JP2006218800A

JP2006218800A - 発泡方法及びその装置

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Publication number: JP2006218800A
Application number: JP2005036033A
Authority: JP
Inventors: Motoya Kamiyama; 元也加美山; Kiichi Yamashita; 喜市山下
Original assignee: Sunstar Engineering Inc
Current assignee: Sunstar Engineering Inc
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2025-02-14
Also published as: CA2597357A1; ES2551275T3; EP1849517A4; KR101249429B1; JP4731940B2; AU2006213254B2; US8304456B2; US20090163605A1; CN101119793B; EP1849517B1; SG159535A1; US20110121470A1; CA2597357C; KR20070102548A; CN101119793A; US7943672B2; EP1849517A1; AU2006213254A1; WO2006085656A1

Abstract

【課題】カートリッジ等の容器から直接高粘度材料を供給することができる、小型、安価な高粘度材料にガスを混入させるガス混入供給装置を提供する。
【解決手段】シリンダー２７内が吸込み状態となるようにピストン２５をシリンダー内で移動させる第１の吸入工程と、この工程においてシリンダー内の吸込み力を用いて、シリンダー内に高粘度材料を供給する工程と、第１の吸入工程後に、ピストンを停止させる工程と、高粘度材料の所定量導入後に、シリンダー内が再度吸込み状態となるようにピストンをシリンダー内で移動させる第２の吸入工程と、この工程において生じたシリンダー内の吸込み力を用いて、シリンダー内にガスを供給する工程と、ガス供給終了後に、ピストンをシリンダー内で移動させて、高粘度材料とガスを加圧する加圧工程と、この加圧工程後に、高粘度材料及びガスを管路に吐出する吐出工程とを備える。そして大気圧にして高粘度材料を発泡させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高粘度材料の発泡方法及び装置に関し、例えば、現場成型ガスケット、空隙部への充填などのために利用され、特に、小型・簡易タイプの高粘度材料の発泡装置に関する。

図５は、従来に係る発泡装置のガスの混入供給装置の流体回路を示しており、このガスの混入供給装置では、ピストンポンプを用いて、高粘度材料にガスを導入している。図６は、従来技術のピストンポンプの構造を示す断面正面図であり、図７は、ピストンポンプの動作を説明するためのタイミングチャートである。

図５において、ガス導入装置２１２は、交互に動作する２つのピストンポンプ２４５Ａ、２４５Ｂからなっている。各ピストンポンプ２４５Ａ、２４５Ｂは、それぞれのピストンがモータＭ２Ａ、Ｍ２Ｂによって往復直線駆動され、これによってピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行う。ピストンポンプ２４５Ａ、２４５Ｂは、管路２３９Ａと管路２４４Ａとの間に介在し、高粘度材料供給装置２１１から圧送される高粘度材料ＭＶと、ガス供給装置２１０から送出されるガスとを、所定の比率で、それぞれ別々にバッチ式に導入する。ピストンポンプ２４５は、図６に示されているように、シリンダー４５１、シリンダー４５１内を密に摺動するピストン４５２、及びシリンダー４５１に設けられた３つのニードル弁ＮＶ１、ＮＶ３、ＮＶ５からなっている。

図７に示すように、いずれかのピストンポンプ２４５Ａ、２４５Ｂにおいて、ピストンが吐出端から吸入端まで移動し、吸入工程を行う。この間において、ピストンの移動が開始されてから時間Ｔ１’を経過した後にニードル弁ＮＶ１が開き、ガスが供給される。時間Ｔ１’は１〜２秒程度であり、この間においてはシリンダーの内部は負圧となる。

ピストンが吸入端に至った後、しばらくしてからニードル弁ＮＶ１が閉じる。従って、吸入工程が終了すると、シリンダー４５１の内部は調整された圧力のガスが充填された状態となる。ニードル弁ＮＶ１が閉じてから時間Ｔ３’が経過した後、ニードル弁ＮＶ３が開く。時間Ｔ３’は０．１〜０．５秒程度であり、これによってニードル弁ＮＶ１とＮＶ３が同時に開くことが防止される。ニードル弁ＮＶ３が開いている時間Ｔ４’の間に、モータＭ１Ａにより回転駆動されるネジポンプにより、高粘度材料供給装置１１から高粘度材料ＭＶが供給され、シリンダー４５１の内部に充填される。高粘度材料は高圧であるから、シリンダー４５１内に先に充填されていた定圧のガスはその圧力比に等しい割合で圧縮され、その結果、容積がほぼ無視できる程度になる。

ニードル弁ＮＶ３が閉じてから時間Ｔ５’を経過した後に、ニードル弁ＮＶ５が開き、ピストン４５２が吸入端から吐出端まで移動し、吐出工程を行う。時間Ｔ５’は、０．１〜０．５秒程度の範囲内である。吐出工程の間において、ニードル弁ＮＶ１、ＮＶ３が閉じており、そのニードル弁の先端部はシリンダー４５１の内周面と面一であるので、そこでデットスペースはなく、シリンダー４５１内に充填されたガスと高粘度材料の前部がニードル弁ＮＶ５の開口部４５４から吐出される。吐出工程が終了して時間Ｔ６’が経過した後に、次の吸入工程が開始する。時間Ｔ６’は０．１〜０．５秒程度の範囲内である。
特開平０９−２０６６３８号特開平１０−２７２３４４号特開平１０−２７８１１８号

従来の上記の発泡装置では、高粘度材料を供給する際にシリンダー内は既にガスが充填され加圧状態となっていることから、高粘度材料の供給に関し、一次ポンプとして高圧の圧送・注入機能が必要であった。このため、発泡装置にドラム缶とかペール缶をセットして、一次ポンプにより高粘度材料を高圧で移送・注入しなければならず、装置全体が大型化してしまい、装置が高価になるという問題があった。

本発明は、ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入及び吐出を行うピストンポンプを用いて高粘度材料へガスを混入する高粘度材料へのガス混入方法であって、
シリンダー内が吸込み状態となるようにピストンをシリンダー内で移動させる第１の吸入工程と、
前記第１の吸入工程において生じた前記シリンダー内の吸込み力を用いて、前記シリンダー内に高粘度材料を供給する高粘度材料供給工程と、
前記第１の吸入工程後に、前記ピストンを停止させるピストン停止工程と、
前記高粘度材料の導入後に、前記シリンダー内の前記ピストンを移動させる第２の吸入工程の前記シリンダー内の吸込み力を用いて、前記シリンダー内にガスを供給するガス供給工程と、
前記ガスの供給の終了後に、前記シリンダー内の前記ピストンを移動させて高粘度材料とガスを加圧する加圧工程と
前記加圧工程後、前記ピストンを前記シリンダー内で移動させて、前記高粘度材料及び前記ガスを管路に吐出する吐出工程とを備えた高粘度材料へのガス混入方法を提供するものである。

また、本発明は、高粘度材料へガスを混入させて、ガスが混入した高粘度材料を圧送するための混入供給装置であって、
シリンダーと、当該シリンダー内に往復移動可能に設けられたピストンとを有し、前記ピストンの前記シリンダー内での往路方向への移動により吸入工程を行い、前記ピストンの前記シリンダー内での復路方向への移動により吐出工程を行うピストンポンプと、
前記シリンダー内に高粘度材料を供給するための高粘度材料供給装置と、
前記シリンダー内にガスを供給するためのガス供給装置と、
前記ピストンポンプの前記ピストンを駆動させるピストン駆動装置と、
前記ピストンを停止させるためのピストン停止装置と、
前記高粘度材料供給装置と前記ピストンポンプのシリンダー内との間を連通する経路を開閉する高粘度材料用のバルブ装置と、
前記ガス供給装置と前記ピストンポンプのシリンダー内との間を連通する経路を開閉するガス用のバルブ装置と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを往路方向に移動させて前記シリンダー内に第１の吸込み状態を形成し、前記高粘度材料用のバルブ装置に所定時間だけ開放指令を与えて、前記第１の吸込み力により前記高粘度材料を前記高粘度材料供給装置から前記シリンダー内に供給させる第１の吸入工程制御部と、
前記ピストン停止装置により、第１の吸込み状態を形成した後に前記ピストンを停止させ、前記高粘度材料用のバルブ装置を閉じるピストン停止制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記シリンダー内に前記高粘度材料が供給された状態で前記ピストンをさらに往路方向に移動させて前記シリンダー内に第２の吸込み状態を形成し、前記ガス供給装置用のバルブ装置に所定時間だけ開放指令を与えて、該第２の吸込み力により前記ガスを前記ガス源から前記シリンダー内に供給させる第２の吸入工程制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを復路方向に移動させて、前記シリンダー内の前記高粘度材料及び前記ガスを加圧する加圧工程制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを復路方向に移動させて、前記シリンダー内の前記高粘度材料及び前記ガスを、前記ピストンポンプに連通された管路に圧送する吐出工程制御部とを備える高粘度材料へのガス混入供給装置を提供するものである。

また、本発明は、高粘度材料にガスを導入するガス混入供給装置と、
前記混入供給装置から送出される前記高粘度材料と前記ガスとの混合状物を前記ガスを前記高粘度材料中に分散させるプレミキサーと、
前記分散された混合状物を吐出して大気圧中で発泡させることを特徴とする高粘度材料の発泡装置を提供するものである。

さらに、本発明は、高粘度材料にガスを導入するガス混入供給装置と、
前記高粘度材料に前記ガスを分散された混合状物を加圧し吐出発泡させる吐出装置とを有する高粘度材料の発泡装置において、
前記ガス混入供給装置が、ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行うピストンポンプを用い、
前記ピストンポンプの吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内に高粘度材料を供給し、
前記高粘度材料の導入後に前記ピストンを移動させて再度の吸入工程を行い、
前記再度の吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内にガスを供給し、
前記ガスの供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行い、
前記シリンダー内の前記高粘度材料と前記ガスを加圧し、
前記吐出工程の加圧後、前記高粘度材料及び前記ガスを管路に吐出し、前記高粘度材料に前記ガスを分散した混合状物を吐出し、
大気圧で発泡させることを特徴とする高粘度材料の発泡装置を提供するものである。

本発明によれば、シリンダー内に吸込み状態を形成し、該吸込み力に加え簡単な加圧、押出し力を用いて高粘度材料をシリンダー内に供給するようにしたので、従来のような高粘度材料を供給するための大型の圧送ポンプを用いるのでなく、カートリッジ等の小型、簡便な筒状容器や軟質袋状容器から直接高粘度材料を加圧、押出し供給するものであり、装置全体を小型化し、安価に提供できる。

また、ポンプを追加して高粘度材料をシリンダー内に供給することもできる。さらに、比較的低圧で高粘度材料をシリンダー内に注入させることができるので、高粘度材料を供給する高粘度材料供給装置としては、カートリッジ容器や軟質袋状容器に加圧、押出し力を加える押出し式のものを採用するものである。

図１は高粘度材料の発泡装置１の主要部を示す回路図、図２は発泡装置１の詳細を示した回路図、図３はピストンポンプ２３の動作を示した図、図４はピストンポンプ２３の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１及び図２において、発泡装置１は、高粘度材料にガスを導入する混入供給装置３と、混入供給装置３から送出される高粘度材料とガスとの混合状物のガスを、高粘度材料中に分散させるプレミキサー７と、ガスが分散された混合状物を加圧して発泡させる吐出装置９とを備えている。

混入供給装置３は、高粘度材料へガスを混入させて、ガスが混入した高粘度材料を圧送するための装置である。

混入供給装置３は、図２に示されているように、シリンダー２７と当該シリンダー２７内に往復移動可能に設けられたピストン２５とを有するピストンポンプ２３と、シリンダー２７内に高粘度材料を供給するための高粘度材料供給装置としてのカートリッジ２９と、シリンダー２７内にガスを供給するためのガス供給装置５、ピストンポンプ２３のピストン２５を駆動させるピストン駆動装置１３と、ピストン２５に制動力を付与して該ピストン２５を停止させるためのピストン停止装置３１と、カートリッジ２９とピストンポンプ２３のシリンダー２７内との間を連通する経路を開閉する高粘度材料用のバルブ装置３３と、ガス供給装置５とピストンポンプ２３のシリンダー２７内との間を連通する経路を開閉するガス供給装置のガス用のバルブ装置３５と、制御装置１７とを備えている。

制御装置１７は、ピストン駆動装置１３、高粘度材料用のバルブ装置３３、ガス供給装置のガス用のバルブ装置３５及びピストン停止装置３１をそれぞれ制御することにより、ピストンポンプ２３の吸入工程または吸入工程の停止後において、シリンダー２７内に形成された吸込み力（負圧力）を利用して高粘度材料をシリンダー２７内に供給し、高粘度材料の所定量導入後にピストン２５を移動させて再度の吸入工程を行い、再度の吸入工程または吸入工程の停止後において、シリンダー２７内に形成された吸込み力（負圧力）を利用してシリンダー２７内にガスを供給し、ガスの供給の終了後にピストンポンプ２３に吐出工程を行わせ加圧してから高粘度材料及びガスを管路に吐出させるようにしたものである。

ピストンポンプ２３は、ピストン２５のシリンダー２７内での往路方向への移動により吸入工程を行い、ピストン２５のシリンダー２７内での復路方向への移動により吐出工程を行う。ピストン２５は、シリンダー２７内に水密気密状態で摺動可能に配置された一対のピストン部３７と、一対のピストン部３７を連結するシャフト部３９とを備えている。一方のピストン部３７ａとシャフト部３９とにより、ピストンポンプ２３の図中左側のシリンダー２７内に、高粘度材料とガスとが供給されるチャンバー４１が形成されている。また、他方のピストン部３７ｂにより、ピストンポンプの図中右側のシリンダー内に、ピストンを往復移動させるための一対のピストン駆動装置の制御室４３ａ、４３ｂが形成されている。なお、ピストンポンプ２３は、図６に示したような従来のピストンポンプと同じ構造で構成することができる。

高粘度材料を供給するカートリッジ２９は、一端側に供給口を有しており、供給口は、管路を介してチャンバー４１に接続されている。本実施例によれば、ピストンポンプ２３のシリンダー２７内に形成されたチャンバー４１内に生じる吸込み力に加えて加圧、押出し方式により、カートリッジ２９内の高粘度材料がチャンバー４１内に供給されるようになっている。したがって、高粘度材料を圧送するための大きな圧力をカートリッジ２９自体に加える必要がないことから、カートリッジ２９は耐圧性の低い軽量で安価なものを用いることができる。本実施例においては、カートリッジ２９内に貯蔵された高粘度材料を円滑にチャンバー４１内に供給するためにカートリッジ２９の他端側は、バルブＨＶ１及び圧力制御弁ＲＥＧ４を介して加圧源としてのエアー源１１に接続されている。これは、高粘度材料として粘度が高いものが採用された場合でも対応できるようにするためである。しかしながら、エアー源１１のエアーを用いたとしても、チャンバー４１の吸込み力を利用して高粘度材料を供給しているため、エアー源１１からカートリッジ２９内に圧送されるエアーの圧力はわずかなもので足り、カートリッジ２９を耐圧性の高い大型で重量のある強固なものから構成する必要はない。もっとも、高粘度材料として比較的に粘度が低いものが採用される場合、エアー源１１からの加圧、押出し力を利用する必要もなく、ピストンポンプ２３の吸入工程において、シリンダー２７内のチャンバー４１に形成された吸込み力だけを利用して高粘度材料をシリンダー２７内に供給するようにしてもよい。

ピストン駆動装置１３は、ピストン制御装置１７からの指令を受けて、ピストンポンプ２３のピストン２５を往路方向及び復路に駆動させるもので、エアー源１１と、エアー源１１とピストンポンプ２３との間に設けられた電磁方向制御弁２１とを備えている。電磁方向制御弁２１は、管路を介してピストンポンプ２３の一方の制御室４３に接続され、管路を介してピストンポンプ２３の他方の制御室４３に接続されており、エアー源１１と一対の制御室４３とを交互に連通させるようになっている。これにより、エアー源１１からのエアーが、一対の制御室４３に交互に圧送され、ピストン２５が往復運動できるようになっている。電磁方向制御弁２１とピストンポンプ２３とを接続する管路にはそれぞれ逆止弁４５、４７が設けられており、また、電磁方向制御弁２１とエアー源１１との間には圧力制御弁ＲＥＧ３が設けられており、これにより、一対の制御室４３にエアーが安定して供給できるようになっている。

ガス（例えば、ドライエアー）を貯蔵するためのガス供給装置５（例えば、コンプレサー）は、管路を介してピストンポンプ２３のシリンダー２７内に形成されたチャンバー４１に接続されている。圧力制御弁ＲＥＧ２が、ガス供給装置５とピストンポンプ２３との間に設けられており、これにより、ドライエアーを安定した状態で供給できるようになっている。本実施例に係るガス供給装置５は、エアー源１１からのエアーを利用しており、かかるエアーから水分を取り除く除湿用のフィルタから構成されている。

ピストン停止装置３１は、ピストン停止装置の制御部の制御装置１７からの指令を受けて、所望の位置でピストン２５に制動力を付与して該ピストン２５を停止させることができるようになっている。ピストン停止装置３１は、中心に貫通部を有する浮き袋のような環状構造をしており、該ピストン停止装置３１内にガスを圧送することで中心の貫通部方向へ膨張して貫通部の径が狭くなり、また、ガスを抜くことで自身の弾性特性により元の形状に復帰するように構成されている。かかるピストン停止装置は、周知のものであるので、その詳細な構成を図示することは省略する。ピストン停止装置３１は、その貫通部がピストンの移動方向と整合するようにシリンダー内に固定されており、該ピストン停止装置３１と一方のピストン部３７ｂとにより一方の制御室４３ａが形成されている。ピストン２５のシャフト部３９は、ピストン停止装置３１の貫通部を通って延びている。ピストン停止装置３１と隣接する制御室４３ａに圧送されたエアーが、ピストン停止装置３１の貫通部とシャフト部との間から漏れ出ることがないように、シャフト部３９と貫通部との間にはシール構造（図示せず）が施されている。ピストン停止装置３１は、制御装置１７からの指令を受けると、貫通部の径が狭くなるように（縮径するように）、貫通部を形成する周辺部が、貫通部方向へ膨張する。これにより、ピストン制動装置３１の該周辺部が、ピストン２５のシャフト部３９に圧接し、所望の位置でピストン２５をロックさせることができる。この結果、吸引工程において所望の位置でピストン２５をロックさせることにより、チャンバー４１内に所望量の高粘度材料を供給することが可能となる。すなわち、所望の位置でピストン２５をロックさせることにより、チャンバー４１内に供給される高粘度材料を計量することができる。また、吐出工程において、ピストンポンプ２３の吐出口を閉じた状態とし、所望の位置でピストン２５をロックさせることにより、チャンバー４１内のガスが混入した高粘度材料を所望の圧力値まで加圧し且つ該圧力を保持することができる。また、ピストン制動装置３１は、制御装置１７からの指令を受けると、貫通部の径が拡がるように、貫通部を形成する周辺部が拡径する。これにより、ピストン停止装置３１の該周辺部が、ピストン２５のシャフト部３９から離間し、ピストン２５のロック状態を解除することができる。

高粘度材料用のバルブ装置３３は、材料吸引バルブ４９と、制御装置１７からの指示を受けて材料吸引バルブ４９を駆動する駆動部５０とを備えている。材料吸引バルブ４９は、カートリッジ２９と、ピストンポンプ２３のシリンダー２７内に形成されたチャンバー４１との間を連通する（経路としての）管路に設けられている。材料吸引バルブ４９は、第１の吸引工程においてチャンバー４１内が十分な吸込み状態となったときに、制御装置１７からの指令を受けて管路を開き、これにより、チャンバー４１内の吸込み力を利用して、カートリッジ２９から高粘度材料がチャンバー４１内へ供給される。材料吸引バルブ４９を開けるタイミングは、第１の吸引工程の途中でも、同時でも、また第１の吸引工程直後でも良いし、第１の吸引工程後にタイムラグをおいてからでも良い。

ガス用のバルブ装置３５は、ガス吸引バルブ５１と、制御装置１７からの指示を受けてガス吸引バルブ５１を駆動する駆動部５２とを備えている。ガス吸引バルブ５１は、ガス供給装置５とピストンポンプ２３のシリンダー２７内との間を連通する（経路としての）管路に設けられている。ガス吸引バルブ５１は、第２の吸入工程においてピストンポンプ２３のシリンダー２７に形成されたチャンバー４１内が十分な吸込み状態となったときに、制御装置１７からの指令を受けて管路を開き、これにより、チャンバー４１内の吸込み力を利用して、ガス供給装置５からガスがチャンバー４１内へ供給される。ガス吸引バルブ５１を開けるタイミングは、第２の吸引工程の途中でも良いし、第２の吸引工程直後でも良いし、第２の吸引工程後にタイムラグをおいてからでも良い。

制御装置１７は、ピストン駆動装置１３を制御することにより、ピストン２５を往路方向に移動させてシリンダー２７のチャンバー４１内に第１の吸込み状態を形成し、材料吸引バルブ４９に所定時間だけ開放指令を与えて、第１の吸込み力によりカートリッジ２９から高粘度材料をシリンダー２７内のチャンバー４１内に供給させる第１の吸入工程制御部と、ピストン停止装置３１を制御することにより、第１の吸込み状態を形成した後にピストン２５に制動力を付与して該ピストン２５を停止させるピストン停止制御部と、ピストン停止制御部に制動解除の指示を出し、また、ピストン駆動装置３１を制御することにより、シリンダー２７のチャンバー４１内に高粘度材料が供給された状態で、ピストン２５をさらに往路方向に移動させてシリンダー２７のチャンバー４１内に第２の吸込み状態を形成し、ガス吸引バルブ５１に所定時間だけ開放指令を与えて、第２の吸込み力によりガスをガス供給装置５からシリンダー２７のチャンバー４１内に供給させる第２の吸入工程制御部と、ピストン駆動装置１３を制御することにより、ピストン２５を復路方向に移動させて、シリンダー２７内の高粘度材料及びガスを、ピストンポンプ２３に連通された管路に圧送する吐出工程制御部とを備えている。本実施例においては、制御装置１７は、コントローラ１５と電磁方向制御弁装置１９とを備えており、コントローラ１５と電磁方向制御弁装置１９とにより、第１の吸入工程制御部と、ピストン停止制御部と、第２の吸入工程制御部と、吐出工程制御部とが構成されている。

本実施例においては、ピストンポンプ２３の吐出口に、制御装置１７からの指令に基づいて該吐出口を開閉するための吐出バルブ装置５４が設けられている。吐出バルブ装置５４は、材料吐出バルブ５３と、制御装置１７からの指示を受けて材料吐出バルブ５３を駆動する駆動部５６とを備えている。材料吐出バルブ５３が閉じている限り、ピストンポンプ２３が吐出工程にあっても、ピストンポンプ２３のチャンバー４１内から高粘度材料及びガスが、プレミキサー７に向けて吐出しないようになっている。吐出バルブ装置５４により、吐出工程においてピストンポンプ２３の吐出口を閉じた状態とすることができ、所望の位置（例えば、後述する下降前点）でピストン２５をロックさせるまで、チャンバー４１内のガスが混入した高粘度材料を、所望の圧力値まで加圧し且つ該圧力を保持することができる。この加圧工程はガスが圧力により容易に圧縮されるので次工程に送る前に、予めガスを圧縮するものである。ガスを圧縮しておくことにより高粘度材料とガスがバッチ式に不連続に供給された状態からほぼ一体化した混合状物にすることができる。したがって、この後、制御装置１７からの指令を受けて材料吐出バルブ５３が開くと、ガスが混入した高粘度材料を、高圧で連続的にプレミキサー７側に圧送することができる。

ピストン駆動装置１３の電磁方向制御弁２１は、５つのポート、３つの位置切換弁から構成されており、Ａポート、Ｂポート、Ｔ１ポート、Ｐポート、Ｔ２ポートの５つのポートを有し、上段部、中段部、下段部の３つの切換位置を有している。Ａポートは、逆止弁４７を介して制御室４３ａに接続されている。Ｂポートは、逆止弁４５を介して制御室４３ｂに接続されている。Ｔ１ポートとＴ２ポートとは、それぞれ、リリーフ弁を介して大気に開放されており、Ｐポートはエアー源１１に接続されている。通常は、図２に示されているように、中段部がピストンポンプ２３とエアー源１１との間に介在され、エアー源１１からエアーが供給されないようになっている。ピストンポンプ２３に吸入工程を行わせるときは、電磁方向制御弁２１の上段部により、ＡポートとＰポートとが連通し、ＢポートとＴ２ポートとが連通する。これにより、エアー源１１からのエアーがＰポート及びＡポートを制御室４３ａに圧送され、制御室４３ｂ内のエアーは、Ｂポート、Ｔ２ポートを通って大気に放出される。ピストンポンプ２３に吐出工程を行わせるときは、電磁方向制御弁２１の下段部により、ＡポートとＴ１ポートとが連通し、ＢポートとＰポートとが連通する。これにより、エアー源１１からのエアーがＰポート及びＢポートを介して制御室４３ｂに圧送され、制御室４３ａ内のエアーは、Ａポート、Ｔ１ポートを通って大気に放出される。

ピストンポンプ２３が吸入工程にあるときに、制御室４３側のピストン部３７ｂが、図２に示される所定の位置でロックされるように、ピストン停止装置３１は、ピストン２５に制動力を付与して該ピストン２５を停止させる（第１の吸入工程）。この際に、チャンバー４１内に生じる吸込み力を利用して高粘度材料がチャンバー４１内に吸引供給される。その後、ピストン停止装置３１が制動を解除することにより、制御室４３側のピストン部３７ｂは、図示する上昇点まで移動しシリンダー２７の図中右側の内壁に当接してその動きを停止する（第２の吸入工程）。この際に、チャンバー４１内に生じる吸込み力を利用してガスがチャンバー４１内に吸引供給される。

制御室４３側のピストン部３７を所定の位置でロックさせる場合、ピストン停止装置３１の制動力だけでピストン２５をロックさせてもよいが、電磁方向制御弁２１を同時に制御して、中段部をピストンポンプ２３とエアー源１１との間に介在させエアー源１１からエアーが制御室４３に供給されないようにすることもできる。一方、ピストンポンプ２３が吐出工程にあるときに、ピストン部３７が図示する下降前点でロックされるように、ピストン停止装置３１は、ピストン２５に制動力を付与して該ピストン２５を停止させる（加圧工程）。この場合も、ピストン停止装置３１の制動力だけでピストン２５をロックさせてもよいが、電磁方向制御弁２１を同時に制御して、エアー源１１からエアーが制御室４３に供給されないようにすることもできる。ピストン停止装置３１はピストン駆動装置１３により制御するものである。本実施例においては、ピストンポンプ２３が吐出工程にあっても、ピストン部３７が下降前点でロックされてから、材料吐出バルブ５３が開くようになっている。したがって、下降前点まで、ガスが混入した高粘度材料をチャンバー４１内で、所望の圧力値まで加圧し且つ該圧力を保持することができ、材料吐出バルブ５３を開いた際は高圧でガスが混入した高粘度材料を圧送することが可能となる。

高粘度材料にガスを混入させる比率は、ガス供給装置からガスを供給するガスの圧力により行うことができ、ガス供給装置からのガスの圧力は制御装置により制御する。またピストンポンプのピストン停止装置により停止位置を変更することにより行うこともできる。ピストン停止装置はピストン駆動装置により制御することもでき、ピストン駆動装置がピストン停止装置を兼ねるようにするのがよく、任意の発泡倍率とすることができる。

制御装置１７の電磁方向制御弁装置１９は、ガス吸引バルブ制御弁５５と、材料吸引バルブ制御弁５７と、材料吐出バルブ制御弁５９と、停止解放制御弁６１と、塗布ガン制御弁６３とを備えており、これらが一体的になってユニット構造となっている。なお、本実施例においては、装置全体をより小型化するために電磁方向制御弁装置１９に塗布ガン制御弁６３を設けるようにしたが、塗布ガン制御弁６３は電磁方向制御弁装置１９に設けなくてもよく、電磁方向制御弁装置１９とは別体に構成するようにしてもよい。ガス吸引バルブ制御弁５５、材料吸引バルブ制御弁５７、材料吐出バルブ制御弁５９、停止解放制御弁６１、及び塗布ガン制御弁６３は、それぞれ、５ポート位置切換弁から構成されている。

ガス吸引バルブ制御弁５５は、通常、右側段ブロックがエアー源１１とガス吸引バルブ５１との間に介在しており、このとき、エアー源１１からのエアーがガス吸引バルブ制御弁５５の１Ｂ−１室に圧送され、ガス吸引バルブ制御弁の１Ａ−１室からのエアーは、右側段ブロック及びリリーフ弁６４を通って大気に放出される。これにより、ガス吸引バルブ５１は閉じた状態となっている。ガス吸引バルブ制御弁５５は、コントローラ１５からの指令を受けると、左側段ブロックがエアー源１１とガス吸引バルブ５１との間に介在するように移動する。このときは上述とは逆に、エアー源１１からのエアーがガス吸引バルブ制御弁５５の１Ａ−１室に圧送され、ガス吸引バルブ制御弁５５の１Ｂ−１室からのエアーは、左側段ブロック及びリリーフ弁６４を通って大気に放出される。これにより、ガス吸引バルブ５１は閉じた状態から開いた状態に移動する。

材料吸引バルブ制御弁５７も、ガス吸引バルブ制御弁５５と同様な構成をしており、通常、右側段ブロックがエアー源１１と材料吸引バルブ４９との間に介在して、閉じた状態となっている。コントローラ１５からの指令を受けると、左側段ブロックがエアー源１１と材料吸引バルブ４９との間に介在するように移動して、閉じた状態から開いた状態に移動する。

材料吐出バルブ制御弁５９、停止解放制御弁６１、及び塗布ガン制御弁６３も、それぞれ、ガス吸引バルブ制御弁５５と同様な構成をしており、通常、右側段ブロックがエアー源１１との間に介在して、閉じた状態となっている。コントローラ１５からの指令を受けると、左側段ブロックがエアー源１１との間に介在するように移動して、閉じた状態から開いた状態に移動する。

プレミキサー７は、ミキサーの回転制御をモーターにより行い、ガスを高粘度材料内で分散させる。ここでのプレミキサー７は、小型な構造が望ましく、また、オーバーホールが簡単にできるような構造が望ましい。フ゜レミキサー７は、微小で均一な独立発泡セルを得る場合必要に応じて用いるものである。

吐出装置９は、バルブＨＶ２と、圧力センサー６５と、塗布ガン６７とを備えており、塗布ガン６７は、電磁方向制御弁１９の塗布ガン制御弁６３を介して制御装置１７のコントローラ１５により制御されている。圧力センサー６５の情報は、コントローラ１５に出力されており、コントローラ１５は、圧力センサー６５の情報に基づいて、バルブＨＶ２と塗布ガン制御弁６３を制御している。これにより、塗布ガン６７は、所定の時期に所望の圧力で、ガスが圧縮され、微分散された混合状物を吐出し、圧縮状態から大気圧に吐出開放した時、高粘度材料中のガスが膨張して高粘度材料の発泡体が得られるのである。例えば、塗布ガン６７は、図１に示されているように、被塗布物６６に紐状の発泡ビード６８を得るものである。

図２、図３、及び図４を参照して、混入供給装置３の動作を説明する。

まず、初期値では、ピストン部３７ｂは下降点にあり、ピストン部３７ａはシリンダー２７の図中左側内壁端部に当接しており、シリンダー２７に形成されたチャンバ−４１内の容量又は容積はゼロとなっている。この初期値では、電磁方向制御弁２１は、その中段部がピストンポンプ２３とエアー源１１との間に介在された状態となっている。したがって、Ａポート及びＢポートと、Ｔ１ポート、Ｐポート、及びＴ２ポートとが連結しておらず、エアー源１１から制御室４３ａ、４３ｂにエアーが供給されないようになっている。これは図３のステップ０の状態である（図４のＸ１参照）。

次に、制御装置１７のコントローラ１５が電磁方向制御弁２１を制御して、電磁方向制御弁２１の上段部により、ＡポートとＰポートとが連通し、ＢポートとＴ２ポートとが連通する。これにより、エアー源１１からのエアーが、Ｐポート及びＡポートを通って制御室４３ａに圧送され、制御室４３ｂ内のエアーは、Ｂポート、Ｔ２ポートを通って大気に放出される。この結果、ピストン２５は、シリンダー２７のチャンバー４１の容量が増大する方向に移動し、チャンバー４１内は吸込み力（第１の吸入工程）となる。

ピストンポンプ２３の移動が開始してから時間Ｔ１を経過した後に、コントローラ１５は、材料吸引バルブ制御弁５７を制御して材料吸引バルブ４９を開き（図４のＸ２参照）、図４に示す時間Ｔ２経過後に材料吸引バルブ４９を閉じる（図４のＸ３参照）。この時間Ｔ２の間に、高粘度材料が、チャンバー４１内の吸込み力（第１の吸入工程）により、カートリッジ２９からチャンバー４１に供給される。このときの高粘度材料の圧力は１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２である。通常２ｋｇ／ｃｍ^２で供給される。これは図３のステップ１の状態である。

ピストン２５のピストン部３７ｂが中間点まで移動すると、コントローラ１５が、材料吸引バルブ制御弁５７を制御して材料吸引バルブ４９を閉鎖させると共に、停止解放制御弁６１を制御してピストン制動装置３１を作動させ、制御室４３側のピストン部３７が中間点で確実に停止するようにする（図４のＸ３参照）。このとき、電磁方向制御弁２１を制御して制御室４３へのエアーの圧送を中断し、ピストン２５の駆動を停止させるようにすることが好ましい。ピストン２５が中間点で停止するまでの時間Ｔ２とピストン２５の移動速度に基づいて、シリンダー２７のチャンバー４１に供給された高粘度材料を自動的に計量することができる。図４に示す時間Ｘ１からＸ３までが第１の吸入工程を表している。

第１の吸入工程の間に又は時間Ｔ２の間に、コントローラ１５はバルブＨＶ１を開いて、エアー源１１の加圧エアーによりカートリッジ２９内に貯蔵された高粘度材料を押出し、このエアーによる押出しと上述した吸込み力を利用して、チャンバー４１内に向けて高粘度材料を供給することができる。このように、シリンダー２７のチャンバー４１内への前記高粘度材料の供給は、本実施例においては吸込み力に加えて、エアーによる加圧押出し式も採用しているが、チャンバー４１内の吸込み力だけにより行っても良い。あるいは、吸込み力に加えて、機械式、電動式、油圧式及び押出し制御シリンダー式等による押出し式の方式を組み合わせて行うこともできる。

コントローラ１５は、図４に示す時間Ｘ３からＸ４までの所定時間経過後、停止解放制御弁６１を制御してピストン制動装置３１をオフにし、さらにピストン２５を移動させて、シリンダー２７内に形成されたチャンバー４１内に再び吸込み力（第２の吸入工程）を発生させる。上昇点まで到達する時間Ｔ４の間、ガス吸引バルブ５１が、電磁方向制御弁装置１９のガス吸引バルブ制御弁５５による制御によって開く。このとき、チャンバー４１内の吸込み力（第２の吸入工程）により、ガス供給装置５からドライエアーがチャンバー４１内に供給される。このとき、ドライエアーは、圧力制御弁ＲＥＧ２により一定圧力を保たれながら、ガス吸引バルブ５１を介してチャンバー４１内に供給される。このガス圧は、０〜５ｋｇ／ｃｍ^２である。なお、０Ｋｇ／ｃｍ^２が大気圧で平衡状態となり、理論上２倍の発泡倍率とするものである。これは図３のステップ２の状態である。図４に示す時間Ｔ４が第２の吸入工程を表している。吸入工程において、高粘度材料を先にシリンダー２７に供給するのは、ガスを先に供給すると、チャンバー４１内のガスが吸入工程で膨張してしまい、高粘度材料を供給するときにチャンバー４１内が吸込み力ではなくなってしまうからである。その結果、ガスを圧縮させる高粘度材料の押出し力の加圧が必要になる。

ガス吸引バルブ５１が閉じてから時間Ｔ５が経過した後、制御装置１７により、電磁方向制御弁２１の下段部が、エアー源１１とピストンポンプ２３との間に介在し、ＡポートとＴ１ポートとが連通し、ＢポートとＰポートとが連通する。これにより、エアー源１１からのエアーがＰポート及びＢポートを制御室４３ｂに圧送され、制御室４３ａ内のエアーは、逆止弁４７、Ａポート、Ｔ１ポート及びリリーフ弁５８を通って大気に放出される。これにより、ピストン２５は、チャンバー４１の容量を小さくする方向に図４に示す時間Ｔ６の間移動し（加圧工程）、チャンバー４１内のガスが圧縮される。

ピストン２５の制御室４３側のピストン部３７が、図２及び図４に示す下降前点まで移動すると、ここで、コントローラ１５が、停止解放制御弁６１を制御してピストン制動装置３１を作動させて、制御室４３側のピストン部３７が下降前点で確実に停止するようにする（図４のＸ７参照）。これは図３のステップ３の状態である。ピストン２５が下降前点で停止して所定時間Ｔ７経過後（図４のＸ８参照）、制御装置１７のコントローラ１５が材料吐出バルブ制御弁５９を制御して材料吐出バルブ５３を開き、ピストン２５を下降点まで移動させる。したがって、時間Ｔ８（吐出工程）の間、高粘度材料とガスの混合状物７０が、管路７２に吐出される（図４のＸ８とＸ９参照）。これは図３のステップ４の状態である。

高粘度材料は、一液タイプの硬化性材料または二液タイプの硬化性材料を使うことができ、たとえば主剤と硬化剤を混合する二液タイプの硬化性材料、また一液タイプの硬化性材料には速硬化性熱硬化ウレタン、湿気硬化ウレタン、シリコーン、アクリルウレタン、及びシリル基含有硬化性材料等を用いることができる。これらを用いることにより、室温または加熱下ですばやい硬化ができ、生産性が向上し、大きな加熱設備等が不要となる。

管路に吐出された高粘度材料とガスとの混合状物はプレミキサー７で分散される。そして、圧縮された高粘度材料中のガスは塗布ガン６７から大気圧中に吐出直後、直ちに膨張し、高粘度材料が発泡することになる。塗布ガン６７の開閉は、電磁方向制御弁装置１９の塗布ガン制御弁６３により制御される。

以上のように本実施例によれば、シリンダー２７のチェンバー４１内に吸込み状態を形成し、該吸込み力を用いて高粘度材料をチャンバー４１内に供給するようにしたので、従来のような高粘度材料を供給するための大型の一次ポンプが不要となり、カートリッジ等の小型簡便な容器から直接高粘度材料を供給することができ、このため、小型・簡易のパッキン、ガスケット、紐状物等任意形状の発泡体を塗布、注入、成型する現場発泡機器として適用することができる。

図１は、高粘度材料の発泡装置１の主要部を示す回路図である。図２は、発泡装置１の詳細を示した回路図である。図３は、ピストンポンプの動作を示した図である。図４は、ピストンポンプの動作を説明するためのタイミングチャートである。図５は、従来技術の発泡装置を示す回路図である。図６は、従来技術のピストンポンプの構造を示す断面正面図である。図６は、従来技術のピストンポンプの動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１発泡装置３混入供給装置
５ガス供給装置１１エアー源
１３ピストン駆動装置１５コントローラ
１７制御装置１９電磁方向制御弁装置
２１電磁方向制御弁２３ピストンポンプ
２５ピストン２７シリンダー
２９カートリッジ３１ピストン停止装置
３３高粘度材料用のバルブ装置３５ガス用のバルブ装置
３７ピストン部３９シャフト部
４１チャンバー４３制御室
４５逆止弁４７逆止弁
４９材料吸入バルブ５１ガス吸入バルブ
５３材料吐出バルブ５５ガス吸引バルブ制御弁
５７材料吸引バルブ制御弁５９材料吐出バルブ制御弁
６１ブレーキ解放制御弁６３塗布ガン制御弁
６５圧力センサー６７塗布ガン
ＨＶ１バルブＨＶ２バルブ
ＲＥＧ２圧力制御弁ＲＥＧ３圧力制御弁
ＲＥＧ４圧力制御弁

Claims

ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入及び吐出を行うピストンポンプを用いて高粘度材料へガスを混入する高粘度材料へのガス混入方法であって、
シリンダー内が吸込みとなるようにピストンをシリンダー内で移動させる第１の吸入工程と、
前記第１の吸入工程において生じた前記シリンダー内の吸込み力を用いて、前記シリンダー内に高粘度材料を供給する高粘度材料供給工程と、
前記第１の吸入工程後に、前記ピストンを停止させるピストン停止工程と、
前記高粘度材料の導入後に、前記シリンダー内の前記ピストンを移動させる第２の吸入工程と、
第２の吸込工程の前記シリンダー内の吸込み力を用いて、前記シリンダー内にガスを供給するガス供給工程と、
前記ガスの供給の終了後に、前記シリンダー内の前記ピストンを移動させて高粘度材料とガスを加圧する加圧工程と
前記加圧工程後、前記ピストンを前記シリンダー内で移動させて、前記高粘度材料及び前記ガスを管路に吐出する吐出工程とを備えたことを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
請求項１に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
前記高粘度材料供給工程は、前記第１の吸入工程においてまたは前記第１の吸入工程の終了後において行い、
前記ガス供給工程は、前記第２の吸入工程においてまたは前記第２の吸入工程の終了後において行うことを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
請求項１又は２に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
前記高粘度材料供給工程およびガス供給工程は、前記ピストンポンプの前記シリンダー内に形成された吸込み力に加え、加圧、押出しにより供給することを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
前記ピストン停止工程は、前記ピストンに制動力を付与して該ピストンをロックすることにより行うことを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
前記高粘度材料へガスを混合する比率を前記ピストンポンプのシリンダー内にガスを供給するガス圧を制御することにより行うことを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
高粘度材料へガスを混合する比率を前記ピストン停止工程における前記シリンダー内の該ピストンの停止位置を制御することにより行うことを特徴とする高粘度材料へのガス混入方法。
高粘度材料へガスを混入させて、ガスが混入した高粘度材料を圧送するためのガス混入供給装置であって、
シリンダーと、当該シリンダー内に往復移動可能に設けられたピストンとを有し、前記ピストンの前記シリンダー内での往路方向への移動により吸入工程を行い、前記ピストンの前記シリンダー内での復路方向への移動により吐出工程を行うピストンポンプと、
前記シリンダー内に高粘度材料を供給するための高粘度材料供給装置と、
前記シリンダー内にガスを供給するためのガス供給装置と、
前記ピストンポンプの前記ピストンを駆動させるピストン駆動装置と、
前記ピストンを停止させるためのピストン停止装置と、
前記高粘度材料供給装置と前記ピストンポンプのシリンダー内との間を連通する経路を開閉する高粘度材料用のバルブ装置と、
前記ガス供給装置と前記ピストンポンプのシリンダー内との間を連通する経路を開閉するガス用のバルブ装置と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを往路方向に移動させて前記シリンダー内に第１の吸込み状態を形成し、前記高粘度材料用のバルブ装置に所定時間だけ開放指令を与えて、前記第１の吸込み力により前記高粘度材料を前記高粘度材料供給装置から前記シリンダー内に供給させる第１の吸入工程制御部と、
前記ピストン停止装置により、第１の吸込み状態を形成した後に該ピストンを停止させ、前記高粘度材料用のバルブ装置を閉じるピストン停止装置の制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記シリンダー内に前記高粘度材料が供給された状態で前記ピストンをさらに往路方向に移動させて前記シリンダー内に第２の吸込み状態を形成し、前記ガス供給装置用のバルブ装置に所定時間だけ開放指令を与えて、該第２の吸込み力により前記ガスを前記ガス供給装置から前記シリンダー内に供給させる第２の吸入工程制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを復路方向に移動させて、前記シリンダー内の前記高粘度材料及び前記ガスを加圧する加圧工程制御部と、
前記ピストン駆動装置により、前記ピストンを復路方向に移動させて、前記シリンダー内の前記高粘度材料及び前記ガスを前記ピストンポンプに連通された管路に圧送する吐出工程制御部とを備えることを特徴とする高粘度材料へのガス混入供給装置。
請求項７に記載の高粘度材料へのガス混入供給装置において、
前記高粘度材料供給装置が加圧、押出し式により圧送し、前記ピストンポンプのシリンダー内に高粘度材料を供給するものであることを特徴とする高粘度材料へのガス混入供給装置。
請求項７または８に記載の高粘度材料へのガス混入供給装置において、
前記ピストン駆動装置がピストン停止装置を兼ねることを特徴とする高粘度材料へのガス混入供給装置。
請求項９に記載の高粘度材料へのガス混入供給装置において、
前記ピストン駆動装置がエアー式、機械式、油圧式であることを特徴とする高粘度材料へのガス混入供給装置。
ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行うピストンポンプを用い、
前記ピストンポンプの吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内に高粘度材料を供給し、
前記高粘度材料の導入後に前記ピストンを移動させて再度の吸入工程を行い、
前記再度の吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内にガスを供給する第１の工程と、
前記ガスの供給の終了後に前記シリンダー内の前記高粘度材料と前記ガスを前記ピストンポンプの吐出工程により加圧を行う第２の工程と、
前記加圧の後に前記高粘度材料及び前記ガスを管路に吐出し、前記高粘度材料に前記ガスを分散した混合状物を吐出する吐出工程と、
大気圧で発泡させることを特徴とする高粘度材料の発泡方法。
請求項１１に記載の高粘度材料へのガス混入方法において、
前記高粘度材料へガスを混合する比率を前記ピストンポンプのシリンダー内にガスを供給するガス圧を制御することにより行うことを特徴とする高粘度材料の発泡方法。
請求項１２に記載の高粘度材料の発泡方法において、
前記第１の工程において、高粘度材料へガスを混合する比率を吸入工程のシリンダー内の前記ピストン停止位置を変えて制御することを特徴とする高粘度材料の発泡方法。
高粘度材料にガスを導入するガス混入供給装置と、
前記混入供給装置から送出される前記高粘度材料と前記ガスとの混合状物を前記ガスを前記高粘度材料中に分散させるプレミキサーと、
前記分散された混合状物を吐出して大気圧中で発泡させることを特徴とする高粘度材料の発泡装置。
高粘度材料にガスを導入するガス混入供給装置と、
前記高粘度材料に前記ガスを分散された混合状物を加圧し吐出発泡させる吐出装置とを有する高粘度材料の発泡装置において、
前記ガス混入供給装置が、ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行うピストンポンプを用い、
前記ピストンポンプの吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内に高粘度材料を供給し、
前記高粘度材料の導入後に前記ピストンを移動させて再度の吸入工程を行い、
前記再度の吸入工程または吸入工程の停止後において前記シリンダー内にガスを供給し、
前記ガスの供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行い、
前記シリンダー内の前記高粘度材料と前記ガスを加圧し、
前記吐出工程の加圧後に前記高粘度材料及び前記ガスを管路に吐出し、前記高粘度材料に前記ガスを分散した混合状物を吐出し、
大気圧中で発泡させることを特徴とする高粘度材料の発泡装置。