JP2002178352A - 反応射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二酸化炭素や窒素などの不活性流体を用い
て、セル径の小さなマイクロセルラー発泡成形体を簡易
かつ短時間で成形することのできる、反応射出成形装置
を提供すること。 【解決手段】 原料を原料定量供給ポンプ８、９によっ
て定量供給するとともに、不活性流体を不活性流体定量
供給ポンプ１２、１３によって定量供給して、一定の割
合で予備混合ユニット１４、１５によって連続的に予備
混合した後、高圧加熱ヒータ１６、１７によって、原料
に不活性流体を連続的に溶解させる。次いで、混合ヘッ
ド４によって、不活性流体が溶解された原料を、高圧で
射出して、反応させながら金型５に注入することによ
り、ＲＩＭ成形を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応射出成形装
置、より詳しくは、互いに反応する２成分を原料とし、
高圧で射出して、反応させながら金型に注入する、たと
えば、ポリウレタンフォームなどの反応射出成形装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえば、イソシアネート成
分およびポリオール成分を原料とし、高圧で射出して反
応させながら金型に注入するＲＩＭ成形によって、ポリ
ウレタンフォームなどの発泡成形体を成形することが広
く行なわれている。

【０００３】また、近年、オゾン層の破壊の原因とされ
るフロンや代替フロンの使用が全廃となることから、そ
のような発泡成形体の発泡剤として、これらフロンや代
替フロンに代えて、二酸化炭素や窒素などの不活性ガス
を用いることが種々提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在までの検
討では、二酸化炭素を原料中に溶解させるための時間が
相当かかり、また、ＲＩＭ成形を行なっても、発泡成形
体のセル径を、たとえば、１００μｍ以下にすることは
容易ではなく、実用的にセル径が１００μｍ以下のマイ
クロセルラー発泡成形体を成形することができるＲＩＭ
成形装置の開発が強く望まれている。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、二酸化炭素や窒
素などの不活性流体を用いて、セル径の小さなマイクロ
セルラー発泡成形体を簡易かつ短時間で成形することの
できる、反応射出成形装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、反応射出成形装置であっ
て、原料を定量する原料定量手段と、不活性流体を定量
する不活性流体定量手段と、前記原料定量手段によって
定量された原料および前記不活性流体定量手段によって
定量された不活性流体を連続的に予備混合する予備混合
手段と、予備混合手段によって予備混合された原料およ
び不活性流体の混合物中において、原料に不活性流体を
連続的に溶解させるための溶解手段と、原料を高圧で射
出して、反応させながら金型に注入する混合注入手段と
を備えることを特徴としている。

【０００７】このような構成によると、原料が原料定量
手段によって定量されるとともに、不活性流体が不活性
流体定量手段によって定量され、それらが常に一定の割
合で予備混合手段によって連続的に予備混合された後、
溶解手段によって、原料に不活性流体が連続的に溶解さ
れる。その後、混合注入手段によって、不活性流体が溶
解された原料が高圧で射出され、反応されながら金型に
注入されることにより、ＲＩＭ成形が行なわれる。

【０００８】そのため、原料には、不活性流体が常に一
定の割合で連続的に混合溶解され、その状態で反応射出
成形されるので、セル径の小さなマイクロセルラー発泡
成形体を簡易かつ短時間で成形することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記溶解手段が、原料および不
活性流体の混合物を加圧および／または加熱することを
特徴としている。

【００１０】このような構成によると、一定の割合で予
備混合された原料および不活性流体の混合物が、溶解手
段によって、加圧および／または加熱される。そのた
め、原料に不活性流体が十分に溶解され、セル径の小さ
なマイクロセルラー発泡成形体を良好に成形することが
できる。

【００１１】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の発明において、さらに、予圧可能な金
型を備えていることを特徴としている。

【００１２】このような構成によると、不活性流体が溶
解された原料が高圧で射出され、反応されながら金型に
注入された後に、その金型の予圧によって、不活性流体
の膨張速度が抑えられて、より細かいセルを形成して、
よりセル径の小さなマイクロセルラー発泡成形体を成形
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の反応射出成形装
置の一実施形態を示す、概略構成図である。

【００１４】図１において、この反応射出成形装置１
は、マイクロセルラーポリウレタンフォームを成形する
ためのＲＩＭ成形装置であって、イソシアネート成分を
供給するためのイソシアネート供給ユニット２、ポリオ
ール成分を供給するためのポリオール供給ユニット３、
混合注入手段としての混合ヘッド４および金型５を備え
ている。

【００１５】イソシアネート供給ユニット２およびポリ
オール供給ユニット３は、大略同一の装置構成とされて
おり、原料タンク６および７、原料定量手段としての原
料定量供給ポンプ８および９、不活性流体タンク１０お
よび１１、不活性流体定量手段としての不活性流体定量
供給ポンプ１２および１３、予備混合手段としての予備
混合ユニット１４および１５、溶解手段としての高圧加
熱ヒータ１６および１７を、それぞれ備えている。

【００１６】各原料タンク６および７には、原料がそれ
ぞれ貯蔵されており、より具体的には、原料タンク６に
は、原料として、ポリイソシアネート化合物などのイソ
シアネート成分が貯蔵されており、また、原料タンク７
には、原料として、ポリオール化合物などのポリオール
成分が貯蔵されている。

【００１７】各原料定量供給ポンプ８および９は、各原
料タンク６および７の下流側にそれぞれ接続されてお
り、各原料、すなわち、イソシアネート成分およびポリ
オール成分を、それぞれ所定量および所定圧力で、各予
備混合ユニット１４および１５に輸送するように構成さ
れている。

【００１８】また、各不活性流体タンク１０および１１
には、二酸化炭素や窒素などの不活性流体がそれぞれ貯
蔵されており、これら不活性流体タンク１０および１１
の下流側にそれぞれ接続される各不活性流体定量供給ポ
ンプ１２および１３によって、各不活性流体タンク１０
および１１内の不活性流体を、所定量および所定圧力
で、各予備混合ユニット１４および１５に輸送するよう
に構成されている。

【００１９】そして、各予備混合ユニット１４および１
５は、各原料定量供給ポンプ８および９、および、各不
活性流体定量供給ポンプ１２および１３の下流側におい
て、これらとそれぞれ接続されており、各原料定量供給
ポンプ８および９から供給される原料と、各不活性流体
定量供給ポンプ１２および１３から供給される不活性流
体とを連続的に予備混合するように構成されている。よ
り具体的には、各予備混合ユニット１４および１５にお
いては、各原料定量供給ポンプ８および９から所定圧力
で供給される原料と、各不活性流体定量供給ポンプ１２
および１３から所定の圧力で供給される不活性流体と
を、それぞれ定量された所定の割合において、物理的に
衝突させて連続的に予備混合するように構成されてい
る。

【００２０】また、各高圧加熱ヒータ１６および１７
は、各予備混合ユニット１４および１５の下流側にそれ
ぞれ接続されており、各混合ユニット１４および１５に
おいて予備混合された原料および不活性流体の混合物中
において、原料に不活性流体を連続的に溶解させるよう
に構成されている。より具体的には、各高圧加熱ヒータ
１６および１７は、耐圧配管の周りにヒータが設けられ
ており、原料および不活性流体の混合物を、耐圧配管中
に通過させて、そのまま加圧（保圧）しながら必要によ
りヒータで加熱することにより、原料に不活性流体を連
続的に溶解させるように構成されている。

【００２１】また、混合ヘッド４は、各高圧加熱ヒータ
１６および１７の下流側において、これら高圧加熱ヒー
タ１６および１７と接続されており、各高圧加熱ヒータ
１６および１７において不活性流体が溶解された各原料
を混合して、高圧で射出し、反応させながら金型５に注
入するように構成されている。

【００２２】また、金型５には、加圧手段として、たと
えば、窒素ボンベなどの加圧ボンベ１８が接続されてお
り、ＲＩＭ成形の前に、キャビティ内を予圧できるよう
に構成されている。なお、この金型５には、図示しない
加熱ヒータが設けられるとともに、発泡により発生する
ガスを外部に放出するための図示しないガス抜き用の調
整弁が設けられている。

【００２３】次に、このように構成された反応射出成形
装置１を用いて、マイクロセルラーポリウレタンフォー
ムを成形する方法について説明する。

【００２４】まず、イソシアネート供給ユニット２にお
ける工程について説明する。イソシアネート供給ユニッ
ト２では、まず、原料タンク６に貯蔵されているイソシ
アネート成分を、原料定量供給ポンプ８によって、たと
えば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１
４に供給するとともに、それと同時に、不活性流体タン
ク１０に貯蔵されている不活性流体を、不活性流体定量
供給ポンプ１２によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａ
の圧力で、予備混合ユニット１４に供給する。これによ
って、イソシアネート成分および不活性流体が高圧で予
備混合ユニット１４に供給されるので、これらが良好に
衝突混合される。原料および不活性流体の供給量は、後
述するポリオール成分に供給する不活性流体の供給量と
の合計において、原料全体に対して、０．０５〜２０重
量％となるように調整し、また、予備混合ユニット１４
における混合圧は、１０〜３０ＭＰａとなるように調整
することが好ましい。

【００２５】このように供給されたイソシアネート成分
および不活性流体を予備混合ユニット１４において連続
的に予備混合した後、次いで、高圧加熱ヒータ１６にお
いて、イソシアネート成分および不活性流体の混合物
を、加圧（保圧）および／または加熱することにより、
イソシアネート成分中に不活性流体を連続的に溶解す
る。不活性流体をイソシアネート成分中に溶解するため
の条件は、イソシアネート成分中に不活性流体を、十分
に溶解させることができれば、好ましくは、実質的に完
全溶解させることができれば、特に制限はなく、その目
的および用途などによって適宜調整すればよいが、たと
えば、５〜３０ＭＰａ、１〜５００秒で、溶解温度は、
３０〜１００℃であることが好ましい。

【００２６】次に、ポリオール供給ユニット３における
工程について説明する。ポリオール供給ユニット３で
は、まず、原料タンク７に貯蔵されているポリオール成
分を、原料定量供給ポンプ９によって、たとえば、１０
〜３０ＭＰａの圧力で、予備混合ユニット１５に供給す
るとともに、それと同時に、不活性流体タンク１１に貯
蔵されている不活性流体を、不活性流体定量供給ポンプ
１３によって、たとえば、１０〜３０ＭＰａの圧力で、
予備混合ユニット１５に供給する。これによって、ポリ
オール成分および不活性流体が高圧で予備混合ユニット
１５に供給されるので、これらが良好に衝突混合され
る。不活性流体の供給量は、前述したイソシアネート成
分に供給する不活性流体の供給量との合計において、原
料全体に対して、０．０５〜２０重量％となるように調
整し、また、予備混合ユニット１５における混合圧は、
１０〜３０ＭＰａとなるように調整することが好まし
い。

【００２７】このように供給されたポリオール成分およ
び不活性流体を予備混合ユニット１５において連続的に
予備混合した後、次いで、高圧加熱ヒータ１７におい
て、ポリオール成分および不活性流体の混合物を、加圧
（保圧）および／または加熱することにより、ポリオー
ル成分中に不活性流体を連続的に溶解する。不活性流体
をポリオール成分中に溶解するための条件は、ポリオー
ル成分中に不活性流体を、十分に溶解させることができ
れば、好ましくは、実質的に完全溶解させることができ
れば、特に制限はなく、その目的および用途などによっ
て適宜調整すればよいが、たとえば、５〜３０ＭＰａ、
１〜５００秒で、溶解温度は、３０〜１００℃であるこ
とが好ましい。

【００２８】そして、高圧加熱ヒータ１６において不活
性流体が溶解されたイソシアネート成分、および、高圧
加熱ヒータ１７において不活性流体が溶解されたポリオ
ール成分を、混合ヘッド４において混合して、高圧で射
出し、反応させながら金型５に注入する。なお、混合ヘ
ッド４における反応混合圧力は、１０〜２５０ＭＰａで
あることが好ましい。また、イソシアネート成分とポリ
オール成分との反応当量比（イソシアネート活性基：ポ
リオール活性基）は、条件によって適宜選択すればよ
い。

【００２９】また、金型５は、加圧ボンベ１８によっ
て、好ましくは、１〜１５ＭＰａで予圧し、さらに、２
０〜１５０℃で恒温しておくことが好ましい。予圧して
おくことにより、不活性流体の膨張速度を抑えて、微細
なセルを形成することができる。

【００３０】そして、反応終了後、金型５を常温まで減
圧し、型開きすることによって、マイクロセルラーポリ
ウレタンフォームを得ることができる。このようにして
得られるマイクロセルラーポリウレタンフォームは、１
００μｍ以下、好ましくは、３０μｍの微細なセル径を
有するものであって、各種の分野において、有効に用い
ることができる。

【００３１】このように、この実施形態のポリウレタン
フォームの反応射出成形装置１では、イソシアネート供
給ユニット２において、イソシアネート成分が原料定量
供給ポンプ８によって定量供給されるとともに、不活性
流体が不活性流体定量供給ポンプ１２によって定量供給
され、それらイソシアネート成分および不活性流体が常
に一定の割合で予備混合ユニット１４によって連続的に
予備混合された後、高圧加熱ヒータ１６によって、イソ
シアネート成分に不活性流体が連続的に溶解される。ま
た、ポリオール供給ユニット３において、ポリオール成
分が原料定量供給ポンプ９によって定量供給されるとと
もに、不活性流体が不活性流体定量供給ポンプ１３によ
って定量供給され、それらポリオール成分および不活性
流体が常に一定の割合で予備混合ユニット１５によって
連続的に予備混合された後、高圧加熱ヒータ１７によっ
て、ポリオール成分に不活性流体が連続的に溶解され
る。そして、混合ヘッド４によって、不活性流体が溶解
されたイソシアネート成分およびポリオール成分が、高
圧で射出され、反応されながら金型に注入されることに
より、ＲＩＭ成形が行なわれる。

【００３２】そのため、イソシアネート成分およびポリ
オール成分には、不活性流体が常に一定の割合で連続的
に混合溶解され、その状態で反応射出成形されるので、
セル径の小さなマイクロセルラーポリウレタンフォーム
を簡易かつ短時間で成形することができる。

【００３３】また、各高圧加熱ヒータ１６および１７に
おいては、一定の割合で予備混合された各イソシアネー
ト成分またはポリオール成分と不活性流体との混合物
が、加圧および／または加熱されるので、各イソシアネ
ート成分またはポリオール成分に不活性流体が十分に溶
解され、これによって、セル径の小さなマイクロセルラ
ーポリウレタンフォームを良好に成形することができ
る。

【００３４】なお、各高圧加熱ヒータ１６および１７で
は、その目的および用途によっては、たとえば、各予備
混合ユニット１４および１５から所定圧力で送られてく
る各混合物を、圧力を開放または減圧して加熱してもよ
く、また、そのまま保圧したまま加熱しなくてもよく、
あるいは、そのまま保圧したまま加熱してもよい。さら
には、各混合物を、さらに高圧に加圧してもよい。

【００３５】さらに、この実施形態のポリウレタンフォ
ームの反応射出成形装置１では、金型５が予圧されてい
るので、キャビティ内における不活性流体の膨張速度が
抑えられて、より細かいセルを形成して、よりセル径の
小さなマイクロセルラーポリウレタンフォームを成形す
ることができる。

【００３６】なお、この実施形態のポリウレタンフォー
ムの反応射出成形装置１において、用いられる不活性流
体は、常温常圧において不活性ガスである二酸化炭素や
窒素であり、その条件により、ガス状態であっても、液
状であってもよく、また、不活性流体定量供給ポンプ１
２および１３により定量供給され、予備混合ユニット１
４および１５によって連続的に予備混合された後には、
高温高圧状態あるいは超臨臨界状態となるように条件設
定されていることが好ましい。

【００３７】また、この実施形態のポリウレタンフォー
ムの反応射出成形装置１においては、イソシアネート供
給ユニット２およびポリオール供給ユニット３を、大略
同一の装置構成として、その両方に、原料定量供給ポン
プ８および９、不活性流体定量供給ポンプ１２および１
３、予備混合ユニット１４および１５、高圧加熱ヒータ
１６および１７を設けたが、その目的および用途によっ
ては、イソシアネート供給ユニット２およびポリオール
供給ユニット３のいずれか片方のみに、これら原料定量
供給ポンプ８および９、不活性流体定量供給ポンプ１２
および１３、予備混合ユニット１４および１５、高圧加
熱ヒータ１６および１７を設けるように構成してもよ
い。

【００３８】また、このようなポリウレタンフォームの
反応射出成形装置１は、硬質、半硬質および軟質の、い
ずれのポリウレタンフォームについても適用することが
できる。

【００３９】さらに、上記の説明では、本発明の反応射
出成形装置を、マイクロセルラーポリウレタンフォーム
の製造に適用した例を示したが、本発明の反応射出成形
装置は、これに限らず、２成分を反応させて得ることが
できる発泡成形体であれば、広く適用することができ、
たとえば、ポリアミド樹脂発泡成形体、ジシクロペンタ
ジエン樹脂発泡成形体、不飽和ポリエステル樹脂発泡成
形体、アクリラメイト樹脂発泡成形体、エポキシ樹脂発
泡成形体などにも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１に記載の
発明によれば、原料には、不活性流体が常に一定の割合
で連続的に混合溶解され、その状態で反応射出成形され
るので、セル径の小さなマイクロセルラー発泡成形体を
簡易かつ短時間で成形することができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、原料に不
活性流体を十分に溶解することができ、セル径の小さな
マイクロセルラー発泡成形体を良好に成形することがで
きる。

【００４２】請求項３に記載の発明によれば、金型の予
圧によって、より細かいセルを形成して、よりセル径の
小さなマイクロセルラー発泡成形体を成形することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反応射出成形装置の一実施形態を示
す、概略構成図である。

【符号の説明】

１ 反応射出成形装置 ２ イソシアネート供給ユニット ３ ポリオール供給ユニット ４ 混合ヘッド ５ 金型 ６、７ 原料タンク ８、９ 原料定量供給ポンプ １０、１１ 不活性流体タンク １２、１３ 不活性流体定量供給ポンプ １４、１５ 予備混合ユニット １６、１７ 高圧加熱ヒータ

フロントページの続き (72)発明者 張 春暁 兵庫県三田市福島宮野前501番地17 株式 会社カワタ三田工場内 (72)発明者 馬場 和弘 兵庫県三田市福島宮野前501番地17 株式 会社カワタ三田工場内 Ｆターム(参考） 4F206 AA42 AG20 JA01 JF01 JF23 JN27 JQ81

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料を定量する原料定量手段と、 不活性流体を定量する不活性流体定量手段と、 前記原料定量手段によって定量された原料および前記不
   活性流体定量手段によって定量された不活性流体を連続
   的に予備混合する予備混合手段と、 予備混合手段によって予備混合された原料および不活性
   流体の混合物中において、原料に不活性流体を連続的に
   溶解させるための溶解手段と、 原料を高圧で射出して、反応させながら金型に注入する
   混合注入手段とを備えることを特徴とする、反応射出成
   形装置。
2. 【請求項２】 前記溶解手段が、原料および不活性流体
   の混合物を加圧および／または加熱することを特徴とす
   る、請求項１に記載の反応射出成形装置。
3. 【請求項３】 さらに、予圧可能な金型を備えているこ
   とを特徴とする、請求項１または２に記載の反応射出成
   形装置。