JP2006282726A

JP2006282726A - ミキシングヘッド装置とこれを備えた硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置、硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法

Info

Publication number: JP2006282726A
Application number: JP2005101434A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujiike; 滋藤池; Yasuhiro Samejima; 康弘鮫島
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くするミキシングヘッド装置とこれを備えた硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置を提供する。
【解決手段】ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを合流させてこれら混合物を生成するミキシングヘッド本体１と、このミキシングヘッド本体１から混合物を吐出するノズル２とを有する。ノズル２内の略中心部を通る混合物と衝突可能に、複数の障害物４，５が間隔を隔てて配置されていて、これら隣接する障害物４，５どうしが通流する混合物の通流方向に対して互いに異なる角度になるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明はミキシングヘッド装置とこれを備えた硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置、硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法に関し、詳しくは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを合流させてこれら混合物を生成するミキシングヘッド本体と、このミキシングヘッド本体から前記混合物を吐出するノズルとを有するミキシングヘッド装置とこれを備えた硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置、硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法に関する。

断熱ボードなどに多用される硬質ポリウレタンフォームパネルを製造する場合、液状ポリオール成分と液状ポリイソシアネート成分とを高圧あるいは低圧ミキシングヘッド装置の混合部に送給して合流させ、ここで混合・撹拌して反応させて、この混合反応液をピストンポンプ等により所定の型枠内あるいは面材上に吐出して行う２液混合方式が一般的である。

その場合、各液状成分を高い圧力にて激しく衝突させて混合・撹拌するようにしているため、両成分の衝突のタイミング、圧力、衝突面積など要素により種々の撹拌不良が生じる可能性があり、安定した良好な混合・撹拌を行うために、これまで、種々の提案がなされてきた。

例えば、高圧ミキシングヘッド装置の混合部に副混合室を設けたり、混合部に直結するノズルの中程に邪魔板を設けて撹拌したりする提案がなされている（例えば、特許文献１）。
特開平６−２５４８４３号公報

しかしながら、上記従来技術のミキシングヘッド装置では、混合部に副混合室を設けることによる設備コストの高騰をもたらし、しかも高度な化工技術と専用の制御技術が必要となって、製造コストの高騰や保守コストの高騰につながり、改善の要請は強いものがあった。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くするミキシングヘッド装置とこれを備えた硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置、硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法を提供することにある。

上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るミキシングヘッド装置の特徴構成は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを合流させてこれら混合物を生成するミキシングヘッド本体と、このミキシングヘッド本体から前記混合物を吐出するノズルとを有していて、前記ノズル内の略中心部を通る前記混合物と衝突可能に、複数の障害物が間隔を隔てて配置されていて、これら隣接する障害物どうしが通流する前記混合物の通流方向に対して互いに異なる角度になるように配置されていることにある。

この構成によれば、ミキシングヘッド本体から混合物がノズルを通って吐出される際、ノズルの略中心部を通る混合物と衝突する障害物の存在により、中心部付近から早い流速で吐出される混合物の流れを部分的に抑制すると共に、混合物をノズル内周面に激しく衝突させて、混合物の混合・撹拌を促進すると共にノズル内での流速を均等化し、しかも互いに角度の異なる複数の障害物によって、混合物のノズル内での整流化を図り、乱れの少ない安定した混合物の吐出を可能にする。

その結果、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くするミキシングヘッド装置を提供することができた。

複数の前記障害物がそれぞれピン状に形成されており、これら複数のピン状障害物が、円筒状の前記ノズル内で互いに略９０°傾斜した位置関係になるように配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ノズル内での混合物の通流に対する抵抗を少なくできて、しかも安価な装置で吐出パターンの安定と吐出流れの乱れを一層生じ難くできる。

複数の前記ピン状障害物の１が、前記混合物の合流点より下流側の位置に配置され、次のピン状障害物が前記ノズル内径の１．５〜３倍相当距離だけ隔てて配置されていると共に、これらのピン状障害物が、前記ミキシングヘッド本体の先端から、前記ノズル内径の２〜５倍相当長さの位置に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ノズル内での混合物の混合・撹拌を一層十分にでき、しかもノズル内での混合物の通流均等化を促進させて、一層整流化を達成できる。

前記ノズルの先端に分割ピンが設けられていることが好ましい。

この構成によれば、ノズルから混合物が広い面積にわたって効率よく分散・吐出される。

又、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置の特徴構成は、下面材をコンベア上に供給しつつ搬送する下面材供給装置と、搬送される前記下面材上に硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出する請求項１〜３のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置と、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する上面材供給装置と、を有することにある。

この構成によれば、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くするミキシングヘッド装置を備えた、特に連続式の硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置を提供することができる。

又、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置の特徴構成として、下面基板上に下面材を載置する下面材供給装置と、前記下面材上に載置する型枠と、この型枠内の下面材上に硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出する請求項１〜３のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置と、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する上面材供給装置と、を有するようにしてもよい。

この構成によれば、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くするミキシングヘッド装置を備えた、特にバッチ式の硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置を提供することができる。

更に又、硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法の特徴構成は、下面材をコンベア上に供給しつつ搬送し、搬送される前記下面材上に請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置から硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出し、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給することにある。

この構成によれば、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くする硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法を提供することができる。

更に又、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法の特徴構成は、下面基板上に下面材を供給し、前記下面材上に型枠を載置し、この型枠内の下面材上に請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置から硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出し、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給するようにしてもよい。

この構成によっても、安価な装置で吐出パターンの安定と吐出初期の流れの乱れを生じ難くする硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るミキシングヘッド装置の要部を説明する断面図であり、図２はノズル内部の構成を説明する斜視図であり、図３は図１のミキシングヘッド装置を備えた硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置の１例を示す斜視図である。

本実施形態に係る硬質ポリウレタンフォームパネル製造において使用するミキシングヘッド装置は、図１に示すように、内部に注入ピストンＰを有するミキシングヘッド本体１と、ミキシングヘッド本体１に導入されるポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物（以下、単に「混合物」ということがある）を合流させて、これを吐出する円筒状のノズル２を有している。図１で、Ｇはポリオール成分とポリイソシアネート成分との合流点であり、左右（図１では紙面に対して垂直方向）からこの合流点Ｇに向けて前記各成分が導入され混合される。ノズル２の内径は、ミキシングヘッド本体１の合流点Ｇでの内径よりも約１０〜２０％程度拡径されていて、混合物が勢い良く吐出されるようになっている。なお、図番３はノズル内を洗浄する溶剤を導入するための溶剤弁である。

ミキシングヘッド本体１に導入された各成分は、混合され撹拌されて混合物となり、注入ピストンＰによって高圧でノズル２内を下流側に送り出され、下面材などに対して、ノズル先端の拡径部２ａより勢い良く吐出される。このノズル２内には、複数のピン状障害物４，５がいずれもノズル内の中心部を通るように、円筒状をしたノズル２内で互いに略９０°傾斜した位置関係になるように配置されている。

ピン状障害物４，５は、ノズル内の略中心部を通る混合物と衝突するように、合流点Ｇの下流側の位置に配置されていて、これらピン状障害物４，５を設けていることにより、これに衝突した混合物は中心部の流速を抑制されると共にノズル内周面と衝突して撹拌されるため、混合が顕著に促進されると共に、混合物の流速分布が均等化されて整流化が促進されることになる。そして、ピン状障害物４と、その下流側に配置されているピン状障害物５とがノズル内径の１．５〜３倍相当距離だけ隔てて配置されていると共に、これらのピン状障害物４，５は、ミキシングヘッド本体１の先端から、ノズル２内径の２〜５倍相当長さの位置に配置されている。ピン状障害物４，５がこの範囲に配置されていると、混合物の乱れの少ない、安定し整流化された通流を効果的に達成できる。なお、ピン状障害物４と下流側のピン状障害物５とは、混合物の通流方向に対して互いに９０°傾斜した位置関係になることが好ましいが、多少の角度のずれは許容される。

ピン状障害物の径は、ノズルの内径に対して１／２５〜１／５程度が好ましく、２／２５〜４／２５程度であることがより好ましい。この範囲であれば、混合物の通流に対して大きな圧損をもたらすことなく、図１の引出図に模式的に示すように、効果的に整流作用が図れる。なお、ノズル内でのピン状障害物の数を更に増やすことができる。

そして、ノズル先端の拡径部２ａには、分割ピン６が設けられていて、パネル構成材上のできる限り広い面積にわたって混合物を吐出させるようになっている。この分割ピン６も、ピン状障害物５とは、混合物の通流方向に対して互いに略９０°傾斜した位置関係にある。ノズル２内のピン状障害物４，５により、ノズル２内での混合物の流速が中心部のみ早くなるという現象を抑えて、混合物の流速を均等化し、整流することができ、吐出初期においても乱れの少ない混合物をパネル構成材上に安定して吐出させる。

上記ミキシングヘッド装置を備えた硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置の１例として、図３に硬質ポリウレタンフォームパネルの連続製造装置を示す。コンベア５０上を、図外の下面材供給装置から下面材５４が搬送されると共に、その表面にミキシングヘッド本体１のノズル２先端から、混合物５１が分岐されつつ吐出される。その下流側から、図外の上面材供給装置により上面材５３が供給されると共に、ニップロール５２により挟持されてサンドイッチ状の硬質ポリウレタンフォームパネルが連続的に形成される。

本実施形態では、以上のように構成されていることから、ミキシングヘッド本体１内の導入された混合物は、ピン状障害物４によりその流れが分断され、更に、次のピン状障害物５により略９０°位置を変更して分断されることにより、ややもすればノズル内中心部の流速が他より早くなりがちであるところ、ピン状障害物４，５の協働作用により、ノズル中心部の流速が２度にわたり抑制され、早い流れが周辺方向に分散される結果、ノズル内での整流作用が生じて、吐出口２ａからの吐出パターンを安定できると共に、吐出初期の流れの乱れを生じ難くできる。

混合物の吐出が終わると、ミキシングヘッド本体１およびノズル２内を洗浄するため、溶剤弁３を開放して溶剤を噴出させる必要があるが、ピン状障害物４，５が所定間隔を隔てて配置されているため、混合物が吐出されたと同様に、ピン状障害物４に衝突してノズル内を拡散し、更に下流側のピン状障害物５によって分散されるため、高い洗浄効果が得られる。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置として連続生産法に用いる装置の例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、型枠内に硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出して、硬質ポリウレタンフォームパネルを生産する方法に使用するミキシングヘッド装置にも適用可能である。

その場合、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、特に限定されるものではないが、アルミニウムや鉄などの金属製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ことが好ましい。そして、ノズルと型枠とを相対移動可能に構成してもよい。
（２）本実施形態に係る硬質ポリウレタンフォームパネル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広く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を使用することもできる。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。本実施形態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ないが、幅が１５００ｍｍ以下，厚さが１０〜２００ｍｍであることが好ましい。とりわけ長いパネルの製造において、厚みの薄いパネルを製造することが有利である。
（３）本実施形態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も使用できる。
（４）上記実施形態では、ミキシングヘッド装置として高圧用を例として挙げたが、本発明はギアポンプなどを用いた低圧用のミキシングヘッド装置にも使用できる。

本発明の一実施形態に係るミキシングヘッド装置を説明する要部断面模式図図１のミキシングヘッド装置を構成するノズルの斜視図図１のミキシングヘッド装置を備えた硬質ポリウレタンフォームパネルの製造装置の要部斜視図

符号の説明

１ミキシングヘッド本体
２ノズル
４，５障害物

Claims

ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを合流させてこれら混合物を生成するミキシングヘッド本体と、このミキシングヘッド本体から前記混合物を吐出するノズルとを有するミキシングヘッド装置において、前記ノズル内の略中心部を通る前記混合物と衝突可能に、複数の障害物が間隔を隔てて配置されており、これら隣接する障害物どうしが通流する前記混合物の通流方向に対して互いに異なる角度になるように配置されていることを特徴とするミキシングヘッド装置。
複数の前記障害物がそれぞれピン状に形成されており、これら複数のピン状障害物が、円筒状の前記ノズル内で互いに略９０°傾斜した位置関係になるように配置されている請求項１のミキシングヘッド装置。
複数の前記ピン状障害物の１が、前記混合物の合流点より下流側の位置に配置され、次のピン状障害物が前記ノズル内径の１．５〜３倍相当距離だけ隔てて配置されていると共に、これらのピン状障害物が、前記ミキシングヘッド本体の先端から、前記ノズル内径の２〜５倍相当長さの位置に配置されている請求項２のミキシングヘッド装置。
前記ノズルの先端に分割ピンが設けられている請求項１〜３のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置。
下面材をコンベア上に供給しつつ搬送する下面材供給装置と、搬送される前記下面材上に硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出する請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置と、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する上面材供給装置と、を有する硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置。
下面基板上に下面材を載置する下面材供給装置と、前記下面材上に載置する型枠と、この型枠内の下面材上に硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出する請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置と、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する上面材供給装置と、を有する硬質ポリウレタンフォームパネル製造装置。
下面材をコンベア上に供給しつつ搬送し、搬送される前記下面材上に請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置から硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出し、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法。
下面基板上に下面材を供給し、前記下面材上に型枠を載置し、この型枠内の下面材上に請求項１〜４のいずれか１項記載のミキシングヘッド装置から硬質ポリウレタンフォーム原液組成物を吐出し、吐出された前記硬質ポリウレタンフォーム原液組成物の上から上面材を供給する硬質ポリウレタンフォームパネル製造方法。