JP2006181933A - 硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、枠体に付着した硬質振りウレタンフォームのハミダシ除去のための仕上げ加工が不要な硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】下面材供給工程、型枠設置工程、型枠内にポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合した発泡原液組成物をミキサー１８のノズル１９から供給する原液供給工程、上面材供給工程、発泡工程、及び脱型工程を有し、原液供給工程はミキサーのノズル位置を型枠１１、１３の中央部を1辺から所定距離離隔した始点から対辺の対称位置の終点まで発泡原液組成物を吐出しつつミキサーのノズルと型枠を直線的に相対移動させるものであり、ノズルの相対移動は始点と終点において発泡原液組成物を吐出しつつ停止時間を有する硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、枠体が一体化されていない硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法に関するものである。

硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法としては、連続生産法とバッチ式生産法が周知である。

連続生産法は、原反から巻き戻して供給される下面材上に発泡原液組成物をミキサーより供給撒布し、次いで上面材を原反から巻き戻して供給し、ニップロールにより発泡原液組成物を上面材と下面材とになじませると共に厚さを均一化し、その後発泡硬化させた後に所定寸法に裁断することにより枠体が一体化されていない硬質ポリウレタンフォームパネルを製造するものである。

バッチ式生産法は、上面材と下面材との間に所定形状の枠体を配設して成形キャビティーを形成し、この枠体の一つの中央部、通常は矩形の枠体の短辺中央部に設けられた注入口から射出成形機にて発泡原液組成物を該成形キャビティーに注入して発泡硬化させることにより枠体を接着して一体化した硬質ポリウレタンフォームパネルを製造するものである。

連続生産法は、同一厚さの硬質ポリウレタンフォームパネルが簡便かつ低コストにて製造できるという特徴を有するが、同じ厚さではあるがサイズが異なるパネルを製造すると、裁断による廃棄物がかなりの量で発生し、廃棄物処理量の低減の要請に十分に対応することができない。

これに対してバッチ式生産法は、成形キャビティー内に射出成形機によって制御された所定量の発泡原液組成物が注入されて発泡硬化するために廃棄物発生量が少ないという特徴を有する。しかるにバッチ式生産法では、上面材、下面材及びその間に配設された枠体にて形成される成形キャビティー内に、該枠体に設けられた注入口から発泡原液組成物を射出するものであるために、成形キャビティー内における発泡原液組成物の分布の均一性を高めるには限度があり、その結果成形された硬質ポリウレタンフォームパネルは、隅端部の密度や強度等の特性が中央部より劣り、均一性に欠けるものであった。

硬質ポリウレタンフォームパネルの特性の均一性を高める技術として上型枠に固定された面材と下型枠に固定された面材の間にミキシングヘッドを１方向に移動させつつ発泡原液組成物を供給した後に上型枠と下型枠を閉鎖することにより、バッチ式生産法と同様に枠体が一体化されておりつつ、より均一性の高い硬質ポリウレタンフォームパネルを製造する技術が公知である（特許文献１）。
特開２００３−１４５５５８号公報

しかし、特許文献１に開示された技術によれば、バッチ式生産法により成形された硬質ポリウレタンフォームパネルよりも均一性に優れたパネルが得られるが、発泡原液組成物は単に等速で直線的に移動するミキサーのノズルから定量供給されるだけであるために、下面材上に供給された発泡原液組成物は、両端部、即ち供給の始点と終点において少なくなる。図３には、横軸に移動位置、縦軸に速度をとり、原液供給工程におけるノズルの移動の速度変化を示した。Ｓ１が従来のノズルの移動速度を示したものであり、ノズルが発泡原液組成物を吐出開始と同時に等速で始点から終点に移動して吐出終了と同時に停止することを示している。その結果、下面材上に供給された発泡原液組成物のパターンは、図９（ａ）のように長円形となり，厚さ方向でみると図９（ｂ）（図９（ａ）のＢ−Ｂ断面図）のような端部ほど厚さが薄い形状となる。発泡原液組成物は、枠体方向に発泡しながら広がるものであるため、４隅方向（図９（ａ）の矢印の方向）は他の部分よりも発泡原液組成物の量が充填容積に比べて少なくて発泡時の移動距離が大きく、無理が生じやすい。そのために図１０に示したように隅部において硬化収縮によるしわが発生して製品不良となる場合があり、不良率低減の要請に十分に対応することができない。

本発明は、裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつ均一性が高く、隅部において硬化収縮によるしわが発生する製品不良の発生しにくい硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、長方形又は正方形の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法であって、
下面基板上に下面材を載置する下面材供給工程、前記下面材上に型枠を載置する型枠設置工程、前記型枠内にポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合した発泡原液組成物をミキサーのノズルから供給する原液供給工程、前記型枠の上面に上面材を供給する上面材供給工程、前記上面材を上面基板にて押圧して前記発泡原液組成物を発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームとする発泡工程、及び押圧を解除して前記型枠を除去して硬質ポリウレタンフォームパネルとする脱型工程を有し、
前記原液供給工程は前記ミキサーのノズル位置を前記型枠の中央部を1辺から所定距離離隔した始点より対辺から所定距離離隔した終点まで発泡原液組成物を吐出しつつ前記ミキサーのノズルと前記型枠を直線的に相対移動させるものであり、前記ノズルの相対移動は前記始点と終点において発泡原液組成物を吐出しつつ停止時間を有することを特徴とする。

係る硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法は、裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつ均一性が高く、隅部において硬化収縮によるしわが発生する製品不良の発生しにくい硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法である。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造において使用する原料は、公知のポリウレタンフォームを使用することができ、いわゆるイソシアヌレートフォームであってもよい。パネルを構成する硬質ポリウレタンフォームの密度は２０〜５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは２５〜４５ｋｇ／ｍ^３である。本発明により製造する硬質ポリウレタンフォームパネルの大きさは特に限定されるものではないが、幅が１５００ｍｍ以下，厚さが１０〜２００ｍｍであることが好ましい。本発明は、長さについては長いパネルの製造において、厚さについては薄いパネルの製造において、有利である。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルを構成する面材としては、クラフト紙等の紙、樹脂フィルム、アルミフォイル等の軟質面材、カラー鋼板、ステンレス板、アルミニウム板、合板等の硬質面材が使用可能であり、軟質面材はポリエチレンフィルム等のポリオレフィンフィルムやアルミ箔をラミネートした積層面材であってもよい。

型枠を構成する部材は、硬質ポリウレタンフォームの発泡硬化時の発泡圧によって変形しなければよく、限定されるものではないが、アルミや鉄にて構成されていることが好ましい。型枠は、少なくとも成形キャビティーを形成する面とガス抜き溝を設ける場合には該ガス抜き溝は離型処理することが好ましい。離型処理は、ポリ四フッ化エチレン樹脂や反応硬化性シリコン樹脂などの離型コーティングであってもよく、離型剤を塗布してもよい。

図１は、本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法の実施に好適な製造装置の概要を示した斜視図である。

図１においては、長方形のパネルを製造する例を示した。パネルは正方形であってもよい。下面基板１６上に下面材１５が敷設され（下面材供給工程）、さらに下面材１５の上に長辺型枠１１と短辺型枠１３とから構成される型枠が載置され（型枠設置工程）て、成形キャビティーが構成される。「型枠の設置」は、別に組み立てた型枠を載置すること、下面材上に枠部材を載置して型枠を組み立てることのいずれであってもよい。

硬質ポリウレタンフォームを形成するポリオール成分とポリイソシアネート成分とはそれぞれ別個の原液供給タンク（図示せず）において温度調節され、配管によりミキサー１８に定量供給される。ミキサー１８にてポリオール成分とポリイソシアネート成分とが所定比率で混合され、形成された発泡原液組成物は、ノズル１９から成形キャビティーに供給される（原液供給工程）。ノズル１９は、長辺方向であるＸ方向に直線的に移動するように構成されている。

ノズルと下面材を敷設装着した下面基板との相対移動は、ノズルを移動させてもよく、下面材側を移動させてもよく、また双方を移動させてもよいが、ノズルを移動させる方が装置の構成が簡便であり、好ましい。製造条件は、製造するパネルのサイズ等に応じて適宜設定されるものである。

ミキサー１８とノズル１９とは別体に構成してノズル１９のみが移動する構成であってもよいが、成形後のクリーニングが容易であることから、図１に示したようにノズル１９がミキサー１８に直接装着されたものとし、ノズルとミキサーが一体にて移動する構成とすることが好ましい。

成形キャビティーに発泡原液組成物が供給された後、型枠１１、１３上に上面材（図示せず）を供給する（上面材供給工程）。次いで上面材を上面基板にて押圧し、発泡原液組成物を発泡硬化させて型枠の形状を有する硬質ポリウレタンフォームとする（発泡工程）。発泡工程終了後は押圧を解除して長辺型枠１１と短辺型枠１３をそれぞれ硬質ポリウレタンフォームより離隔するようにして脱型する（脱型工程）ことにより、型枠を有しない硬質ポリウレタンフォームが得られる。

押圧は一般的にはプレスを使用する。上面基板は、プレスの上熱盤を兼用してもよく、下面基板と同様な基板を使用して上面材を装着して使用してもよい。

図２は、本発明の製造方法により成形キャビティーに供給された発泡原液組成物のパターンを例示したものである。図２（ａ）は上面からみた形状であり、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また図３は、横軸を発泡原液組成物の吐出時間Ｔ、縦軸を速度Ｖとして原液供給工程におけるノズル１９の移動の速度変化を示したグラフである。Ｓ２，Ｓ３は本発明のノズルの移動速度の変化を例示したものである。

本発明の原液供給工程は、発泡原液組成物の供給開始後、ノズルが移動するまでに速度ゼロ、即ちノズルが停止する時間Ｔｓを設けている（Ｓ２）。その結果、下面材上に供給された発泡原液組成物は、図２のようなノズルの始点Ｉと終点Ｆを中心としてノズル１９の等速移動部により形成される発泡原液組成物のパターン２４Ｂより平面方向に広がり（図２（ａ））、厚さ方向に盛り上がったパターン２４Ａ，２４Ｃ（図２（ｂ））を形成し、図１０のような従来技術に起こる隅部における不良発生が防止される。

Ｓ２の供給パターンでは、図２の実線で示したダンベル状の原液組成物パターンが形成されるが、図３のＳ３の供給パターンは、ノズルが速度ゼロの状態から直ちに等速運動を開始せずに、徐々に加速して等速状態になる運動をする場合を示したものであり、Ｓ３に示したノズル１９の移動は、図２の発泡原液組成物の供給パターンにおけるダンベル状のくびれた部分が破線にて示したパターン２６Ｗ（平面視），２６Ｔ（断面視）のように緩和され、より密度や物性の均一性に優れた硬質ポリウレタンフォームパネルを製造することができる。

ノズルの移動速度、始点Ｉと終点Ｆ等は、製造する硬質ポリウレタンフォームパネルの形状に応じて適宜設定する。例えば以下の事項を考慮して設定する。
１）製造する硬質ポリウレタンフォームパネルの体積（＝成形キャビティーの容積）と密度から発泡原液組成物の注入量を計算する。
２）ミキサーの原液吐出速度はミキサーの最適範囲から適宜選択する。
３）原液吐出開始後のノズルの停止時間Ｔｓは、発泡原液組成物の粘度、吐出速度等に応じて設定する。原液吐出開始後のノズルの停止時間は、０．３〜１．５秒であることが好ましく、０．５〜１．０秒であることがより好ましい。
４）始点、終点も発泡原液組成物の粘度、ミキサーの原液吐出速度等に応じて設定する。短辺側に近すぎると短辺側からオーバーフローする。また短辺より離れすぎると始点から隅部までの距離が長くなりすぎて隅部における不良が発生する可能性が高くなる。
５）等速移動部分の速度は、ミキサーの原液吐出速度と吐出量から計算した全吐出時間、及びノズルの始点、終点における停止時間、並びに始点と終点の距離から算出する。またノズルの移動開始後等速に達するまでの時間（通常０．３〜１．０秒程度）も考慮する。

以上のことから、本発明の原液供給工程は、
製品パネルの体積計算ステップ
製品パネルの密度設定ステップ
ミキサーの原液吐出速度設定ステップ
発泡原液組成物の粘度と該粘度と吐出量に基づく原液拡散パターンのデータ入力ステップ
原液吐出開始後のノズルの停止時間設定ステップ
ノズルの等速移動速度設定ステップ
を有するものであることが好ましい。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法においては、型枠の上面材当接面に複数のガス抜き溝が幅方向に形成されていることが好ましい。

図４には、上面材当接面に複数のガス抜き溝を形成した型枠の例を斜視図にて示した。短辺型枠３５にはガス抜き溝３７が、長辺型枠３１にもガス抜き溝３３がそれぞれ形成されている。これらのガス抜き溝３３、３７は、発泡原液組成物が発泡して型枠内に充填されて硬化する際に、発泡体と型枠との空気を成形キャビティーから外に逃がす作用を有する。本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法においては、図３のＳ２やＳ３等のパターンでノズルを移動させて成形キャビティーに発泡原液組成物を供給するため、成形キャビティー内の発泡原液組成物の分布の均一性が高くなり、型枠のガス抜き溝が空気溜まりの発生による不良防止のために重要な意味を有する。ガス抜き溝の数は、製造するパネルの大きさにより適宜設定する。ガス抜き溝は、少なくともパネルの４隅相当位置にも形成することが好ましい。

図４に例示した型枠は、一端側の短辺型枠３５Ｓが相対する長辺型枠３１の間に入るように構成されている。硬質ポリウレタンフォームパネルは、幅よりも長さの種類が多いので、係る構成の型枠の使用により、短辺型枠３５Ｓを長辺型枠３１の間で移動させることで幅が同じで長さの異なるパネルの生産を容易に行える。

ガス抜き溝の形状は、特に限定されるものではないが、型枠上部ほど広くなる形状が、型枠脱型時に硬質ポリウレタンフォームのガス抜き溝へのハミダシを容易に取り外せるので好適である。即ち、図６に示したように、下面材１５、上面材１４及びその間に発泡原液組成物の発泡硬化により形成された硬質ポリウレタンフォームＰからなるパネルの端部において、長辺枠材３１に形成されたガス抜き溝３３に、発泡原液組成物の発泡硬化の際に形成されたハミダシ３８は、上面材１４の端部１４Ｅと接着しており、型枠の脱型に際して、該上面材の端部１４Ｅを折り曲げると、ハミダシ３８は容易に折れて図７のようになる。この状態で長辺型枠３１は簡単に脱型することができ、上面材と下面材の耳部をパネル全周にわたって裁断することによって目的とする硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる。

ガス抜き溝の形状を図５に例示した。図５（ａ）は底部が円弧状に加工されたＶ字状であり、図５（ｂ）は円弧状である。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法においては、使用する型枠は内側枠部材と内側枠部材と平行移動可能な外側枠部材とからなり、内側枠部材と外側枠部材平行移動可能によりガス抜き溝の断面積が調整可能に構成されていることが好適な態様である。

係る構成によってガス抜き溝からのガス抜き速度を調整することができる結果、より均一性の高い硬質ポリウレタンフォームパネルを製造することができる。

図７に長辺型枠３１を内側枠部材４１と外側枠部材４３とで構成し、内側枠部材４１と外側枠部材４３とをスライドさせることによりガス抜き溝の断面積を調整可能にした例を示した。ガス抜き溝の一つを拡大した部分斜視図を図８（ａ），（ｂ）に、またガス抜き溝の断面積が調整された状態を図８（ｃ）に示した。短辺型枠も同様の構造にしてもよい。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法の実施に好適な製造装置の概要を示した斜視図 成形キャビティーに供給された発泡原液組成物のパターンを例示した平面図と断面図 ノズルの移動の速度変化を示したグラフ 上面材当接面に複数のガス抜き溝を形成した型枠を例示した斜視図 ガス抜き溝の形状を例示した側面図 発泡硬化の際に形成されたハミダシが上面材の端部を折り曲げることにより容易に折れることを示した断面図 型枠を内側枠部材と外側枠部材とで構成し、スライドさせることによりガス抜き溝の断面積を調整可能にした例を示した図 ガス抜き溝の断面積が調整された状態を示した部分斜視図 従来技術による発泡原液組成物のパターンを示した平面図と断面図 従来技術により発生するパネル隅部の不良状態を示した図

符号の説明

１１、１３ 型枠
１８ ミキサー
１９ ノズル

Claims (3)

1. 長方形又は正方形の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法であって、
   下面基板上に下面材を載置する下面材供給工程、前記下面材上に型枠を載置する型枠設置工程、前記型枠内にポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合した発泡原液組成物をミキサーのノズルから供給する原液供給工程、前記型枠の上面に上面材を供給する上面材供給工程、前記上面材を上面基板にて押圧して前記発泡原液組成物を発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームとする発泡工程、及び押圧を解除して前記型枠を除去して硬質ポリウレタンフォームパネルとする脱型工程を有し、
   前記原液供給工程は前記ミキサーのノズル位置を前記型枠の中央部を1辺から所定距離離隔した始点より対辺から所定距離離隔した終点まで発泡原液組成物を吐出しつつ前記ミキサーのノズルと前記型枠を直線的に相対移動させるものであり、前記ノズルの相対移動は前記始点と終点において発泡原液組成物を吐出しつつ停止時間を有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法。
2. 前記型枠の上面材当接面に複数のガス抜き溝が幅方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法。
3. 前記型枠は内側枠部材と前記内側枠部材と平行移動可能な外側枠部材とからなり、前記内側枠部材と前記外側枠部材平行移動可能により前記ガス抜き溝の断面積が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法。
   

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