御を行う。
【００２２】
そして、第１実施形態と同様に、原材料２３の混練・分散処理が完了した時点で、収容空間１４をパージガスの雰囲気下に置換する作業を行なう。
次いで、ケーシング１３のカバー２５をケース２４から取り外し、ケース２４内部から混練・分散処理が完了した原材料２３を回収する。
本実施形態によると、原材料２３の混練・分散処理を行なっている際に、収容空間１４の雰囲気温度が高い場合には温度調節装置３１が冷却動作を行い、収容空間１４の雰囲気温度が低い場合には温度調節装置３１が加熱動作を行うので、原材料２３は、化学反応が促進されず、粘性の低いゲル状とならない温度に保温されて混練・分散処理が行なわれ、最適なペースト状の粘性を有する高品質の原材料５を形成することができる。
【００２３】
また、本実施形態も、収容空間１４が溶媒蒸気の雰囲気下に置換されているが、収容空間１４の雰囲気温度が一定に保持されているので、雰囲気温度の低下により溶媒蒸気が原材料２３やケーシング１３の内壁に析出してしまう、或いは雰囲気温度の上昇により原材料２３の溶剤が蒸発してしまうおそれもなく、さらに最適なペースト状の粘性を有する高品質の原材料５を形成することができる。
【００２４】
また、本実施形態は、化学反応が促進されず、粘度の高いゲル状とならない温度に原材料２３を保温する動作を、ケーシング１３内に配置した温度検出装置３０及び温度調節装置３１と、温度検出装置３０の検出結果に基づいて温度調節装置３１を制御する制御装置３２とで容易に実現することができる。
なお、上述した第１及び第２実施形態では、２本のロール１０，１１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、同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０…第１ロール、１１…第２ロール、１２…堰板、１３…ケーシング、１４…収容空間、１５…排気管、１６…排気遮断弁、１７…溶媒蒸気供給部、１８…蒸気供給管、１９…蒸気遮断弁、２０…パージガス供給部、２１…ガス供給管、２２…ガス遮断弁、２３…原材料、２４…ケース、２４ａ…ケースの開口部、２５…カバー、２６…収束供給管、３０…温度検出装置、３１…温度調節装置、３２…制御装置
【図１】
0005736697.tif 000002
【図２】
0005736697.tif 000003
【図３】
0005736697.tif 000004