(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂、有機基材、無機基材を主成分とした原材料を混合後、混練ロールを用いてシート化したシート状材料を厚み方向に両側から押圧し、前記材料を所定の厚みに加工する圧延方法であって、相対するロール面間距離が一定で、かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い圧延ロールを用いることで、材料の流れ方向だけでなく幅方向に対しても圧延を行えるようにしたことを特徴とする成形材料シートの圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロールに関するものである。本発明は例えば、シート状に混練された成形材料を所定の厚さに圧延する工程などに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
シート状材料を所定の厚さに加工する手法としては、目的とする材料により様々な手法が用いられる。例えば金属鋼板材料の場合は、通常多重配置された圧延ロールまたはバックアップロールを備えた圧延ロールにより加熱した鋼材に圧延荷重を作用させることで圧延し、目的とする厚みの鋼板を得る方法が一般的である。
また、樹脂組成物材料などの圧延ではカレンダー加工法がある。これは、主に熱可塑性樹脂を主成分としたプラスチックの加工に用いられる方式であり、原材料をニーダー等で混練しペレット化した混合材料を、加熱、溶融させ、カレンダーロールと呼ばれる熱ロールによって圧延し、フィルム、シート、レザー、床材などを製造するものである。この方法は一般的には可塑化温度範囲の広い材料に適用される。
これらの手法の場合は、圧延後の材料厚みにおいて精度が要求されると同時に、加工時の応力ばらつきなどにより材料の物理的特性に影響を与えないようにする目的で、圧延ロールは極めて高い精度の断面真円性、軸方向の直線性を有した円柱形状であり、被圧延材料との接触部が直線かつ平行となっているものがほとんどである。
【０００３】
一方、このような圧延ロールが熱硬化性樹脂を主成分とした成形材料の加工において使用されることがある。このような熱硬化性成形材料は、身近な厨房・漆器製品から高い信頼性が求められる産業機器部品に至るまで幅広い分野に使用されているものであるが、通常は、熱硬化性樹脂、有機基材、無機基材を主成分とした原材料を混合後、混練ロール等を用いてシート化し、これを冷却後粉砕することにより成形材料化するのが一般的である。
しかし、この粉砕による微粉の発生は、歩留りの悪化、微粉回収に伴う工程の煩雑化、あるいは作業環境の悪化など多くの問題があり、このため最近では単純粉砕による粒子化ではなく、造粒設備を使用した微粉発生の極めて少ない材料化手法が注目されている。圧延ロールはこのような工程においても用いられている。即ち、混練ロールから供給された材料を１対以上の圧延ロールにより、その後の造粒化に適した厚みにするため段階的に加工するものである。
【０００４】
しかし、従来用いられていたロールは、前記の金属圧延やカレンダー加工に用いられているロールと基本的に同一形状であり、ロールと被圧延材料との接触面が直線であり、ロール形状が円柱状のものであった。通常、圧延加工を行った場合は、圧延前後の厚み比が大きくなることに伴って材料面積が増大するが、このような円柱形状のロールを用いた場合は、被圧延材料はロールによる応力を受けた際、巾方向の周辺部位においてはその外側へ若干拡大する現象が認められるものの、そのほとんどは材料の流れ方向に拡大する。従って、処理を連続的に行うためには、圧延による厚み減少にほぼ反比例した処理後の材料搬送速度の増加が必要になる。この結果、設備の後段側では設備負荷が大きくなったり、次工程である造粒装置などへの投入がスムーズに出来なくなるといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、圧延処理後の材料形状を設定でき、効率的な圧延処理を行うことができる圧延ロールを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）熱硬化性樹脂、有機基材、無機基材を主成分とした原材料を混合後、混練ロールを用いてシート化したシート状材料を厚み方向に両側から押圧し、前記材料を所定の厚みに加工する圧延方法であって、相対するロール面間距離が一定で、かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い圧延ロールを用いることで、材料の流れ方向だけでなく幅方向に対しても圧延を行えるようにしたことを特徴とする成形材料シートの圧延方法、である。
【０００７】
本発明は、通常用いられる圧延ロールの表面形状を特定の形状とし、材料の流れ方向だけでなく幅方向に対しても圧延を行えるようにしたものである。
【０００８】
通常、一定寸法形状（巾＝Ｘとする）で圧延ロール間に投入された材料を円柱形状の圧延ロールを用いて厚みを（１／ａ）倍（ここでａ＞１）に加工する場合、圧延処理後の材料の滞留をなくすためには、処理後の材料搬送速度を処理前の約ａ倍に増速する必要がある。これは、一定幅Ｘで供給された材料に対して、圧延ロールからの応力が作用する部位の長さがＸとほぼ等しいため、材料は幅方向にはわずかにしか圧延されず、そのほとんどが流れ方向への圧延となり、これが排出速度の増加となるためである。
【０００９】
本発明の圧延ロールは、ある幅Ｘで投入された材料に対して、応力が作用する長さ（軸方向外周長さ）をＸより長くなるような形状としたものである。すなわち、相対するロール面は全ての部位において一定のクリアランス（目的とする圧延後の材料厚みの相当する）を有し、かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い形状を有する。これにより、圧延時には材料を流れ方向だけでなく幅方向へも圧延して寸法拡大させるので、圧延後の材料形状や処理後の材料搬送速度を任意に選定できる。例えば、圧延ロールにより前記材料厚みを（１／ａ）倍に加工する場合、投入された材料の幅Ｘに対して、これに応力が作用する長さをｂＸ（ここでｂ＞１）とすると、圧延処理後の材料は幅方向にｂ倍拡大し、流れ方向には（ａ／ｂ）倍拡大する。すなわち、処理後の材料搬送速度は（ａ／ｂ）倍となる。従って、従来の円柱形状の圧延ロールを使用した場合と比較すると、これらのａ、ｂの値を任意に設定することにより、目的に応じた自由度の大きい設備設計が可能になる。
【００１０】
本発明の圧延ロールの形状は特に限定しないが、圧延ロールへの材料の挿入、排出をスムーズに行うことができ、圧延処理中の材料の裂けなどが起こりにくい形状にすることが好ましい。一例を挙げると、緩やかな曲線で描かれた三角形状を交互に組み合わせた図１で示したような形状である。この形状の場合、三角形の高さに相当するｓ、曲線の山〜山間距離であるｔを任意に選定することにより、材料に応力が作用する長さを設定できる。例えば、ｄ＝２００ｍｍ、ロールの最大径Ｒ＝１６０ｍｍ、ロールの最小径ｒ＝９０ｍｍ、ｓ＝３５ｍｍ、ｔ＝４０ｍｍとした場合、ロール表面の軸方向外周長さはおよそ４００ｍｍとなり、軸長に対して約２倍となる。なお、通常、ロールの軸に対する直交方向の断面は、幅方向のどの部位においても軸を中心とした真円である形状のものが用いられる。
【００１１】
本発明の圧延ロールで処理後の材料は、原理上圧延ロールの表面形状と同一の形状にて排出されることになる。従って、処理前の材料は平板状であっても、例えば図１に示した形状の圧延ロールを用いた場合は、処理後には波板形状になる。圧延後の次工程への投入時に材料が平板化していることを必要とする場合は、圧延後にロールなどを設置して平板化してもよい。また、用いる材料の性状や圧延時の温度設定によっては、圧延後の材料がまだ柔らかくそのまま材料の自重により平板化させることもできるので、次工程の設備にこれに適応した幅寸法を設ければよい。
【００１２】
本発明の圧延ロールの使用に際しては、これを２対以上用いることもできる。特に、処理前の材料厚みと目標とする材料厚みの差が大きい場合は、多段階の圧延処理工程を経るのが好ましい。また、本発明の圧延ロールと、従来の円柱形状を有した圧延ロール、あるいは材料の幅方向端部が厚みが薄くなることを抑えるために、この材料端部に相当する位置からロール端に向かって徐々に径が小さくなる（ロール間隙が大きくなる）ロールとの併用などを行うこともできる。このような圧延ロールの組合せについては特に限定せず、材料の圧延比や材料の性状、あるいは目的とする設備設計に合わせて適宜選定すればよい。
【００１３】
本発明の圧延ロールは、温調機構を有したものであることが好ましい。圧延加工時のロール設定温度は、特に温度感応性が高い材料を処理する場合には重要であり、材料を圧延可能な粘度で処理するとともに、圧延時の発熱等による影響や、次工程における材料冷却操作時のハンドリング性なども併せて考慮の上、処理時の温度が設定される。このような温度設定は、多段処理の場合は段階によって異なることも想定されるため、各々の圧延工程における最適な温度設定が可能であることが好ましい。温調の方法としては特に限定しないが、熱媒として蒸気、温水、熱媒油などを用い、材料の処理による設備の温度変化を小さく抑えられるような熱容量を有するものが好ましい。
【００１４】
本発明の圧延ロールの材質については特に限定せず、被圧延材料の性状に合わせて選定すればよい。一般的には、圧延時に受ける材料からの反力により変形しない強度、材料中に含まれている基材等により容易に摩耗しないような硬度を有し、さらには前記温調機構による制御を高精度化するために良好な熱伝導性を示す金属製のものが適しており、腐食性なども考慮するとステンレス製のものを用いることが好ましい。
【００１５】
本発明の圧延ロールを用いた場合、従来の円柱形状のロールと比較し、圧延後の材料形状を自由に設定できる。さらには、圧延時に材料を流れ方向のみに圧延するのではなく、幅方向にも圧延させることにより、方向性を有する基材を配合した材料を処理した場合、基材の配向性が一方向になりやすくなるのを抑え、材料強度などのバラツキや方向性の小さい材料を得るような設計を行うこともできる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例ではフェノール樹脂成形材料を用いて１段階の圧延処理を行ったが、材料の選定、設備の構成など、特にこれに限定されるものではない。
【００１７】
１．成形材料の配合
成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂（秋田住友ベークライト製「Ａ−１０８２」）４３重量％、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを７重量％、有機基材として木粉（１００メッシュ通過品）を３１重量％、無機基材としてクレー（土屋カオリン工業製  「ＮＮカオリンクレー」）１５重量％、硬化助剤として水酸化カルシウムを２重量％、離型剤としてステアリン酸を１重量％、顔料としてカーボンブラックを１重量％を配合し、二軸押出機で予備混練した。
２．成形材料の混練
９０℃の加熱ロールにより６分間混練し、幅１８０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのシート状成形材料を得た。
３．圧延装置
図１において、ｄ＝２００ｍｍ、Ｒ＝１６０ｍｍ、ｒ＝９０ｍｍ、ｓ＝３５ｍｍ、ｔ＝４０ｍｍ、ロール面間クリアランスを１．５ｍｍとした圧延ロールを１対使用した。なお、圧延ロールは温調機構を有したものを使用し、温度は８０℃に設定した。
【００１８】
≪実施例≫
ロールにて混練済みの前記成形材料を、幅２５０ｍｍ、速度５ｍ／分の搬送コンベアにより前記圧延ロールの幅方向中央部に投入した。圧延ロールで処理後の材料を搬送するコンベアは、幅４００ｍｍ、速度は処理前と同速の５ｍ／分に設定した。圧延ロールの回転速度は、前後の搬送コンベア速度に対して圧延ロール外周面の平均周速度がこれと同じになるように設定した。
この結果、圧延ロールで処理後の成形材料は、厚み１．５ｍｍ、平均幅３６０ｍｍとなり、圧延ロール処理後における材料は滞留がなく、処理前と同じ搬送速度で処理することができた。また、処理直後の成形材料は、波形形状を有していたが、自重により平板化した。
【００１９】
≪比較例≫
実施例で用いた圧延ロールの代わりに、ｄ＝２００ｍｍ、Ｒ＝１６０ｍｍの円柱形状の圧延ロールを使用した以外は、実施例と同じ方法で実施した。なお、圧延処理後の搬送速度は運転を行いながら処理後の材料の滞留が無くなるまで増速した。この結果、圧延ロールで処理後の成形材料は、厚み１．５ｍｍ、平均幅１９０ｍｍとなり、圧延ロールで処理後の材料搬送速度は約９．５ｍ／分まで増速する必要があった。
【００２０】
実施例では、本発明の圧延ロールを使用したので、圧延処理時に材料の幅方向に圧延させることができ、この結果、材料の滞留なく、処理後の材料搬送速度を増速せずに処理後の材料を次工程へ送ることができた。一方比較例では、従来の形状の圧延ロールを用いたため、処理後の搬送速度を倍近くに増速する必要があり、材料は幅方向にはほとんど圧延されなかった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、相対するロール面間距離が一定で、かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長いことを特徴とする圧延ロールであり、本発明の圧延ロールを用いた場合、圧延後の材料を流れ方向だけでなく幅方向にも圧延できるので、圧延後の材料形状を任意に設定でき、効率的な生産を行うための設備設計上の自由度が大きい。また、材料の物性面においても、圧延処理後の材料に基材等の配向性を与えにくく、機械的強度等のバラツキの小さい材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例で用いた圧延ロールであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１】
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