JP2002363236A - ポリウレタンフォームの製造装置及びポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】幅方向端部の発泡原液組成物層の厚みが均一な
ポリウレタンフォームの製造装置及びポリウレタンフォ
ームの製造方法を提供する。 【解決手段】連続供給されるシート上に発泡原液組成物
Ｍを散布して発泡させてポリウレタンフォームＢを形成
するポリウレタンフォームの製造装置であって、発泡原
液組成物Ｍを前記シート上に散布する散布ノズル２２
は、シート１１Ｌ供給方向に対して直行方向に第１往復
動作すると共に原液散布ノズル２２の吐出パターンは、
シート供給方向の長さをＬ、直行方向の幅をＷとしたと
き、Ｌ／Ｗ＞１であり、かつ往復動作の反転時に吐出口
２３をシート１１Ｌ端部方向に第１往復動作よりも速い
速度で第２往復動作可能に構成されているポリウレタン
フォームの製造装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタンフォ
ーム、特に硬質ポリウレタンフォームの連続生産に適し
た製造装置及びポリウレタンフォームの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタンのスラブストックフォーム
やボードは、連続供給されるシート上に発泡原液組成物
を均一に散布し、キュアオーブン中を通過させて発泡、
硬化させることにより連続的に製造される。硬質ポリウ
レタンフォームボードの連続製造方法を図１に示したよ
うな装置を使用した例について説明する。

【０００３】図１に示した例は、シートとして、下面材
１１Ｌと上面材となる１１Ｕを使用するサンドイッチパ
ネルの例である。下面材１１Ｌは、原反から巻き戻さ
れ、搬送装置であるコンベア７ないし送りローラー８上
を一定速度で移動・供給される。ミキシングヘッド（図
示せず）に接続された散布ノズル３から、発泡原液組成
物Ｍがシート１１Ｌに散布され、発泡反応開始前の段階
で、上面材１１Ｕが供給される。上面材１１Ｕとフォー
ムとの接着を確保するために、ニップロール１３によ
り、発泡原液組成物Ｍと上面材１１Ｕとが押圧される。
上面材１１Ｕと下面材１１Ｌとで挟まれた発泡原液組成
物Ｍは、発泡反応を起こしつつ、コンベア８とガイドロ
ール１５にてダブルコンベア１７Ｌ，１７Ｕを備えたキ
ュアオーブン１９に送られ、一定の厚みを有するサンド
イッチパネルＢが製造される。キュアオーブンから送り
出された発泡反応完了後のサンドイッチパネルＢは、所
定サイズに裁断される。

【０００４】かかる製造方法において、ミキシングへッ
ドなどのミキシング装置にて混合した液状の発泡原液組
成物を、離型紙、面材等のシート上に均一に散布する手
段としては、下記の２方法が一般的に使用されており、
公知である。

【０００５】（１）トーナメント分岐型ヘッド（以下、
「トーナメントノズル」とも言う。）と称される多数の
ノズルが、製造するポリウレタンフォームの幅に対応し
た長さに、一列に設けられた散布ノズルを使用し、この
散布ノズルを、ノズルの配列が供給されるシートの移動
方向と直行方向となるように設置し、散布ノズルを移動
させることなく発泡原液組成物をシート上に散布する方
法（トーナメントノズル法）。 （２）ミキシングヘッドに直接形成された円形の吐出口
を有する散布ノズルを使用し、散布ノズルを供給される
シートの幅方向に等速にて往復動作をさせながら、発泡
原液組成物を移動するシート上に液の幅が製造するポリ
ウレタンフォームの幅に対応するように散布する方法
（トラバース法）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（１）の
トーナメントノズル法によれば、フォームの厚みの均一
性は優れているが、フォームの幅を変更する場合には、
その幅に応じたトーナメントノズルに変更する必要があ
る。硬質ポリウレタンフォームの幅は一般には１ｍ程度
のものが多く、しかもその幅は用途に応じて多種の規格
を有するものである。かかる幅に発泡原液組成物を散布
するに必要なトーナメントノズルは、サイズが大きく、
それ自体が高価であると共に、フォーム幅に応じて種々
準備する必要があり、幅の変更には段替えの工数やトー
ナメントノズルの洗浄も必要であり、コスト的には問題
がある。

【０００７】これに対して上記（２）のトラバース法に
おいては、一般的には散布ノズルは、サーボモーターを
使用してガイドレール上を移動させる構成が採用される
ので、フォーム幅の変更に対応して発泡原液組成物を散
布する幅を変更することは容易であるという利点を有す
る。

【０００８】しかし、フォームの幅方向端部の厚みが、
以下の理由により不均一になるという問題を有してい
る。トラバース方法の散布ノズルの動きと発泡原液組成
物の散布状況を、図２（Ａ）に示した。下面材１１Ｌ
は、Ｘ方向に移動し、散布ノズルはＹ方向に往復動作す
る。その結果、発泡原液組成物は、下面材上に軌跡Ｐを
中心としたベルト状に散布される。

【０００９】上記の散布方法において、散布ノズルは等
速で往復動作を行うが、シートの幅方向端部における折
り返し部においては、短時間ではあるが、減速、停止、
増速が必然的に行われる。図２（Ｂ）に、トラバース方
法の散布ノズルの速度ダイアグラムのパターンを示し
た。この片道サイクルＣを繰り返し行うことにより、散
布が行われる。

【００１０】従来、一般に使用される円形の吐出口を有
する散布ノズルを使用した場合、図９に示したように、
吐出パターンは円形（Ｐ２）となる。またトラバース方
法においては、発泡原液組成物のシート上への散布は、
発泡原液組成物の液が所定厚みとなり、しかもベルト状
に散布される液に隙間が生じないように散布が行われ
る。

【００１１】ところが、散布される発泡原液組成物は定
量供給されるのに対して、折り返し部においては、散布
ノズルの移動速度が低下するために、図７のＮ−Ｎ断面
図である図１０に示したように、液溜りが発生して発泡
原液組成物の厚い部分Ｄが生じが生じる。かかる発泡原
液組成物の厚みの不均一が生じると、図１の例のように
ダブルコンベアで押さえる製造方法においては、発泡原
液組成物の厚い部分Ｄにおいて面材とフォームの接着不
良や、パネルの強度の低下が発生する。上面を規制しな
い自由発泡により製造されたポリウレタンフォームのボ
ードでは、厚みの不均一による凹凸が生じる。従って、
いずれの場合にも、均一な厚みと物理的強度を有するボ
ードとするためには、端部を大きく裁断する必要があ
り、コストが高くなると同時に廃棄物も増加し、改善が
求められる。

【００１２】吐出パターンの円を小さくすると、液溜り
の幅を小さくすることができるが、ライン速度を確保す
るためには散布ノズルの往復動作の速度を速くしなけれ
ばならず、装置自体が高価になり、また駆動速度を速く
するにも限界があり、実用的ではない。

【００１３】本発明の目的は、上記の課題を解決し、発
泡原液組成物の散布幅の変更が容易であり、幅方向端部
の発泡原液組成物層の厚みが均一なポリウレタンフォー
ムの製造装置及びポリウレタンフォームの製造方法を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続供給され
るシート上に発泡原液組成物を散布して発泡させてポリ
ウレタンフォームを形成するポリウレタンフォームの製
造装置であって、前記シートを原反から巻き戻して搬送
する搬送装置、すくなくとも２種のポリウレタンフォー
ム原料を混合して発泡原液組成物とするミキシング装
置、前記発泡原液組成物を前記シート上に散布する散布
ノズル、及びシート上に散布された発泡原液組成物を搬
送しつつ加熱して発泡硬化させ、ポリウレタンフォーム
を形成する搬送キュア装置とを備え、前記散布ノズル
は、シート供給方向に対して直行方向に第１往復動作す
ると共に前記原液散布ノズルの吐出パターンは、シート
供給方向の長さをＬ、直行方向の幅をＷとしたとき、Ｌ
／Ｗ＞１であり、かつ前記第１往復動作の反転時に吐出
口を幅方向外側に第２往復動作可能に構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１５】発泡原液組成物を記原液散布ノズルからシ
ート上に散布するに際して、原液散布ノズルの吐出パタ
ーンを、シート供給方向の長さをＬ、直行方向の幅をＷ
としたとき、Ｌ／Ｗ＞１となる構成とすることによっ
て、折り返し部における散布された発泡原液組成物の重
なり部分の範囲が狭くなり、これに加えて第１往復動作
の反転時に散布ノズルを幅方向外側に第２往復動作可能
に構成ことにより、折り返し部において、散布された発
泡原液組成物が広い範囲に散布されて片道で散布される
原液の厚さが薄くなり、往復して重なった原液の厚さを
中央部の厚さに近いものとすることが可能となる。その
結果、切断廃棄する端部は場を格段に小さくすることが
可能となる。

【００１６】第２往復動作の速度は、発泡原液組成物が
同一流量で供給される場合に、シート上での液溜りをシ
ート端部方向に分散させる速度であれば特に限定されな
い。図４、図８のＤ部が中央部の厚みに近くなれば、ダ
ブルコンベアの使用による押圧で、フォームと面材との
接着強度の低下やフォームの機械的強度の低下を起こす
ことなく厚みの調整を行うことができ、切断する端部の
幅を小さくすることが可能となる。

【００１７】吐出パターンは、楕円形又は長円形である
ことが好ましい。吐出パターンとは、散布ノズルから散
布された発泡原液組成物がシートに接触する際に形成さ
れるパターン形状をいう。

【００１８】散布ノズルは、上記吐出パターンとなる吐
出口を有するものは限定なく使用可能であるが、発泡原
液組成物が、直線上に形成されたノズルから吐出・散布
される構造を有するシャワーノズルないしトーナメント
分岐型ヘッド、スリット型ノズルを有する散布ノズルの
使用が好ましい。

【００１９】前記ミキシング装置は、ガイドに沿って第
１往復動作可能に形成されており、前記散布ノズルは、
前記ミキシング装置に連接されており、前記散布ノズル
の吐出口が下方向となる位置と幅方向外側方向になる位
置との間で揺動による第２往復動作可能に構成されてい
ることが好ましい。

【００２０】かかる構成により、第２往復動作を簡便な
メカニズムで行うことができ、装置の低コスト化が可能
となる。

【００２１】本発明のポリウレタンフォームの製造装置
においては、前記散布ノズルがトーナメント分岐型ヘッ
ドであることが好ましい。

【００２２】発泡原液組成物をベルト状に散布する際の
ベルトの幅を広くすることができ、製造のライン速度を
速くすることができ、また図４に示したＤ部の幅をさら
に小さくすることができる。

【００２３】上記の本発明のポリウレタンフォームの製
造装置を使用した製造方法によれば、発泡原液組成物の
散布幅の変更が容易であり、幅方向端部の発泡原液組成
物層の厚みが均一なポリウレタンフォームを製造するこ
とができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図３には、吐出パターンが楕円形の散布
ノズルを使用して発泡原液組成物を連続的に散布した場
合の液の散布状態の例を示した。Ｐ１が吐出パターンで
あり、Ｌ／Ｗ＞１である。

【００２５】図４には、図３のＭ−Ｍの断面図を示し
た。シート１１Ｌ上に散布された発泡原液組成物Ｍの厚
さのうち、均一な厚さ部分Ｒの幅の全散布幅に対する割
合は、従来の円形の吐出パターンの場合と比較して高
く、好ましいものとなっているが、液溜りは解消されて
いない。

【００２６】図５には、発泡原液組成物の散布装置の好
適な例を示した。発泡原液組成物の散布装置は、ミキシ
ングヘッド２１、ミキシングヘッド２１に装着された散
布ノズル２２とからなり、ミキシングヘッド２１で混合
された発泡原液組成物Ｍは、散布ノズル２２に設けられ
た吐出口２３からシート（下面材）１１Ｌ上に散布され
る。

【００２７】散布ノズル２２を備えたミキシングヘッド
２１は、ガイドレール２５に沿って、サーボモーター２
４により第１往復動作可能に構成されている。ミキシン
グヘッドの第１往復動作のための駆動手段としては、サ
ーボモーター２４に代えて、他の公知の往復動作をする
手段を使用することができる。

【００２８】図５においては、散布ノズル２２がミキシ
ングヘッド２１に装着された例を示したが、ミキシング
ヘッドが往復動作をせずに固定されており、該ミキシン
グヘッドと可とう性の配管にて接続された散布ノズルが
第１往復動作と第２往復動作を行うように構成されてい
てもよい。

【００２９】散布ノズル２２は、その第１往復動作の反
転時、即ち図２（Ｂ）における減速領域ｘ、停止領域
ｙ、増速領域ｚの少なくとも停止領域ｚにおいて吐出口
２３を幅方向外側に前記往復動作よりも速い速度で第２
往復動作可能に構成されている。

【００３０】第２往復動作は、第１往復動作の減速領域
ｘでその往動作が開始されて散布ノズル２２が端部方向
に動き始め、第１往復動作の増速領域ｚ終了後に散布ノ
ズル２２がその復動作の復動作を終了して原位置に復帰
していることが好ましい。

【００３１】散布ノズルを速い速度で往復動作させる方
法としては、 （１）散布ノズル２２を、サーボモーター、リニアモー
ター、電磁石、エアシリンダーや油圧シリンダーなどの
駆動手段によりミキシングヘッドの往復動作とは別個の
往復動作をさせる。 （２）スプリング、ゴムなどの弾性体の付勢力と散布ノ
ズル２２の慣性力とで往復動作をさせる。即ち、減速と
停止の加速度により散布ノズル２２にシート端部方向に
作用する慣性力を利用して吐出口２３をシート端部方向
に傾斜ないし移動させ、加速度が０になったら弾性体の
付勢力で等速運動時の下方向位置に復帰させる。 等の方法が例示される。

【００３２】散布ノズル２２の往復動作は、振り子のよ
うな揺動運動であってもよく、またガイドレール上を往
復する運動であってもよい。吐出口２３を単なる慣性力
のみで往復させる場合に、適度な摩擦力を与える構成と
してその動きを制御してもよい。

【００３３】図５に示した例においては、散布ノズル２
２は、回転軸２６により揺動可能に軸支されたアーム２
７とその先端部に形成された吐出口２３とからなる。散
布ノズル２２は、吐出口２３が下方向となるＳ１位置と
吐出口２３が幅方向外側位置となるＳ２位置との間で揺
動可能である。Ｓ１位置とＳ２位置との角度θは、吐出
口２３とシート１１Ｌの間隔や製造するフォームの厚
み、発泡原液組成物の供給速度等を考慮して、端部の厚
みが均一に近くなるように適宜設定される。

【００３４】図５に示したミキシングヘッドと散布ノズ
ルの構成を拡大して図７に示した。ミキシングヘッド２
１は、油圧モーターないし電動モーター等のモーター２
９と撹拌機２８とから構成され、撹拌機２１には、それ
ぞれ別個に設けられた配管（図示せず）により、ポリオ
ール組成物とイソシアネート化合物が送り込まれ、撹拌
され、直結された散布ヘッド２２に送られて吐出口２３
から発泡原液組成物Ｍとして散布される。

【００３５】図６には、本発明の製造装置を使用した場
合の端部の厚みが均一化される様子をモデル的に示し
た。従来のように、散布ノズルを固定した場合には、発
泡原液組成物の往路にて等速領域ではｍｆの層が形成さ
れ、端部の折り返し部で液溜りｄｆが形成される。復路
においても端部の折り返し部で液溜りｄｒが形成され、
Ｄ部となる。本発明では、散布ノズルが第２往復動作を
することにより、往路の液溜りｄｆがシート端部方向に
散布されてｆｆとなり、復路の液溜りｄｒがｆｒとな
る。以上の結果、端部のフォーム厚さが均一化される。

【００３６】図８には、本発明において使用することが
好適なシャワーノズルの１例であるトーナメント分岐ノ
ズル（トーナメントノズル）の断面図を示した。トーナ
メントノズル３０は、金属製であり、ミキシングヘッド
に接続される接続部３３と吐出口であるノズル３２が形
成されたヘッド部３４とから構成される。発泡原液組成
物は、ミキシングヘッドから接続部の流路３１に送り込
まれ、トーナメントの組み合わせ表のように分割されて
等間隔で形成された最終ノズル３２に送られ、吐出、散
布される。本発明において使用するトーナメントノズル
３０は、従来技術におけるように、シートの幅方向に設
置するものではなく、比較的小型のものが使用でき、し
かも製造するフォームの幅が変更になっても交換する必
要がないものである。

【００３７】本発明の製造装置においては、散布ノズル
をシート幅方向に２基設け、各散布ノズルによりシート
の半幅ずつ発泡原液組成物を散布する形態としてもよ
い。かかる形態とすることにより、２ｍにも及ぶ幅の広
いポリウレタンフォームのボードを製造することができ
る。この場合には、散布ノズルの第２往復動作は、中央
部では行わず、シート端部位置のみで行うようにするこ
とが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリウレタンフォームの連続製造装置の例を示
した概略図

【図２】トラバース法によりシート上に発泡原液組成物
を散布する中心軌跡を示した図と散布ノズルの速度のダ
イアグラム

【図３】楕円形の吐出パターンにより発泡原液組成物を
散布する例を示した図

【図４】楕円形の吐出パターンにより発泡原液組成物を
散布した場合の液層の厚みを示した図

【図５】散布ノズルの構成を例示した図

【図６】端部の発泡原液組成物の液層の厚みが均一化さ
れる様子を示したモデル図

【図７】散布ノズルの構成例であるミキシングヘッドと
散布ノズルを直結した例を示した図

【図８】トーナメント分岐型ヘッドの例を示した断面図

【図９】従来の円形吐出パターンにより発泡原液組成物
を散布する例を示した図

【図１０】従来の円形の吐出パターンにより発泡原液組
成物を散布した場合の液層の厚みを示した図

【符号の説明】

１１Ｌ シート（下面材） ２２ 散布ノズル ２３ 吐出口 Ｍ 発泡原液組成物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｇ 101:00） Ｂ２９Ｋ 75:00 Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続供給されるシート上に発泡原液組成
   物を散布して発泡させてポリウレタンフォームを形成す
   るポリウレタンフォームの製造装置であって、 前記シートを原反から巻き戻して搬送する搬送装置、す
   くなくとも２種のポリウレタンフォーム原料を混合して
   発泡原液組成物とするミキシング装置、前記発泡原液組
   成物を前記シート上に散布する散布ノズル、及びシート
   上に散布された発泡原液組成物を搬送しつつ加熱して発
   泡硬化させ、ポリウレタンフォームを形成する搬送キュ
   ア装置とを備え、 前記散布ノズルは、シート供給方向に対して直行方向に
   第１往復動作すると共に前記原液散布ノズルの吐出パタ
   ーンは、シート供給方向の長さをＬ、直行方向の幅をＷ
   としたとき、Ｌ／Ｗ＞１であり、かつ前記第１往復動作
   の反転時に散布ノズルを幅方向外側に第２往復動作可能
   に構成されていることを特徴とするポリウレタンフォー
   ムの製造装置。
2. 【請求項２】 前記ミキシング装置は、ガイドに沿って
   第１往復動作可能に形成されており、前記散布ノズル
   は、前記ミキシング装置に連接されており、前記散布ノ
   ズルが下方向位置とシート端部方向位置との間で揺動に
   よる第２往復動作可能に構成されている請求項１に記載
   のポリウレタンフォームの製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の製造装置を使用
   することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方
   法。