JP2003082050A

JP2003082050A - 液状二酸化炭素の定量供給装置およびこれを用いたポリウレタンフォームの発泡装置

Info

Publication number: JP2003082050A
Application number: JP2001274810A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Onuma; 善行大沼; Ryuichi Komori; 隆一小森; Shigeo Shimada; 重夫島田
Original assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd; Achilles Corp
Current assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd; Achilles Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】液状の二酸化炭素を定量供給する定量供給装
置を提供するとともに、液状二酸化炭素を用いてポリウ
レタンフォームを発泡する発泡装置を提供する。【解決手段】少なくとも二酸化炭素成分１０、ポリイ
ソシアネート成分６０、活性水素基含有化合物成分１１
０の三成分をそれぞれの流路よりそれぞれのポンプ３
０，７０，１２０によって計量圧送し、吐出部１５０に
て撹拌後吐出するポリウレタンフォームの発泡装置１で
あって、前記二酸化炭素成分として液状二酸化炭素を用
い、この液状二酸化炭素が貯蔵される液状二酸化炭素貯
蔵容器１０と前記二酸化炭素を計量圧送するポンプ３０
とを接続する流路Ｌ１０，Ｌ２１に、当該二酸化炭素を
液状に保つ冷却手段２０，５０を備える。これにより、
流れによって圧力損失が生じても、二酸化炭素を液状の
まま二酸化炭素計量ポンプに供給してポリウレタンフォ
ームを発泡することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液状二酸化炭素の
定量供給装置およびこれを用いたポリウレタンフォーム
の発泡装置に関し、発泡剤として液状（超臨界状態、亜
臨界状態又は液体状態）の二酸化炭素を使用して行うポ
リウレタンフォームの発泡に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリウレタンフォームは、断
熱ボード、吹付による断熱材、盛土材等で広く利用され
ている。このようなポリウレタンフォームは、通常、ポ
リイソシアネート成分と活性水素基含有化合物成分と発
泡剤とを含む原料液を使用し、それぞれの成分を計量圧
送して合流させながら撹拌したり、合流させた後に撹拌
し、これを吐出装置から吐出するようにし、吐出された
発泡性原料が発泡しながら反応・固化することよって製
造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、オゾ
ン層破壊等の問題で、ポリウレタンフォームの発泡剤と
して、多くの発泡剤が規制されつつあり、水を発泡剤と
するか、或いは二酸化炭素を発泡剤とする方法が検討さ
れている。しかしながら、水のみを発泡剤としたもので
は、得られるポリウレタンフォームを経済的な密度まで
軽量化を図ろうとすると発泡剤の水を多量に使用しなけ
ればならず、水とイソシアネートとの反応により発生す
る反応熱が大きくなり、ポリウレタンフォームにひび割
れ（クラック）が生じたり、蓄熱によりヤケなどの品質
低下の原因となる欠点が発生する問題があった。また、
ポリウレタンフォームを形成するための原料液の粘度が
高いため混合不良が発生し、ポリウレタンフォームのセ
ル形状が不均一になり、機械的強度が低下してしまう欠
点があった。さらに、軽量化のための多量の水の使用
は、ポリウレタンフォームに過剰の尿素結合が形成さ
れ、フォームが脆くなってしまうという問題があった。
一方、二酸化炭素を発泡剤とする場合には、液化された
二酸化炭素を使用し、これを所定量供給する必要がある
が、液化された二酸化炭素は臨界点が約３０℃、約５Ｍ
Ｐａであり、常温では気体になり易く、ボンベなどの二
酸化炭素貯蔵容器からポンプで定量圧送しようとする
と、気体となった二酸化炭素が混入し易く、所定量を圧
送できないという問題があり、特にポンプの吸引側では
圧力が低下し易いことから一層気体となった二酸化炭素
が混入し、定量を圧送できなくなるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑
みてなされたもので、液状の二酸化炭素を定量供給する
ことができる液状二酸化炭素の定量供給装置を提供する
とともに、発泡剤として液状二酸化炭素を用いてポリウ
レタンフォームを発泡することができ、断熱用途等の発
泡に適したポリウレタンフォームの発泡装置を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１記載の液状二酸化炭素の定量供給装置
は、液状二酸化炭素貯蔵容器から定量の液状二酸化炭素
を二酸化炭素計量ポンプで供給する装置であって、前記
液状二酸化炭素貯蔵容器と前記二酸化炭素計量ポンプと
を接続する流路を流れる当該二酸化炭素を液状に保つ冷
却手段を備えたことを特徴とするものであり、この液状
二酸化炭素の定量供給装置によれば、液状二酸化炭素が
流れる流路が冷却されているので、例え吸入側に圧力損
失が生じても、二酸化炭素を液体状態のままで二酸化炭
素計量ポンプに供給できる。

【０００６】また、本発明の請求項２記載の液状二酸化
炭素の定量供給装置は、請求項１記載の構成に加え、前
記二酸化炭素計量ポンプに、二酸化炭素を液状に保つ冷
却手段を備えたことを特徴とするものであり、この液状
二酸化炭素の定量供給装置によれば、ポンプ内部で液状
二酸化炭素が気化することがないので、液状二酸化炭素
を、ポンプの設定通りに計量圧送できる。

【０００７】さらに、本発明の請求項３記載のポリウレ
タンフォームの発泡装置は、少なくとも二酸化炭素成
分、ポリイソシアネート成分、活性水素基含有化合物成
分の三成分をそれぞれの流路よりそれぞれのポンプによ
って計量圧送し、最終的には前記三成分を合流して、吐
出部にて撹拌後吐出するポリウレタンフォームの発泡装
置であって、前記二酸化炭素成分として液状二酸化炭素
を用い、この液状二酸化炭素が貯蔵される液状二酸化炭
素貯蔵容器と前記二酸化炭素を計量圧送するポンプとを
接続する流路を流れる当該二酸化炭素を液状に保つ冷却
手段を備えたことを特徴とするものであり、このポリウ
レタンフォームの発泡装置によれば、流路を流れる液状
二酸化炭素が冷却されているので、流れによって圧力損
失が生じても、二酸化炭素を液状のまま二酸化炭素計量
ポンプに供給してポリウレタンフォームを発泡すること
ができる。

【０００８】また、本発明の請求項４記載のポリウレタ
ンフォームの発泡装置は、請求項３記載の構成に加え、
前記二酸化炭素計量ポンプに、二酸化炭素を液状に保つ
冷却手段を備えたことを特徴とするものであり、このポ
リウレタンフォームの発泡装置によれば、ポンプ内部で
液状二酸化炭素が気化することがないので、発泡剤であ
る液状二酸化炭素を、ポンプの設定通りに計量圧送して
ポリウレタンフォームを発泡することができる。

【０００９】さらに、本発明の請求項５記載のポリウレ
タンフォームの発泡装置は、請求項３または４記載の構
成に加え、前記流路より計量圧送される液状二酸化炭素
成分と、前記流路から計量圧送されるポリイソシアネー
ト成分及び／又は前記流路から計量圧送される活性水素
基含有化合物成分とを合流する流路に、これら合流成分
を撹拌する撹拌手段を備えるとともに、この撹拌手段の
下流側に撹拌された成分を加温する加温手段を備えたこ
とを特徴とするものであり、このポリウレタンフォーム
の発泡装置によれば、活性水素化合物成分又はポリイソ
シアネート成分に、液状の二酸化炭素が混合・撹拌され
て粘度が下がるため、吐出直前の撹拌が良くなり、ま
た、液状の二酸化炭素が混合液中に均質に分散するの
で、得られるポリウレタンフォームの気泡は全体におい
て均質で、かつ微細（平均の直径を例えば、５〜300 μ
ｍと非常に小さくすることができる。）なものとでき、
その結果、ポリウレタンフォームは優れた強度と断熱性
を有する。また、ポリウレタンフォームを発泡させるた
めの二酸化炭素をポンプの設定通りに定量供給するの
で、ポリウレタンフォームを所望な密度にコントロール
することができる。なお、撹拌手段としてはスタティッ
クミキサーのように、駆動部（モータ）を持たない撹拌
手段が好ましい。

【００１０】また、本発明の請求項６記載のポリウレタ
ンフォームの発泡装置は、請求項３〜５のいずれかに記
載の構成に加え、前記吐出部にて前記三成分を撹拌する
手段を、衝突撹拌手段としたことを特徴とするものであ
り、このポリウレタンフォームの発泡装置によれば、メ
カニカルミキサー等のような撹拌装置がないため吐出装
置を軽量なものとできるので、吹付け方式等でポリウレ
タンフォームを成形する場合に有効である。

【００１１】ここで、本発明において、「液状の二酸化
炭素」とは、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の二酸
化炭素をいい、「亜臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力
が二酸化炭素の臨界圧以上でありかつ温度が臨界温度未
満である液体状態の二酸化炭素、或いは圧力が二酸化炭
素の臨界圧未満でありかつ温度が臨界温度以上である液
体状態の二酸化炭素、又は、温度及び圧力が共に臨界点
未満ではあるがこれに近い状態、具体的には、温度が２
０℃以上でありかつ圧力が５ＭＰａ以上の二酸化炭素を
いう。また、「液体状態の二酸化炭素」とは上記亜臨界
状態以外の液体状態の二酸化炭素を示す。

【００１２】さらに、本発明において「活性水素基含有
化合物」とは、ポリイソシアネートに対して活性な活性
水素を有する化合物を示し、例えば、ポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリオール等を示す。なお、「活
性水素基含有化合物」を、以下、単に「ポリオール」と
いうことがある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の液
状二酸化炭素の定量供給装置およびこれを用いたポリウ
レタンフォームの発泡装置の一実施の形態にかかる基本
構成を示す系統図である。

【００１４】このポリウレタンフォームの発泡装置１
は、図１に示すように、液状二酸化炭素の定量供給装置
２を備えており、主として、液状二酸化炭素の定量供給
装置２は、液状二酸化炭素貯蔵容器としての液化二酸化
炭素ボンベ１０と、冷却手段を構成する熱交換器２０
と、二酸化炭素計量ポンプ３０と、冷却手段を構成する
チラー５０とから構成される一方、これに加えて、ポリ
オール成分貯蔵容器６０と、ポリオール成分計量ポンプ
７０と、スタティックミキサー８０と、ヒータ９０と、
加温ホース１００と、ポリイソシアネート成分貯蔵容器
１１０と、ポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０
と、ヒータ１３０と、加温ホース１４０と、吐出部（吐
出装置）を備えたガン１５０とからポリウレタンフォー
ムの発泡装置１が構成されている。なお、ポリウレタン
フォームを製造するための、二酸化炭素発泡剤以外の発
泡剤、整泡剤、難燃剤、減粘剤、触媒等の添加剤は、予
めポリオール及び／又はポリイソシアネートに混合して
おくことが好ましい。

【００１５】まず、このポリウレタンフォーム発泡装置
１に備えられる液状二酸化炭素の定量供給装置２の構成
を更に詳しく説明すると、液状二酸化炭素貯蔵容器とし
ての液化二酸化炭素ボンベ１０と払い出される液状二酸
化炭素を冷却するための熱交換器２０とが流路Ｌ１０を
介して接続されており、この流路Ｌ１０が熱交換器２０
の内部に設けられた伝熱管Ｌ２０に接続され、伝熱管Ｌ
２０の内部を液状二酸化炭素が流れるようにしてある。

【００１６】また、冷却手段を構成する熱交換器２０に
は、冷却源となるブラインを循環供給するチラー５０が
流路Ｌ５０と流路Ｌ５１とを介して接続され、図示しな
いポンプによってブラインが熱交換器２０とチラー５０
との間で循環されるようになっている。したがって、チ
ラー５０から低温のブラインを流路Ｌ５０を介して熱交
換器２０の伝熱管Ｌ２０外に供給し、熱交換器２０にお
いて伝熱管Ｌ２０内を通過する液状二酸化炭素を冷却し
て液状を保って二酸化炭素計量ポンプ３０に供給できる
ようにしてあり、熱交換後のブラインは流路Ｌ５１を介
してチラー５０に戻され、所定の温度に冷却されて循環
される。

【００１７】さらに、熱交換器２０の伝熱管Ｌ２０と二
酸化炭素計量ポンプ３０とが流路Ｌ２１を介して接続さ
れており、この二酸化炭素計量ポンプ３０によって熱交
換器２０で熱交換されて冷却された後の液状二酸化炭素
が吸引されて吐出供給できるように構成してある。この
二酸化炭素計量ポンプ３０は往復駆動されるピストン３
１を有しており、ピストン３１のストロークの長さの調
整によって液状二酸化炭素の吐出量を任意に設定できる
構成になっている。したがって、このように構成した液
状二酸化炭素の定量供給装置２によれば、二酸化炭素計
量ポンプ３０には、熱交換器２０およびチラー５０で構
成された冷却手段によって液化二酸化炭素ボンベ１０か
ら供給される液状二酸化炭素が冷却され、二酸化炭素計
量ポンプ３０のピストン３１に吸引される液状二酸化炭
素が気化することを防止して、ピストン３１の設定され
たストロークによる所定の吐出量の液状二酸化炭素を供
給することができる。なお、上記実施の形態では、冷却
手段として熱交換器２０を設けるようにしたが、二酸化
炭素計量ポンプ３０に供給される液状二酸化炭素を冷却
できるものであればよく、流路（Ｌ１０とＬ２１）を２
重管として内外いずれか一方の管を熱交換器として内部
にブラインを供給循環することなど他の構成の冷却手段
で冷却するようにしても良い。

【００１８】さらに、この液状二酸化炭素の定量供給装
置２では、二酸化炭素計量ポンプ３０のシリンダーの外
周部（図示せず）には、冷却手段を構成する冷却源とな
るチラー５０が流路Ｌ５０から分岐された流路Ｌ５２と
接続されて低温のブラインの一部が供給される一方、流
路Ｌ５３が接続されて冷却熱交換後のブラインが流路Ｌ
５１に接続されており、ブラインが二酸化炭素計量ポン
プ３０とチラー５０との間で循環できるように構成され
ている。

【００１９】すなわち、チラー５０から低温のブライン
が流路Ｌ５２を介して二酸化炭素計量ポンプ３０のシリ
ンダーの外周に供給され、二酸化炭素計量ポンプ３０内
に吸引・吐出される液状二酸化炭素と熱交換することで
冷却するようになっており、熱交換後のブラインは流路
Ｌ５３及び流路Ｌ５１を介してチラー５０に戻され所定
の温度に調製される。このように構成した液状二酸化炭
素の定量供給装置２によれば、二酸化炭素計量ポンプ３
０において、ピストン３１の吸引ストローク時の圧力低
下によって液状二酸化炭素が気化してしまうことを防止
でき、ピストン３１の設定されたストロークによる所定
の吐出量の液状二酸化炭素を供給することができる。

【００２０】次に、このような液状二酸化炭素の定量供
給装置２を備えるポリウレタンフォームの発泡装置１に
ついて説明する。ポリウレタンフォームの原料であるポ
リオールが含有されたポリオール成分貯蔵容器６０は流
路Ｌ６０を介してポリオール成分計量ポンプ７０に接続
されている。このポリオール成分計量ポンプ７０もピス
トン（図示せず）のストロークの長さの調整によってポ
リオール成分の吐出量を任意に設定できる構成になって
いる。そして、ポリオール成分計量ポンプ７０は流路Ｌ
７０を介して撹拌手段を構成するスタティックミキサー
８０に接続されている。これにより、ポリオール成分を
設定吐出量で撹拌手段であるスタティックミキサー８０
に圧送することができる。

【００２１】また、二酸化炭素計量ポンプ３０は流路Ｌ
３０を介して流路Ｌ７０に接続されている。そして、二
酸化炭素計量ポンプ３０から設定吐出量で吐出された液
状二酸化炭素は流路Ｌ７０においてポリオール成分と合
流し、スタティックミキサー８０に圧送される。なお、
二酸化炭素計量ポンプ３０は、発泡性原料液の総質量に
対して０．５〜３０質量％の範囲を計量圧送できる容量
を有することが好ましい。そして、スタティックミキサ
ー８０において液状二酸化炭素とポリオール成分は十分
に混合・撹拌されることになる。

【００２２】スタティックミキサー８０は流路Ｌ８０を
介して加温手段を構成するヒータ部９０に接続されてい
る。このヒータ部９０は、スタティックミキサー８０で
撹拌された後のポリオール成分と液状二酸化炭素との混
合物を設定温度に加温するためのものである。このヒー
タ部９０での加温の度合いを調整することにより、ポリ
オール成分と二酸化炭素との混合物中の二酸化炭素の状
態を、超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態の何れかに
制御することができる。

【００２３】また、ヒータ部９０は流路Ｌ９０を介して
加温ホース１００に接続されており、加温ホース１００
はさらに吐出部を構成するガン１５０に接続されてい
る。これにより、ヒータ部９０において超臨界状態、亜
臨界状態又は液体状態の何れかの状態なった二酸化炭素
と活性水素化合物との混合物は吐出部を構成するガン１
５０に圧送される。ここで、加温ホース１００はガン１
５０中に超臨界状態、亜臨界状態、又は液体状態の二酸
化炭素及び活性水素化合物の混合物が導入される前にこ
れを加温することにより、ガン１５０中において調製さ
れる発泡性原料液の保温と保圧を図るために設けられる
ものである。

【００２４】また、ポリウレタンフォームのもう一方の
原料であるポリイソシアネートが含有されたポリイソシ
アネート成分貯蔵容器１１０は流路Ｌ１１０を介してポ
リイソシアネート成分計量ポンプ１２０に接続されてい
る。このポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０もピ
ストン（図示せず）のストロークの長さの調整によって
ポリイソシアネート成分の吐出量を任意に設定できる構
成になっている。そして、ポリイソシアネート成分計量
ポンプ１２０は流路Ｌ１２０を介して加温手段を構成す
るヒータ部１３０に接続されている。さらに、ヒータ１
３０部は流路１４０を介して加温ホース１４０に接続さ
れており、加温ホース１４０はさらに吐出部を構成する
ガン１５０に接続されている。

【００２５】これにより、ポリイソシアネート成分を設
定吐出量でガン１５０に圧送することができる。ここ
で、加温ホース１４０はガン１５０中にポリイソシアネ
ートが導入される前にこれを加温することにより、ガン
１５０中において調製される原料液の保温と保圧を図る
ために設けられるものである。

【００２６】ここで、ガン１５０内には加温ホース１４
０から流入するポリイソシアネート成分と、加温ホース
１００から流入する超臨界状態、亜臨界状態、又は液体
状態の二酸化炭素及び活性水素化合物の混合物とを、混
合するために撹拌する手段としてミキシングチャンバー
等のスペース（図示せず）が設けられている。ミキシン
グチャンバーは、メカニカルの撹拌羽根を用いたものを
使用しても良いが、吹付けによるポリウレタンフォーム
を製造する場合、衝突撹拌によって撹拌できる構造のも
の（衝突撹拌手段）を用いることが好ましい。

【００２７】次に、このように構成した液状二酸化炭素
の定量供給装置２を備えるポリウレタンフォームの発泡
装置１の作用とともに、ポリウレタンフォームの発泡に
ついて説明する。

【００２８】先ず、チラー５０の流路Ｌ５０の開閉弁５
２及び開閉弁５４を開き、熱交換器２０と二酸化炭素計
量ポンプ３０にブラインを循環させる。また、二酸化炭
素計量ポンプ３０、ポリオール成分計量ポンプ７０、イ
ソシアネート成分計量ポンプ１２０、ヒータ部９０及び
ヒータ部１３０の作動を開始させる。なお、各計量ポン
プには吐出側が設定圧力以上になると作動を停止するよ
うな制御がなされている。

【００２９】次いで、二酸化炭素計量ポンプ３０が作動
することにより、液化二酸化炭素ボンベ１０中の液状二
酸化炭素は流路Ｌ１０を通って熱交換器２０に供給され
る。すると、熱交換器２０内においてチラー５０からの
ブラインによって液状二酸化炭素の温度は−１０〜１０
℃、好ましくは０℃に冷却するように調節される。

【００３０】そして、熱交換器２０から出た液状二酸化
炭素は、二酸化炭素計量ポンプ３０に送られ、設定吐出
量で流路Ｌ３０に圧送される。なお、ここでもチラー５
０からのブラインによって液状二酸化炭素の温度は−１
０〜１０℃、好ましくは０℃に維持されている。

【００３１】一方、ポリオール成分計量ポンプ７０が作
動することにより、ポリオール成分貯蔵容器６０中のポ
リオール成分は流路Ｌ６０を通ってポリオール成分計量
ポンプ７０に供給され、設定吐出量で流路Ｌ７０に圧送
される。また、流路Ｌ３０に圧送された液状二酸化炭素
は、流路Ｌ７０に圧送され、ポリオール成分とともにス
タティックミキサー８０に圧送され、ここでこれら二成
分は十分に撹拌される。

【００３２】さらに、スタティックミキサー８０から流
路Ｌ８０に圧送されたポリオール成分と液状二酸化炭素
との混合物はヒータ部９０に圧送され、この混合物中の
液状二酸化炭素は、超臨界状態、亜臨界状態又は液体状
態の何れかの状態とされる。そして、超臨界状態、亜臨
界状態又は液体状態の何れかの状態とされた二酸化炭素
と活性水素化合物との混合物は流路Ｌ９０及び加温ホー
ス１００を通ってガン１５０中に圧送される。

【００３３】一方、ポリイソシアネート成分計量ポンプ
１２０が作動することにより、ポリイソシアネート成分
貯蔵容器１１０中のポリイソシアネート成分は流路Ｌ１
１０を通ってポリイソシアネート成分計量ポンプ１２０
に供給され、設定吐出量で流路Ｌ１２０に圧送される。
また、流路Ｌ１２０に圧送されたポリイソシアネート成
分は、ヒータ部１４０において設定温度にされ、流路Ｌ
１３０及び加温ホース１４０を通ってガン１５０に圧送
される。そして、ガン１５０のミキシングチャンバー内
において加温ホース１４０から圧送されたポリイソシア
ネートと、加温ホース１００から圧送された超臨界状
態、亜臨界状態、又は液体状態の二酸化炭素及び活性水
素化合物の混合物とを合流させてこれを撹拌することに
より発泡性原料液が調製され、その後吐出される。

【００３４】なお、二酸化炭素計量ポンプ３０、ポリオ
ール成分計量ポンプ７０及びポリイソシアネート成分計
量ポンプ１２０は、連動するよう構成することが好まし
い。これらは電気的な連動によっても良いが、機械的な
連動、すなわち一つの駆動部に三成分のポンプを連結す
ることがより好ましく、機械的な連動によれば各ポンプ
の成分比を正確に保つことが容易となる。

【００３５】本発明の装置に投入されるポリイソシアネ
ートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂
肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、ま
た、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネー
ト又は脂環族ジイソシアネートのイソシアネート基の一
部をウレタン及び／又はウレアに変性したものものを用
いてもよく、イソシアネート基の一部をビュウレット、
アロファネート、カルボジイミド、オキサジリドン、ア
シド、イミド等に変性したものを用いてもよい。

【００３６】本発明の装置に投入される活性水素基含有
化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロパ
ンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、
ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノー
ル、ビスフェノールＡ、３−メチル−１、５−ペンタン
ジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、シュークローズ、グルコース、フラ
クトースソルビトール、メチルグリコキシド等の活性水
素を有する化合物のうち少なくとも１種が挙げられる。
また、例えば、上記の他の活性水素を有する化合物とし
ては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチ
レントリアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジ
アミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミ
ン等のようなアミンのうちの少なくとも１種が挙げられ
る。

【００３７】さらに、活性水素基含有化合物としてポリ
エーテルポリオールを使用してもよく、ポリエーテルポ
リオールとしては、例えば、上記例示した活性水素化合
物のうちの少なくとも一種を開始剤として、アルキレン
オキサイド等のモノマーを公知の方法により付加重合す
ることによって得られるものが挙げられる。なお、付加
重合反応に使用するモノマーとしては、エチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド、グリシジルエーテル、メチル
グリシジルエーテル、ｔ−ブチルグリシジルエーテル、
フェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。

【００３８】また、活性水素基含有化合物としてポリエ
ステルポリオールを使用してもよく、ポリエステルポリ
オールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパ
ンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テ
トラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、
デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、３
−メチルー１、５−ペンタンジオール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール、ビスフェノールＡのような少なくとも２つ以上
のヒドロキシル基を有する化合物のうちの少なくとも１
種と、例えば、アジピン酸、マロン酸、コハク酸、酒石
酸、ピメリン酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テ
レフタル酸、アゼライン酸、トリメリット酸、グルタコ
ン酸、α−ヒドロムコン酸、β−ジエチルサクシン酸、
ヘミメリチン酸、１、４−シクロヘキサンジカルボン酸
等のような少なくとも２つ以上のカルボキシル基を有す
る化合物のうちの少なくとも１種とを使用し、公知の方
法によって製造したものが挙げられる。

【００３９】さらに、上記のポリエステルポリオールの
他に、ポリアルキレンテレフタレートポリマーと低分子
ジオールとのエステル交換により生成されるポリエステ
ルポリオールも使用することができる。なお、低分子ジ
オールとしては、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセ
ロール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメ
タノール等が挙げられる。

【００４０】ポリイソシアネートと活性水素基含有化合
物とのウレタン化反応を進行させるための触媒は特に限
定されず、例えば公知の触媒を使用することができる。
また、整泡剤も特に限定されるものではなく、例えば、
ポリウレタンフォームの製造において使用されているも
のは全て利用できる。

【００４１】例えば、上記の実施形態においては、発泡
剤となる二酸化炭素をポリイソシアネート成分よりも先
にポリオール成分に混入させる場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、超臨界状
態、亜臨界状態又は液体状態二酸化炭素は、ポリオール
成分よりも先にポリイソシアネート成分に混入させても
よく、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との両
方に混入させてもよい。例えば、図１におけるポリオー
ル成分貯蔵容器６０とポリイソシアネート成分貯蔵容器
１１０の設置位置を変える等して液状二酸化炭素をポリ
イソシアネート成分に混合する構成としてもよい。さら
に、図１において、流路Ｌ３０を分岐して例えば流路Ｌ
１２０に接続し、流路Ｌ３０内の液状二酸化炭素をポリ
イソシアネート成分とポリオール成分の両方に混合して
もよい。

【００４２】Ｌ１０の流路のどこかに、減圧弁を設けて
二酸化炭素計量ポンプへの供給圧力を一定にすることが
好ましい。そうすることによって、より二酸化炭素計量
ポンプで圧送される液体二酸化炭素の圧送量を正確にコ
ントロールできる。（例えば、ボンベ圧５〜７ＭＰａに
対して５ＭＰａに設定する。）

【００４３】

【発明の効果】以上、実施の形態とともに詳細に説明し
たように、本発明の請求項１記載の液状二酸化炭素の定
量供給装置によれば、流路を流れる液状二酸化炭素が冷
却されているので、例え吸入側に圧力損失が生じても、
二酸化炭素を液体状態のままで二酸化炭素計量ポンプに
供給することができる。また、本発明の請求項２記載の
液状二酸化炭素の定量供給装置によれば、ポンプ内部で
液状二酸化炭素が気化することがないので、液状二酸化
炭素を、ポンプの設定通りに計量圧送することができ
る。さらに、本発明の請求項３記載のポリウレタンフォ
ームの発泡装置によれば、流路を流れる液状二酸化炭素
が冷却されているので、流れによって圧力損失が生じて
も、二酸化炭素を液状のまま二酸化炭素計量ポンプに供
給してポリウレタンフォームを発泡することができる。
また、本発明の請求項４記載のポリウレタンフォームの
発泡装置によれば、ポンプ内部で液状二酸化炭素が気化
することがないので、発泡剤である液状二酸化炭素を、
ポンプの設定通りに計量圧送してポリウレタンフォーム
を発泡することができる。さらに、本発明の請求項５記
載のポリウレタンフォームの発泡装置によれば、活性水
素化合物成分又はポリイソシアネート成分に、液状の二
酸化炭素が混合・撹拌されて粘度が下がるため、吐出直
前の撹拌が良くなり、また、液状の二酸化炭素が混合液
中に均質に分散するので、得られるポリウレタンフォー
ムの気泡は全体において均質で、かつ微細（平均の直径
を例えば、５〜300 μｍと非常に小さくすることができ
る。）なものとでき、その結果、ポリウレタンフォーム
は優れた強度と断熱性を有する。また、ポリウレタンフ
ォームを発泡させるための二酸化炭素をポンプの設定通
りに定量供給するので、ポリウレタンフォームを所望な
密度にコントロールすることができる。また、本発明の
請求項６記載のポリウレタンフォームの発泡装置によれ
ば、メカニカルミキサー等のような撹拌装置がないため
吐出装置を軽量なものとできるので、吹付け方式等でポ
リウレタンフォームを成形する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液状二酸化炭素の定量供給装置および
これを用いたポリウレタンフォームの発泡装置の一実施
の形態にかかる基本構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１ウレタンフォームの発泡装置２液状二酸化炭素の定量供給装置１０液化二酸化炭素ボンベ（液状二酸化炭素貯蔵容
器）１２，５２，５４開閉弁２０熱交換器（冷却手段）３０二酸化炭素計量ポンプ３１ピストン５０チラー（冷却手段）６０ポリオール成分貯蔵容器７０ポリオール成分計量ポンプ８０スタティックミキサー（撹拌手段）９０ヒータ部（加温手段）１００加温ホース（加温手段）１１０ポリイソシアネート成分貯蔵容器１２０ポリイソシアネート成分計量ポンプ１３０ヒータ部（加温手段）１４０加温ホース（加温手段）１５０ガン（吐出部）１６０発泡性原料液Ｌ１０流路Ｌ２０伝熱管Ｌ２１，Ｌ３０，Ｌ５０，Ｌ５１，Ｌ５３，Ｌ６０，Ｌ
７０，Ｌ８０，Ｌ９０，Ｌ１１０，Ｌ１２０，Ｌ１３０
流路

フロントページの続き (72)発明者島田重夫栃木県佐野市石塚町1607−１Ｆターム(参考） 4F074 AA78 BA32 CA23 DA32 4J034 CA03 CA04 CA05 CA15 CC12 CC22 CC61 CC62 CC67 DF16 DF20 DF22 DG03 DG04 HA01 HA06 HB06 HB07 HB08 HB09 NA01 QC01 RA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液状二酸化炭素貯蔵容器から定量の液状
二酸化炭素を二酸化炭素計量ポンプで供給する装置であ
って、前記液状二酸化炭素貯蔵容器と前記二酸化炭素計量ポン
プとを接続する流路を流れる当該二酸化炭素を液状に保
つ冷却手段を備えたことを特徴とする液状二酸化炭素の
定量供給装置。
【請求項２】前記二酸化炭素計量ポンプに、二酸化炭
素を液状に保つ冷却手段を備えたことを特徴とする請求
項１記載の液状二酸化炭素の定量供給装置。
【請求項３】少なくとも二酸化炭素成分、ポリイソシ
アネート成分、活性水素基含有化合物成分の三成分をそ
れぞれの流路よりそれぞれのポンプによって計量圧送
し、最終的には前記三成分を合流して、吐出部にて撹拌
後吐出するポリウレタンフォームの発泡装置であって、前記二酸化炭素成分として液状二酸化炭素を用い、この
液状二酸化炭素が貯蔵される液状二酸化炭素貯蔵容器と
前記二酸化炭素を計量圧送するポンプとを接続する流路
を流れる当該二酸化炭素を液状に保つ冷却手段を備えた
ことを特徴とするポリウレタンフォームの発泡装置。
【請求項４】前記二酸化炭素計量ポンプに、二酸化炭
素を液状に保つ冷却手段を備えたことを特徴とする請求
項３記載のポリウレタンフォームの発泡装置。
【請求項５】前記流路より計量圧送される液状二酸化
炭素成分と、前記流路から計量圧送されるポリイソシア
ネート成分及び／又は前記流路から計量圧送される活性
水素基含有化合物成分とを合流する流路に、これら合流
成分を撹拌する撹拌手段を備えるとともに、この撹拌手
段の下流側に撹拌された成分を加温する加温手段を備え
たことを特徴とする請求項３または４記載のポリウレタ
ンフォームの発泡装置。
【請求項６】前記吐出部にて前記三成分を撹拌する手
段を、衝突撹拌手段としたことを特徴とする請求項３〜
５のいずれかに記載のポリウレタンフォームの発泡装
置。