JP2006181937A

JP2006181937A - 硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置及び硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法

Info

Publication number: JP2006181937A
Application number: JP2004379678A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujiike; 滋藤池
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつフォームの均一性が高く、上面材の供給工程が簡単である硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置並びに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】熱プレス、熱プレスの一方側に配設された上面材供給装置、並びに熱プレスの他方側に少なくとも（ａ）成形プレート２２，（ｂ）成形プレート２２を熱プレスの上定盤１１と下定盤１２の間に出退自在にするための搬送装置３６，（ｃ）熱プレスの上定盤１１に近接して配設された上面材保持装置２０，（ｄ）ミキシングヘッド２８，及び（ｅ）成形プレート２２に下面材３７を供給する下面材供給装置が配設されている硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置とする。
【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装置並びに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。本発明により製造された硬質ポリウレタンフォームは、例えば建物の断熱材として使用可能である。

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、同じ厚さであっても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フォームの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、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、バッチ式生産法も上記特許文献１開示の技術も、いずれも上面材を所定サイズに裁断して上面基材にたるみやしわを生じないように装着して供給する必要があり、製造工程の簡素化の要請に対応することが困難であった。

本発明は、裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつフォームの均一性が高く、上面材の供給工程が簡単である硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置並びに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。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置は、熱プレス、前記熱プレスの一方側に上面材供給装置が配設されており、他方側に少なくとも（ａ）成形プレート，（ｂ）前記成形プレートを前記熱プレスの上定盤と下定盤の間の押圧位置と取り出し位置の間を出退自在させる搬送装置，（ｃ）前記熱プレスの上定盤に近接して配設された上面材保持装置，（ｄ）ミキシングヘッド，及び（ｅ）前記成形プレートに下面材を供給する下面材供給装置が配設されていることを特徴とする。

上記構成の製造装置を使用することにより、裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつフォームの均一性が高く、上面材の供給工程が簡単である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。

本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法は、熱プレス、前記熱プレスの一方側に上面材供給装置が配設されており、他方側に少なくとも（ａ）成形プレート，（ｂ）前記成形プレートを前記プレスの上定盤と下定盤の間の押圧位置と取り出し位置の間を出退させる搬送装置，（ｃ）前記熱プレスの上定盤に近接して配設された上面材保持装置，（ｄ）ミキシングヘッド，及び（ｅ）前記成形プレートに下面材を供給する下面材供給装置が配設されている硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置を使用し、
前記成形プレート上に下面材を供給する下面材供給工程、前記下面材上に成形型枠を載置する型枠配設工程、前記成形プレートを前記プレスの上下定盤間に移動させつつ前記成形型枠に前記ミキシングヘッドより発泡原液組成物を供給する原液供給工程、前記上面材供給装置からプレスの上定盤に沿って配設され、前記上面材保持装置にて端部を保持された前記上面材を、上下定盤を閉鎖することによって前記成形型枠の上面に当接させる上面材供給工程、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成形工程、前記熱プレスの押圧を開放して前記硬質ポリウレタンフォームが成形された成形型枠を前記搬送装置により取り出すと同時に前記上面材供給装置より上面材を供給して前記成形型枠の端部近傍で保持して裁断する上面材裁断工程、及び前記成形型枠を除去して硬質ポリウレタンフォームパネルを取り出す脱型工程を有することを特徴とする。

上記構成の製造方法は、連続生産法と比較して裁断による廃棄物の発生量が極めて少なく、かつフォームの均一性が高く、上面材の供給工程が簡単である硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法である。

上述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、前記成形プレートは周縁端部に枠体を有し、前記成形型枠は、前記成形プレートの移動方向に平行に配設された第１枠材と第２枠材、型枠配設工程において前記成形プレートのプレスより離隔した端部に配設された第３枠材と近接した第４枠材とからなり、前記第３枠材と第４枠材とは前記第１枠材と第２枠材の間に配設されており、前記第３枠材と第４枠材の長さの変更により前記成形キャビティーの幅が変更可能であり、前記第４部材の位置の変更により前記成形キャビティーの長さが変更可能に構成されていることを特徴とする。

係る構成の成形プレートを使用することにより、上記構成の製造方法においてサイズの異なる硬質ポリウレタンフォームパネルを、連続生産法と比較して裁断による廃棄物を発生することなく製造することができる。特に係る構成の製造方法により、製造するパネルの寸法の調整が容易であるため、建築物用の断熱材として使用する場合、裁断することなく、隙間なく充填可能な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、建築時のパネルの施工も容易である。

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。形状は正方形であっても、長方形であってもよい。本発明は、とりわけ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、アルミフォイル等が使用可能であり、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。

成形プレートは、熱プレスの定盤の熱を伝えるために熱伝導性が良好で変形しにくい材料で構成する。具体的には鋼板やアルミニウム板の使用が好ましい。周縁の枠体は、成形プレートと異なる材料で構成されていてもよいが、同一材料で構成されていることが好ましい。

成形型枠を構成する枠材は、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。枠材には、発泡原液組成物の発泡の際に成形キャビティー内から空気を逃がすためのガス抜き溝を設ける。枠材は、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〜図４は、本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置と該製造装置を使用した硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法を例示した概略側面図である。図１に示したように熱プレスは上定盤１１と下定盤１２とを備えており、熱プレスの一方側に上面材供給装置が配設されている。上面材供給装置は、上面材原反ロール１４とピンチローラー１６とを備えている。以下の説明において「幅方向」は、上面材、下面材の幅方向と、また成形プレートの移動方向は上面材、下面材の長さ方向と、それぞれ同じである。

熱プレスの他方側（長方形の熱プレスの上面材供給装置を配設した側の対辺側）には、（ａ）成形プレート２２、（ｂ）前記成形プレート２２を熱プレスの上下の定盤間に出退させるための搬送装置を構成するローラーコンベア３６、（ｃ）熱プレスの上定盤に近接して配置され、上面材原反ロール１４から送り出され、熱プレスの上定盤に沿って他方側に至る上面材３２の端部を保持する上面材保持部材２０、（ｄ）硬質ポリウレタンフォームを形成する発泡原液組成物を供給するミキシングヘッド２８、（ｅ）下面材原反ロール３４とピンチローラー３０とを備え、成形プレート２２の上面に下面材３７を供給する下面材供給装置が配設されている。ピンチローラー１６は固定方式であってもよく、上定盤１１が動く場合には、上定盤１１に固定されていてもよい。

成形プレート２２は、取り出し位置と熱プレスの押圧位置の間を出退するように構成されている。成形プレート２２の移動は手で押して移動させてもよく、エアシリンダーや油圧シリンダー、リニアモーター、サーボモーターとチェーンやベルト等の組み合わせたものなどの公知の駆動装置を搬送装置の構成部材
として使用して移動させてもよい。搬送装置は、ベルトコンベアであってもよく、図１のようなローラーコンベアは使用せずに単にエアシリンダーや油圧シリンダーを使用してガイドによりスライド移動させる構成であってもよい。

上面材保持部材２０は、エアシリンダー１８により、上面材３２の端部を保持して熱プレスの上定盤１１に上面材が当接する位置とプレスの押圧を開放した場合に成形プレート２２の上面位置まで下降上昇自在に構成されている。上面材保持部材２０の近傍には、さらに上面材を裁断するための裁断機が配設される。

ミキシングヘッド２８は、発泡原液組成物を吐出するノズルが成形プレート２２上、成形枠体により形成された成形キャビティーの幅方向の中央に位置するように配設する。ミキシングヘッド２８は、成形プレート２２の幅方向に移動可能であって、原液供給工程において発泡原液組成物を吐出するノズルが成形プレート２２の幅方向の中央に位置するように進出可能に出退自在に構成されていることが好ましい態様である。ミキシングヘッド２８には、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が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、配管により定量供給される。

成形プレート２２には、取り出し位置（図１に示した位置；製品であるパネルの脱型などを行う停止位置）において、下面材３７を原反ロール３４から巻き戻してピンチローラー３０を通じて供給する（下面材供給工程）。供給した下面材３７は、成形プレート２２の端部において裁断機（図示せず）により裁断する。

成形プレート２２に敷設された下面材３７の上に、成形型枠２６を配設する（型枠配設工程）。成形型枠２６は、組立後の成形型枠を載置してもよく、下面材３７上で枠材を組立てて形成してもよい。成形型枠２６は、成形プレート２２の取り出し位置において、プレスより離隔した端部に配設する。成形型枠２６は、成形キャビティーの幅方向の中央が成形プレート２２の中央に位置するように配設することが好ましい。このように構成することによって、原液供給工程におけるミキシングヘッド２８のノズル位置を常に同位置とすることができ、好適である。

図２には、原液供給工程を示した。成形型枠２６を載置した後に、ミキシングヘッド２８のノズルを成形プレート２２上に進出させ、成形プレート２２を押圧位置に移動させつつ成形キャビティーに発泡原液組成物を供給する。

図３は上面材供給工程と成形工程を示したものである。図２の原液供給工程が終了し、成形プレート２２が押圧位置に達した後に熱プレスの上定盤１１と下定盤１２を閉鎖して押圧する。上面材３２は原反ロール１４からピンチローラー１６を経てプレスの上定盤１１に沿って配設され、上面材保持装置２０にて端部を保持されており、上下定盤を閉鎖することによって成形型枠の上面に当接される（上面材供給工程）。成形キャビティー内の発泡原液組成物は、発泡硬化して硬質ポリウレタンフォームパネルが成形される（成形工程）。成形工程中に上面材保持装置２０は上面材３２の端部保持を解除する。

図４には、熱プレスの押圧解除、成形プレート２２の取り出し位置への移動と上面材裁断工程を示した。熱プレスの上定盤１１と下定盤１２とが開いて押圧を解除した後に成形プレート２２を取り出し位置方向に移動させる。このとき上面材３２はピンチローラー１６により原反ロール１４より送り出される。成形型枠２６の後端が上面材保持装置２０の位置を通過した位置において成形プレート２２の移動を一旦停止し、上面材保持装置２０をエアシリンダー１８の作動により進出させて上面材３２を保持した後に裁断機３８にて上面材保持装置２０と成形型枠の端部との間において上面材を裁断する（上面材裁断工程）。

係る構成により、上面材を成形するパネルの長さに合わせて裁断できるために上面材のロスを少なくすることができる。上面材保持装置２０と成形型枠の端部とが接近しているほど面材のロスが少なく、好適である。

上面材３２を裁断した成形プレート２２はさらに移動して取り出し位置にて停止し、成形枠材２６を取り除き、成形プレート２２より取り外すことによって硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる（脱型工程）。

上面材裁断工程後の上面材３２の端部を保持した上面材保持装置２０はエアシリンダー１８により上定盤１１方向に上昇し、次いでピンチローラー１６が逆回転し、上面材保持装置２０とピンチローラー１６とで上面材を熱プレスの上定盤に、しわやたるみを発生することなく当接した状態に保持し、次の上面材供給工程の準備が行われる。

成形プレート２２に配設した成形型枠２６構成を長方形の成形型枠を例として図５に斜視図にて、また図６に平面図にて示した。成形プレート２２は、端部周縁に枠体２４が形成されていることが成形型枠の位置固定に有効であり、好ましい。成形型枠２６は、短辺枠材であって成形プレート２２の取り出し位置におけるプレスより離隔した位置の第３枠材２６Ａと近接した位置の第４枠材２６Ｄ、及び長辺枠材であって成形プレートの移動方向の第１枠材２６Ｂと第２枠材２６Ｃにて構成されている。第１枠材と第２枠材の長さは、成形プレート２２の枠体２４の、成形プレート２２の移動方向の対辺の間隔と同じである。第３枠材と第４枠材とは第１枠材と第２枠材との間に配設されている。第４枠材２６Ｄはスペーサー部材４２にて位置決めしてパネルの長さを規定し、第１枠材２６Ｂ及び第２枠材２６Ｃと成形プレート２２の枠体２４との間には可変部材４０を配設し、成形型枠２６の位置を決定する。成形枠体２６を成形プレート２２上に上記のように配設することにより、押圧位置において第３枠材２６Ａの位置が上面材保持部材２０により保持されている上面材３２の端部に最も近くなり、この部分の上面材のロスを小さくすることができるという効果が得られる。

図５に示したように、成形型枠２６の高さは、成形するパネルの厚さに応じて決定するが、成形プレート２２の枠体２４の高さは最も薄いパネルを製造するための成形型枠２６の高さ以下とする。

図７は上面材保持部材２０を例示した側面図と底面斜視図である。上面材保持部材２０はエアシリンダー１８に装着されており、出退自在に構成されている。上面材保持部材２０は、中空の本体部と該本体部の底面に複数の本体部の中空部に通じる孔を有する吸着盤を長さ方向に複数個備えており、この本体部を減圧装置に接続して吸着盤により上面材を吸着することにより保持する。

図８は上面材保持部材の別の実施例を示したものである。上面材保持装置は上面材３２の幅方向に配設される本体部５２と該本体部の両端に装着された２個のクリップ５６とを備えている。このクリップ５６は、駆動装置（図示せず）により開閉自在であり（図８の例においては、クリップの下部材が回動することにより開閉する。）、上面材３２の端部を保持する状態と開放する状態とがとりうるように構成されている。２個のクリップ５６の間隔は可変に構成されており、上面材３２の幅が変更されても常に幅方向の端部を保持することができ、また上面材３２の幅方向に一定の張力が生じ、上面材に幅方向のしわやたるみが生じないように構成されている。

図９には、上面材のたるみやしわを防止する構成を部分断面図にて示した。この例では、熱プレスの上定盤１１に吸着盤５８を装着した例を示した。吸着盤５８は上定盤１１に接する裏板５９と複数の吸引孔６２を備えた多孔板６０並びに熱プレス加圧時に多孔板６０を支持して変形を防止する支持部材６１とからなり、裏板５９と多孔板６０の間は支持部材６１以外の空間は連続して形成されており、かつ端部で封鎖されている（図示せず）。上面材が接触した状態で裏板５９と多孔板６０の間の空間の端部に設けられた排気孔から吸引装置でＷ方向に吸引排気することにより、吸引孔６２にて上面材が吸着盤５８に吸着され、上面材保持部材のみの場合よりもより一層確実にたるみやしわを生じることなく保持される。

熱プレスは多段に構成されており、１つの熱プレスで複数の硬質ポリウレタンフォームパネルを製造可能に構成することは好ましい態様である。この場合、ミキシングヘッド２８と成形プレート２２並びに搬送装置は１組あればよく、下面材供給装置も１組で足りる。上面材供給装置と上面材保持装置は、上定盤と下定盤の１組について１組必要である。この場合、ミキシングヘッド２８と成形プレート２２並びに搬送装置は上下方向に移動可能に構成する。

硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置と該製造装置を使用した硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法の下面材供給工程と成形型枠配設工程を例示した側面図原液供給工程を示した側面図成形工程を示した側面図熱プレスの押圧解除、成形プレートの取り出し位置への移動と上面材裁断工程を示した側面図成形プレートに成形型枠を配設した状態を示した斜視図成形プレートに成形型枠を配設した状態を示した平面図上面材保持部材を例示した側面図と底面斜視図上面材保持部材の別の例を示した側面図上面材のたるみやしわを防止する構成を示した部分断面図

符号の説明

１１上定盤
１２下定盤
２２成形プレート
２８ミキングヘッド
３６搬送装置
３７下面剤

Claims

熱プレス、前記熱プレスの一方側に上面材供給装置が配設されており、他方側に少なくとも（ａ）成形プレート，（ｂ）前記成形プレートを前記プレスの上定盤と下定盤の間の押圧位置と取り出し位置の間を出退させる搬送装置，（ｃ）前記熱プレスの上定盤に近接して配設された上面材保持装置，（ｄ）ミキシングヘッド，及び（ｅ）前記成形プレートに下面材を供給する下面材供給装置が配設されてい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装置。
熱プレス、前記熱プレスの一方側に上面材供給装置が配設されており、他方側に少なくとも（ａ）成形プレート，（ｂ）前記成形プレートを前記プレスの上定盤と下定盤の間の押圧位置と取り出し位置の間を出退させる搬送装置，（ｃ）前記熱プレスの上定盤に近接して配設された上面材保持装置，（ｄ）ミキシングヘッド，及び（ｅ）前記成形プレートに下面材を供給する下面材供給装置が配設されている硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置を使用し、
前記成形プレート上に下面材を供給する下面材供給工程、前記下面材上に成形型枠を載置して成形キャビティーを形成する型枠配設工程、前記成形プレートを前記プレスの上下定盤間に移動させつつ前記成形キャビティーに前記ミキシングヘッドより発泡原液組成物を供給する原液供給工程、前記上面材供給装置からプレスの上定盤に沿って配設され、前記上面材保持装置にて端部を保持された前記上面材を、上下定盤を閉鎖することによって前記成形型枠の上面に当接させる上面材供給工程、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成形工程、前記熱プレスの押圧を開放して前記硬質ポリウレタンフォームが成形された成形型枠を前記搬送装置により取り出すと同時に前記上面材供給装置より上面材を供給して前記成形型枠の端部近傍で保持して裁断する上面材裁断工程、及び前記成形型枠を除去して硬質ポリウレタンフォームパネルを取り出す脱型工程を有する硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法。
前記成形プレートは周縁端部に枠体を有し、前記成形型枠は、前記成形プレートの移動方向に平行に配設された第１枠材と第２枠材、型枠配設工程において取り出し位置における前記成形プレートのプレスより離隔した端部に配設された第３枠材と近接した第４枠材とからなり、前記第３枠材と第４枠材とは前記第１枠材と第２枠材の間に配設されており、前記第３枠材と第４枠材の長さの変更により前記成形キャビティーの幅が変更可能であり、前記第４枠材の位置の変更によりより前記成形キャビティーの長さが変更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。