特許 7378083 粉体成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-02

(45)【発行日】2023-11-13

(54)【発明の名称】粉体成形装置

(51)【国際特許分類】

   B30B 11/18 20060101AFI20231106BHJP

   B30B 11/00 20060101ALI20231106BHJP

   B30B 3/00 20060101ALI20231106BHJP

【ＦＩ】

B30B11/18

B30B11/00 F

B30B3/00 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019232881

(22)【出願日】2019-12-24

(65)【公開番号】P2021100764

(43)【公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-11-14

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100183265

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 剣一

(72)【発明者】

【氏名】宍田 佳謙

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１１２７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１８７７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５０３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０９３１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１１０９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７９８５２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３０Ｂ １１／１８

Ｂ３０Ｂ １１／００

Ｂ３０Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末成形体を連続的に生成する粉体成形装置であって、
回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料を搬送するスクリューを有する材料供給部と、
所定の間隔で平行に配置された複数のロールを有し、前記複数のロールにより前記材料供給部から供給された前記粉体材料を加圧して前記粉末成形体に成形する加圧成形部と、
を備え、
前記複数のロールのうち少なくともいずれか１つは、前記ロールの表面において、前記ロールの軸方向における前記粉末成形体の両端に位置する部分に、前記ロールの外周に沿って形成される複数の第１面部と、前記複数の第１面部以外の部分に形成される第２面部とを有し、
前記複数の第１面部は、第２面部よりも表面粗さが大きく、
前記複数の第１面部の前記第２面部に対する算術平均粗さＲａの差が０．２以上１．２以下である、
粉体成形装置。

【請求項2】

粉末成形体を連続的に生成する粉体成形装置であって、
回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料を搬送するスクリューを有する材料供給部と、
所定の間隔で平行に配置された複数のロールを有し、前記複数のロールにより前記材料供給部から供給された前記粉体材料を加圧して前記粉末成形体に成形する加圧成形部と、
を備え、
前記複数のロールのうち少なくともいずれか１つは、前記ロールの表面において、前記ロールの軸方向における前記粉末成形体の両端に位置する部分に、前記ロールの外周に沿って形成される複数の第１面部と、前記複数の第１面部以外の部分に形成される第２面部とを有し、
前記複数の第１面部は、第２面部よりも表面粗さが大きく、
前記複数の第１面部それぞれにおいて、前記ロールの外周方向に突出した凸部が形成され、
前記凸部の高さは、前記所定の間隔よりも小さい、
粉体成形装置。

【請求項3】

前記複数の第１面部の前記第２面部に対する算術平均粗さＲａの差が０．２以上１．２以下である、
請求項２に記載の粉体成形装置。

【請求項4】

前記凸部は、前記ロールの外周方向に向かって先端が細くなる形状を有する、
請求項２または３に記載の粉体成形装置。

【請求項5】

前記凸部は、前記ロールの表面に対して傾斜する第１壁と第２壁とを有し、
前記第１壁は、前記ロールの中央側に配置され、
前記第２壁は、前記ロールの端部側に配置され、
前記第１壁と前記ロールの表面とのなす角度が、９０度以上１５０度以下である、
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の粉体成形装置。

【請求項6】

前記複数のロールは、第１ロールと前記第１ロールに対向して配置される第２ロールとを含み、
前記第１ロールの前記凸部と前記第２ロールの前記凸部とは、それぞれ互いに対向するように配置され、
前記第１ロールの前記凸部と前記第２ロールの前記凸部とのそれぞれの隙間は、前記所定の間隔の０％以上３％以下である、
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の粉体成形装置。

【請求項7】

前記第２面部は、前記複数の第１面部の間に形成されている、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉体成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粉体を成形する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックスまたは金属等の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合を生じさせて焼結体を得ることができる。特許文献１には、スクリューフィーダのケーシングの出口前方に二軸ロール圧縮成形機を設置して、スクリューフィーダにより、粉体を圧縮成形機に強制送りして圧縮成型する粉体成形機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３３３５２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の粉体成形機では、得られる粉末成形体の厚みの均一性を向上させるという点において、未だ改善の余地がある。

【0005】

そこで、本開示は、粉末成形体の厚みの均一性を向上させた粉体成形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】

【0006】

本開示にかかる粉体成形装置は、
粉末成形体を連続的に生成する粉体成形装置であって、
回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料を搬送するスクリューを有する材料供給部と、
所定の間隔で平行に配置された複数のロールを有し、前記複数のロールにより前記材料供給部から供給された前記粉体材料を加圧して前記粉末成形体に成形する加圧成形部と、
を備え、
前記複数のロールのうち少なくともいずれか１つは、前記ロールの表面において、前記ロールの軸方向における前記粉末成形体の両端に位置する部分に、前記ロールの外周に沿って形成される複数の第１面部と、前記複数の第１面部以外の部分に形成される第２面部とを有し、
前記複数の第１面部は、第２面部よりも表面粗さが大きい。

【発明の効果】

【0007】

本開示によると、粉末成形体の厚みの均一性を向上させた粉体成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の粉体成形装置を上から見た模式図である。

【図2】図１の粉体成形装置のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図3】図１の粉体成形装置の加圧成形部を粉末成形体の出口方向から見た模式図である。

【図4】図３の粉体成形装置の加圧成形部のＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図5】図３の粉体成形装置の加圧成形部のＣ－Ｃ矢視断面図である。

【図6】図３の領域Ｄを拡大した図である。

【図7】ロールの表面における粗面部の配置の違いによる、粉末成形体の幅方向における密度の分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（本発明に至った経緯）
セラミックスや金属の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合が生じて焼結体を得ることができる。これは、窯業製品、セラミックス、粉末冶金、またはサーメット等を製造する主要な方法である。

【0010】

焼結処理を施すための粉末成形体の製法には、例えば、粉体材料をロールにより加圧してシート状の粉末成形体を形成する方法や、粉体材料をベルトコンベア上に一様に載せた後に押し型により加圧して圧縮成形により粉末成形体を形成する方法がある。

【0011】

このような製法により形成した粉末成形体において、厚みにばらつきが生じることがある。粉末成形体の厚みにばらつきがあると、厚みの薄い部分に十分な荷重を与えることができず、焼結処理後に厚みの薄い部分が焼結されずに不完全な焼結体が生成されてしまうことがある。このため、粉末成形体の厚みは均一にすることが望ましい。

【0012】

特許文献１に記載の粉体成形機は、スクリューフィーダのケーシングの出口方向に二軸ロール圧縮成形機を設置して、スクリューフィーダにより、粉体を圧縮成形機の強制送りして圧縮成形することができる。

【0013】

しかし、特許文献１に記載の粉体成形機は、排出された粉体材料を、ロールの幅方向に均一に噛み込ませることができない。スクリューフィーダから排出される粉体材料は、スクリューフィーダの内壁またはホッパーの内壁により摩擦を受けるため、ロールの幅方向の流速が一定とはならないためである。スクリューフィーダの内壁またはホッパーの内壁により摩擦を受けると、粉体材料の流速は、ロールの幅方向の両端において遅くなり、ロールにより加圧されて生成された粉末成形体の密度は、ロールの幅方向の両端において小さくなる。これにより、ロールの幅方向において両端の厚みが薄い粉末成形体が生成されてしまう。

【0014】

そこで、本発明者らは、粉体材料を成形するロールにおいて、粉末成形体の端部に位置する部分に表面粗さの大きい部分を形成することで、粉末成形体の厚みの均一性を向上させる粉体成形装置を考案し、以下の構成を考案した。

【0015】

本開示の一態様にかかる粉体成形装置は、
粉末成形体を連続的に生成する粉体成形装置であって、
回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料を搬送するスクリューを有する材料供給部と、
所定の間隔で平行に配置された複数のロールを有し、前記複数のロールにより前記材料供給部から供給された前記粉体材料を加圧して前記粉末成形体に成形する加圧成形部と、
を備え、
前記複数のロールのうち少なくともいずれか１つは、前記ロールの表面において、前記ロールの軸方向における前記粉末成形体の両端に位置する部分に、前記ロールの外周に沿って形成される複数の第１面部と、前記複数の第１面部以外の部分に形成される第２面部とを有し、
前記複数の第１面部は、第２面部よりも表面粗さが大きい。

【0016】

この構成によると、粉末成形体の厚みの均一性を向上させた粉体成形装置を提供することができる。

【0017】

前記第２面部は、前記複数の第１面部の間に形成されていてもよい。

【0018】

この構成によると、粉末成形体の両端の密度を高くすることができ、厚みの均一性を向上させることができる。

【0019】

前記複数の第１面部の前記第２面部に対する算術平均粗さＲａの差が０．２以上１．２以下であってもよい。

【0020】

この構成によると、粉末成形体の厚みの均一性をさらに向上することができる。

【0021】

前記複数の第１面部それぞれにおいて、前記ロールの外周方向に突出した凸部が形成され、
前記凸部の高さは、前記所定の間隔よりも小さくてもよい。

【0022】

この構成によると、凸部により、粉末成形体の厚みの薄い部分を切断することができるため、粉末成形体の厚みの均一性を向上することができる。

【0023】

前記凸部は、前記ロールの外周方向に向かって先端が細くなる形状を有してもよい。

【0024】

この構成によると、凸部により、粉末成形体の厚みの薄い部分を切断するとともに、切断部を押し固めることができ、粉末成形体の強度を高めることができる。

【0025】

前記凸部は、前記ロールの表面に対して傾斜する第１壁と第２壁とを有し、
前記第１壁は、前記ロールの中央側に配置され、
前記第２壁は、前記ロールの端部側に配置され、
前記第１壁と前記ロールの表面とのなす角度が、９０度以上１５０度以下であってもよい。

【0026】

この構成によると、凸部による切断部の密度を向上させることができ、粉末成形体の強度を高めることができる。

【0027】

前記複数のロールは、第１ロールと前記第１ロールに対向して配置される第２ロールとを含み、
前記第１ロールの前記凸部と前記第２ロールの前記凸部とは、それぞれ互いに対向するように配置され、
前記第１ロールの前記凸部と前記第２ロールの前記凸部とのそれぞれの隙間は、前記所定の間隔の０％以上３％以下であってもよい。

【0028】

この構成によると、粉末成形体の両端の切断部の密度を向上させることができるため、厚さの均一な粉末成形体を成形することができる。また、粉末成形体の強度を高めることができる。

【0029】

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0030】

（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本開示の粉体成形装置１００を上から見た模式図である。図２は、図１の粉体成形装置１００のＡ－Ａ矢視断面図である。図３は、図１の粉体成形装置１００の加圧成形部１６を粉末成形体１３の出口方向から見た模式図である。図４は、図３の粉体成形装置１００の加圧成形部１６のＢ－Ｂ矢視断面図である。図５は、図３の粉体成形装置１００の加圧成形部１６のＣ－Ｃ矢視断面図である。図６は、図３の一部を拡大した図である。なお、以下の説明において、各図におけるＸ軸方向を進行方向、Ｙ軸方向を幅方向、Ｚ軸方向を鉛直方向と称することもある。

【0031】

粉体成形装置１００は、図１および図２に示すように、材料供給部１５と加圧成形部１６とを備える。粉体成形装置１００は、材料供給部１５から矢印１０１で示す粉体材料１０１を加圧成形部１６に供給し、粉末成形体１３を連続的に生成する。粉体材料１０１は、例えば、シリコン酸化物、金属、または金属酸化物等を主成分とする粉末状の材料である。

【0032】

材料供給部１５は、回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料を搬送する２本のスクリュー４ａ、４ｂを有する。２本のスクリュー４ａ、４ｂは、材料供給部１５の筐体１の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料１０１を搬送する。すなわち、粉体材料１０１は、スクリュー４ａ、４ｂにより進行方向（Ｘ軸方向）に搬送される。

【0033】

なお、本実施の形態において、２本のスクリュー４ａ、４ｂが配置されているが、スクリューの数は１本であってもよい。好ましくは、複数のスクリューが配置されているとよい。２つのモータ５ａ、５ｂは、筐体１の外部に配置され、それぞれスクリュー４ａ、４ｂを回転駆動する。

【0034】

加圧成形部１６は、材料供給部１５に隣接して配置される。加圧成形部１６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に所定の間隔で平行に配置された２本のロール１２ａ、１２ｂを有する。

【0035】

加圧成形部１６は、２本のロール１２ａ、１２ｂにより、材料供給部１５から供給された粉体材料１０１を加圧して粉末成形体１３を成形する。図２に示すように、加圧成形部１６の２本のロール１２ａ、１２ｂの間に、材料供給部１５の排出口３から粉体材料が供給され、ロール１２ａとロール１２ｂとで加圧されて、シート状の粉末成形体１３が成形される。

【0036】

＜スクリュー＞
スクリュー４ａ、４ｂは、図１に示すように、筐体１の内部に幅方向に並列に配置され、材料供給方向に粉体材料１０１を搬送する。スクリュー４ａ、４ｂの回転軸はそれぞれ、材料供給方向と平行である。スクリュー４ａ、４ｂはそれぞれ、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂと、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂの外周面に形成されたフライト４３ａ、４３ｂと、を有する。スクリュー４ａ、４ｂは、モータ５ａ、５ｂにより回転駆動される。モータ５ａ、５ｂの回転数は、制御部６によりそれぞれ独立に制御することができる。

【0037】

＜ロール＞
ロール１２ａ、１２ｂは、所定の間隔で平行に配置される。所定の間隔とは、ロール１２ａとロール１２ｂとの距離が最も小さいニップ部１９（図４または図５参照）におけるロール１２ａとロール１２ｂとの距離ｈ１（図６参照）のことをいう。ニップ部１９におけるロール１２ａとロール１２ｂとの距離ｈ１は、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるとよい。ロール１２ａ、１２ｂは、図１に示すモータ１４により回転駆動される。ロール１２ａ、１２ｂは、その表面において、粗面部１０と滑面部２０とを有する。なお、粗面部１０が本開示の「第１面部」に相当し、滑面部２０が本開示の「第２面部」に相当する。またロール１２ａが本開示の「第１ロール」に相当し、ロール１２ｂが本開示の「第２ロール」に相当する。

【0038】

＜粗面部＞
図３に示すように、ロール１２ａ、１２ｂの表面においてロール１２ａ、１２ｂの外周に沿って形成される複数の粗面部１０と、複数の粗面部１０以外の部分に形成される滑面部２０とを有する。粗面部１０は、ロール１２ａ、１２ｂの軸方向（幅方向）における粉末成形体１３の両端に位置する部分に形成される。また、本実施の形態では、ロール１２ａ、１２ｂそれぞれの表面において、滑面部２０は２つの粗面部１０の間に形成されている。粉末成形体１３の両端とは、ロール１２ａ、１２ｂの軸方向（幅方向）における粉末成形体１３の両方の端部のことである。粗面部１０は、ロール１２ａ、１２ｂの表面の粗面部１０以外の滑面部２０よりも表面粗さが大きい。

【0039】

なお、粗面部１０は、２本のロール１２ａ、１２ｂのうち、いずれか一方に形成されていればよい。本実施の形態では、２本のロール１２ａ、１２ｂの両方に粗面部１０が設けられている。また、本実施の形態では、ロール１２ａ、１２ｂのそれぞれに、粗面部１０が２つずつ形成されているが、ロール１２ａ、１２ｂそれぞれに１つずつ粗面部１０が形成されていてもよい。

【0040】

材料供給部１５により加圧成形部１６に供給された粉体材料１０１は、加圧成形部１６の２本のロール１２ａ、１２ｂの回転により、ロール１２ａとロール１２ｂとの間に噛み込まれ、材料供給方向に搬送される。粉体材料１０１とロール１２ａ、１２ｂとが最初に接する部分では、粉体材料１０１がロール１２ａ、１２ｂの回転に対して滑る。ロール１２ａの表面とロール１２ｂの表面との距離が小さくなるにつれて、粉体材料１０１とロール１２ａ、１２ｂの表面との摩擦抵抗が高くなり、粉体材料１０１がロール１２ａ、１２ｂの回転に対して滑らなくなる。粉体材料１０１がロール１２ａ、１２ｂの回転に対して滑らなくなると、粉体材料１０１がロール１２ａとロール１２ｂとの間に噛み込まれて、材料供給方向に搬送される。

【0041】

粉体材料１０１がロール１２ａ、１２ｂの回転に対して滑らなくなる点を、噛み込みポイントと呼ぶ。図４に、ロール１２ａ、１２ｂの滑面部２０における噛み込みポイント１７を示し、図５に、ロール１２ａ、１２ｂの粗面部１０における噛み込みポイント１８を示す。また、ロール１２ａとロール１２ｂとの距離が最も小さい部分をニップ部１９と称する。

【0042】

図４および図５に示すように、粗面部１０における噛み込みポイント１８の方が、滑面部２０における噛み込みポイント１７よりもニップ部１９との距離が大きい。これは、粗面部１０は、滑面部２０よりも表面粗さが大きく、ロール１２ａ、１２ｂに対して粉体材料１０１の滑りが発生しにくいためである。このため、粗面部１０に接触する部分はロール１２ａ、１２ｂに噛み込まれ、圧縮される粉体材料１０１の量が多くなる。材料供給部１５の筐体１との摩擦により、幅方向の端部において粉体材料１０１の流速が低下する。一方、幅方向の端部の粗面部１０に接触する部分でロール１２ａ、１２ｂに噛み込まれる粉体材料１０１の量が多くなるため、成形された粉末成形体１３の幅方向の均一性を向上することができる。

【0043】

材料供給部１５において、粉体材料１０１と筐体１との摩擦により、幅方向の両端部の流速が低下しやすいため、加圧成形部１６に供給される粉体材料１０１は、幅方向の端部の密度の方が小さくなりやすい。粗面部１０と滑面部２０とのそれぞれにおける噛み込みポイントの位置の違いと、材料供給部１５から供給される粉体材料１０１の幅方向の密度の違いとにより、ロール１２ａ、１２ｂにより加圧された粉末成形体１３の幅方向の厚みの均一性が向上する。

【0044】

したがって、ロール１２ａ、１２ｂの表面に粗面部１０を設けると、粉末成形体１３の幅方向における厚みの均一性を向上させることができる。

【0045】

＜凸部＞
図３に示すように、粗面部１０には、ロール１２ａ、１２ｂの外周方向に突出した凸部１１が形成されている。凸部１１は、ロール１２ａ、１２ｂのニップ部１９の間隔よりも高さが小さくなるよう形成される。すなわち、凸部１１の高さｈ２、ｈ３は、ニップ部１９におけるロール１２ａとロール１２ｂとの距離ｈ１よりも小さい（図６参照）。

【0046】

本実施の形態では、凸部１１はロール１２ａ、１２ｂの外周方向に向かって先端が細くなる形状、すなわちテーパー状に形成されている。

【0047】

また、本実施の形態では、凸部１１は、図３に示すように、それぞれのロール１２ａ、１２ｂに２つずつ形成されている。すなわち、ロール１２ａ（第１ロール）とロール１２ｂ（第２ロール）とはそれぞれ、粉末成形体１３の両端にそれぞれ配置された２つの粗面部１０と２つの凸部１１とを有する。ロール１２ａの２つの凸部１１と、ロール１２ｂの２つの凸部１１とは、それぞれ互いに対向するように配置される。

【0048】

本実施の形態では、凸部１１はロール１２ａ、１２ｂの外周に沿ってリング状に形成されているが、例えば、凸部１１はロール１２ａ、１２ｂの外周に沿って、複数の突起が配置されて形成されていてもよい。

【0049】

凸部１１は、図４に示すように、ロール１２ａ、１２ｂの表面に対して傾斜する第１壁１１ａと第２壁１１ｂとを有する。第１壁１１ａは、ロール１２ａ、１２ｂの中央側に配置される。第２壁１１ｂは、ロール１２ａ、１２ｂの端部側に配置される。

【0050】

材料供給部１５から加圧成形部１６に供給された粉体材料１０１は、ロール１２ａとロール１２ｂとの間に噛み込まれ、加圧されて粉末成形体１３となる。このとき、図６に示すように、粉末成形体１３は、凸部１１に沿って切断される。

【0051】

また、図６に示すように、凸部１１の第１壁１１ａとロール１２ａまたはロール１２ｂの表面とのなす角度θが、９０度以上１５０度以下であるとよい。このように凸部１１を構成することにより、凸部１１により粉末成形体１３が切断される際に、凸部１１から粉末成形体１３に対して、鉛直方向だけでなく、幅方向にも荷重をかけることができる。厚み方向の荷重は、粉末成形体１３を切断する力となり、幅方向の荷重は粉末成形体１３の切断部を押し固める力となる。このため、粉末成形体１３の、凸部１１により切断された端部が崩れにくくなる。

【0052】

凸部１１の第１壁１１ａとロールの表面とのなす角度θが、９０度の場合、１２０度の場合、１３５度の場合において、それぞれ粉末成形体１３の幅方向の端部を切断し、粉末成形体１３の幅方向の端部（切断部）から５ｍｍの部分の密度を測定した。その結果、粉末成形体１３の幅方向の端部の密度は、角θが９０度の場合１．４８ｇ／ｃｃ、角度θの大きさが１２０度の場合１．５１ｇ／ｃｃ、角度θの大きさが１３５度の場合１．５３ｇ／ｃｃであった。角度θが大きい方が、幅方向の荷重が大きくなるため、粉末成形体１３の幅方向の端部の密度が高くなる。一方、角度θが大きすぎて、粉末成形体１３の幅方向の端部の形状が矩形とは大きく離れてしまうことを抑制するため、角度θの大きさは９０度以上１５０度以下であるとよい。より好ましくは、角度θの大きさが１２０度以上１３５度以下であるとよい。

【0053】

例えば、凸部が材料供給部１５の排出口３に固定されるように配置される場合、粉体材料１０１が凸部の近傍を通過する際に摩擦抵抗が生じ、凸部近傍の粉末成形体の密度が低下してしまう。本実施の形態では、凸部１１は、ロール１２ａ、１２ｂに形成されているため、ロール１２ａ、１２ｂとともに回転する。このため、凸部１１は、粉体材料１０１の流れを妨害することを抑制することができる。

【0054】

なお、凸部１１は、２本のロール１２ａ、１２ｂのうち、いずれか一方に形成されていればよい。ロール１２ａとロール１２ｂとの両方が凸部１１を有する場合、図６に示すように、それぞれの凸部は鉛直方向において重なる位置に形成されるとよい。この場合、それぞれのロール１２ａ、１２ｂに形成された凸部１１の高さｈ２、ｈ３の合計が、ニップ部１９におけるロール１２ａとロール１２ｂとの距離ｈ１の９７％より大きく１００％以下であるとよい。言い換えると、ロール１２ａの２つの凸部１１と、それに対向するロール１２ｂの２つの凸部１１とのそれぞれの隙間は、ニップ部１９の距離ｈ１の０％以上３％以下である。

【0055】

ロール１２ａまたはロール１２ｂのいずれか一方が凸部１１を有する場合、凸部１１の高さｈ２または高さｈ３は、ニップ部１９におけるロール１２ａとロール１２ｂとの距離ｈ１の９７％以上１００％以下であるとよい。このような高さで凸部１１を形成することにより、ロール１２ａに形成された凸部１１とロール１２ｂに形成された凸部１１との干渉、または、凸部１１とロール１２ａまたはロール１２ｂとの干渉を抑制することができる。

【0056】

［粗面部の配置による比較］
図７を参照して、ロール１２ａ、１２ｂにおける粗面部１０の配置について検討する。図７は、ロール１２ａ、１２ｂの表面における粗面部１０の配置の違いによる、粉末成形体１３の幅方向における密度の分布を示すグラフである。

【0057】

粉末成形体１３の幅方向の端部付近に粗面部１０が形成されている場合（実施例１）、粗面部１０が形成されていない場合（比較例１）、および、表面全体に粗面部１０が形成されている場合（比較例２）、について、粉末成形体１３の幅方向における密度の分布を測定した。

【0058】

測定に使用した粉体成形装置１００は、材料供給部１５の排出口３の幅が１００ｍｍである。比較例１の場合は、粗面部１０が形成されていない（表面全体が滑面部である）ロール１２ａ、１２ｂを使用した。実施例１の場合は、粉末成形体１３の幅方向の両端部から２０ｍｍの位置に２つの粗面部１０を形成したロール１２ａ、１２ｂを使用した。比較例２の場合、ロール１２ａ、１２ｂの表面全体を粗面部１０とした。

【0059】

図７のグラフにおいて、横軸は、粉末成形体１３の幅方向の中央を０とした幅方向の位置を示し、縦軸は、粉末成形体１３の幅方向の位置における粉末成形体１３の密度を示す。

【0060】

図７に示すように、比較例１の場合では、幅方向の位置により粉末成形体１３の密度にばらつきが生じている。また、比較例２の場合は、端部付近と比較して中央付近の粉末成形体１３の密度が大きくなっている。一方、実施例１の場合では、幅方向の位置による密度のばらつきが抑制されており、幅方向において粉末成形体１３の密度の均一性が向上していることがわかる。したがって、粉末成形体１３の幅方向の端部に接触する部分に、粗面部１０を設けることがより効果的であることがわかる。

【0061】

比較例１、比較例２、および実施例１の測定において、ロール１２ａ、１２ｂの算術平均粗さＲａは、滑面部２０で０．２、粗面部１０で０．４であった。実施例１および比較例２において、粗面部１０の算術平均粗さＲａを０．３にした場合、粉末成形体１３の幅方向における密度の分布は比較例２の場合と同程度であった。また、実施例１および比較例２において、粗面部１０の算術平均粗さＲａを１．４にした場合、０．４の場合と密度の分布は同程度であった。さらに実施例１および比較例２において、粗面部１０の算術平均粗さＲａを１．６にした場合、粉体材料１０１がロール１２ａ、１２ｂに張り付き、粉末成形体１３が鉛直方向に裂けることを確認した。

【0062】

以上のことから、滑面部２０の算術平均粗さＲａが０．２である場合、粗面部１０の算術平均粗さＲａは０．４以上１．４以下であることが望ましい。すなわち、粗面部１０の滑面部２０に対する算術平均粗さＲａの差が０．２以上１．２以下であるとよい。また、滑面部２０の算術平均粗さＲａが０．４未満であるとよい。

【0063】

また、実施例１において、粉末成形体１３の幅方向の両端部に接するように粗面部１０の幅が２０ｍｍに形成されている構成である。例えば、材料供給部１５において、粉体材料１０１と筐体１との摩擦抵抗が大きい場合には、粗面部１０の幅をさらに広くしてもよい。逆に、粉体材料１０１と筐体１との摩擦抵抗が小さい場合には、粉末成形体１３と粗面部１０の幅をさらに狭くしてもよい。

【0064】

［効果］
上述した実施の形態によると、ロール１２ａ、１２ｂの表面に粗面部１０を設け、粉体材料１０１の流速が遅い部分の摩擦抵抗を大きくすることで、粉末成形体１３の密度の均一性を向上することができる。粉末成形体の厚みの均一性を向上させることができる。

【0065】

なお、本実施の形態に示す装置の構成や寸法は一例であり、本実施の形態によって限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本開示の粉体成形装置は、粉体材料を加圧成形した後に、その粉末の融点以下の温度で熱処理した焼結体を生成する各種工業製品の高性能化に寄与する。特に、絶縁部品や電池材料の高性能化に有効である。

【符号の説明】

【0067】

４ａ スクリュー
４ｂ スクリュー
１０ 粗面部
１１ 凸部
１１ａ 第１壁
１１ｂ 第２壁
１２ａ ロール
１２ｂ ロール
１３ 粉末成形体
１５ 材料供給部
１６ 加圧成形部
１００ 粉体成形装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】