JP2007055236A - 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】均一性が高く、可とう性面材を使用し、端部に面材のしわが発生しな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。
【解決手段】下面材２１供給工程、型枠１６を載置して成形空間を形成する型枠設置工程、発泡原液組成物２６をノズル１３から供給する原液供給工程、上面材２０を供給する上面材供給工程、上面材にて閉鎖した成形空間内にて押圧下に発泡原液組成物を発泡硬化させて所定形状の硬質ポリウレタンフォーム２７とする発泡工程、及び押圧を解除して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、原液供給工程は長さ方向に直線的にノズル１３を移動させて発泡原液組成物を供給するものであり、上面材２０の型枠接触部分の長さ方向にスリット２２を形成する裁断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とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、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。

断熱パネルである正方形又は長方形の硬質ポリウレタンフォームパネルであって、両面に面材を有するパネルは公知であり、さらに幅方向の中央部に長さ方向に中間枠材を配設したパネルも公知である（特許文献１、２）。

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。中間枠材を有する硬質ポリウレタンフォームパネルの製造は、裁断して得られるパネルと中間枠材とを接着することにより行われる。

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材を配設して成形キャビティーを形成し、この枠材の一つの中央部、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周囲に枠材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。中間枠材を有する硬質ポリウレタンフォームパネルの製造においては、中間枠材により区画された２つの成形空間にそれぞれ発泡原液組成物が注入される。

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。

これに対して上記特許文献１、２において好適な製造方法として記載されているバッチ式生産法は、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材にて形成される成形キャビティー内に、該枠材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。また中間枠材を有するパネルの製造においては、上述のように中間枠材により区画される２つの成形キャビティーに別個に射出成形を行わなければならず、製造作業が煩雑であった。

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面基板に固定された上面材と下面基板に固定された下面材の間において、該下面材上に配設された成形用型枠の成形空間内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面基板と下面基板を閉鎖することにより、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３）。

特開２０００−２２０２５１号公報 特開２０００−２５７２０７号公報 特開２００３−１４５５５８号公報

しかし、特許文献３の技術により表裏に可とう性の面材を備えた硬質ポリウレタンフォームパネルを製造した場合、発泡原液組成物を供給した後に上面材を供給し、次いで上面基板にて押さえてプレスに送り込む工程をとるため、発泡原液組成物供給後に供給した上面材に自重によるたるみが生じ、発泡原液組成物の発泡硬化と共に該可とう性上面材のたるみが硬質ポリウレタンフォームパネルの端部の上面材のしわとなって外観不良を発生する場合があり、改善が求められていた。

また特許文献３の技術により２分割された成形空間に発泡原液組成物を供給しようとすると、発泡原液組成物を吐出しつつミキサーのノズルを第１の成形空間を長さ方向に移動させて発泡原液組成物の供給を完了して一旦吐出を停止し、次いで第２成形空間にノズルを移動させて発泡原液組成物の吐出を開始して第２形成空間の長さ方向に移動させつつ発泡原液組成物の供給を行う必要がある。しかるに上記の方法によれば、発泡原液組成物の反応が速いために、第１成形空間に供給した発泡原液組成物は、第２成形空間において発泡原液組成物の供給を終了した段階では既に発泡を開始しており、上面材を供給して押圧すると、中間枠材で区画された２つの成形空間では反応状態の異なる発泡原液組成物が同時に押圧される結果、成形された硬質ポリウレタンフォームパネルの特性に差が生じるという問題がある。

係る問題を解消するために２個のミキサーとノズルを使用して２つの成形空間に同時に発泡原液組成物を供給して同一の反応、発泡状態で上面材を供給して押圧して発泡工程を行い、第１成形空間と第２成形空間とで形成される硬質ポリウレタンフォームパネルの特性の差を生じないように構成することは可能であるが、装置が高価となって低コスト化の要請に反するという問題や上記同様に上面材に自重によるたるみが生じ、発泡原液組成物の発泡硬化と共に該可とう性上面材のたるみが硬質ポリウレタンフォームパネルの端部の上面材のしわとなって外観不良を発生するという問題を有する。

本発明は、高圧発泡法によるバッチ生産法によるよりも均一性が高いオープン注入法、即ち下面材と型枠により形成された成形空間に発泡原液組成物を注入した後に上面材を供給する成形法であって、可とう性面材を使用し、端部に面材のしわが発生しな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ものである。

本発明は、また簡便な方法で１個のミキサーとノズルを使用して型枠の中央部に配設された中間枠材によって区画されて形成された２つの成形空間に発泡原液組成物を供給し、それぞれの成形空間で形成されるフォームに、上面材を供給して押圧する際の反応、発泡状態の差に基づく特性に差がなく、しかもパネルの端部における上面材のしわの発生のない中間枠材を有する硬質ポリウレタンフォームパネル又は２枚の硬質ポリウレタンフォームパネルを製造することが可能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ものでもある。

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して成形空間を形成する型枠設置工程、前記成形空間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、前記上面材にて閉鎖した前記成形空間内にて押圧下に前記発泡原液組成物を発泡硬化させて所定形状の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長さ方向に直線的にノズルを移動させて発泡原液組成物を供給するものであり、
前記上面材の前記型枠接触部分を前記長さ方向にスリットを形成する裁断工程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によれば、高圧発泡法によるバッチ生産法によるよりも均一性が高く、可とう性面材を使用し、端部に面材のしわの発生がな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。

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、前記型枠配置工程は前記型枠内の中央部に前記成形空間を２分割する中間枠材を配設するものであり、
前記原液供給工程は、分割された前記成形空間のそれぞれに前記発泡原液組成物を前記ノズルに装着された分割供給装置により分割して分割された前記成形空間に平行して供給するものであり、
前記裁断工程は、少なくとも前記中間枠材に平行な外側の型枠接触部分にスリットを形成することが好ましい。

係る構成の製造方法によれば、簡便な方法で１個のミキサーとノズルを使用して２つの成形空間に発泡原液組成物を供給してそれぞれの成形空間で形成されるフォームに特性に差がなく、可とう性面材を使用し、端部に面材のしわを発生することなく、中央部に中間枠材を有する硬質ポリウレタンフォームパネル又は２枚の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、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、可とう性面材を使用する。係る可とう性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。

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ことが好ましい。

中間枠材を構成する材料は、中間枠材を型枠のひとつとして２枚の硬質ポリウレタンフォームパネルを製造する場合には上記型枠と同じ材料を使用することが好ましく、中間枠材をパネルの構成部材として使用する場合にはパネルの用途に適した材料、例えば木材、樹脂などを使用する。

図１は、下面材と型枠により形成された成形空間に発泡原液組成物を供給する原液供給工程を例示した斜視図である。ミキサー１１は、モーターと原液供給配管を備えた本体の先端にノズル１３を備えている。下面基板２３の上に下面材２１が敷設され（下面材供給工程）、その上に縦枠材１８と横枠材１７とからなる型枠１６が載置されて（型枠配設工程）成形空間が形成されている。成形空間にノズル１３の先端から発泡原液組成物を吐出しつつミキサーが型枠の長さ方向に移動し、発泡原液組成物２６を供給する（原液供給工程）。型枠の形状が正方形の場合には、長さ方向はいずれの辺の方向でもよい。

原液供給工程後に上面材を供給する（上面材供給工程）。上面材は、そのまま供給してもよいが、上面基板に装着して供給してもよい。上面材２０にスリットを入れる裁断工程を行った状態を上面図にて図２（ａ）に示した。下面基板２３の上に型枠１６が載置され、その上に上面材２０が配設されている。下面材２１は上面材２０と重なって見える位置に配設されている。型枠１６を構成する長さ方向の縦枠材１８ａ，１８ｂの上面に接する上面材２０には、長さ方向にスリット２２ａ，２２ｂが形成されている（裁断工程）。スリットの長さは成形空間の長さと同程度であることが好ましい。

裁断工程は上面材供給工程の前に行ってもよく、上面材供給工程後に行ってもよい。上面材２０のスリット形成は、公知の方法により行うことができ、例えばカッターにより行う方法、打抜き方法により行う方法、レーザー加工により行う方法などが例示される。上面材供給工程後に裁断工程を行う例を図２（ｂ）に示した。スリット形成の便宜のために、長さ方向の縦枠材１８ａ，１８ｂのスリット形成位置に、図２（ｂ）に示したような切断刃４５の先端を受け入れる溝４６を形成しておくことは好ましい態様である。切断刃４５の先端を受け入れる溝４６は、上面基板２１に形成してもよい。

図３は発泡工程を例示したパネルの長さ方向に垂直な縦断側面図である。図３（ａ）に示したように、下面基板２３、下面材２１、型枠の長さ方向の縦枠材１８、上面材２０、上面基板２４が積層された成形用の部材は、成形空間に発泡原液組成物２６が供給されており、下面基板２３と上面基板２４とがプレス等の押圧装置にて押圧された状態で発泡硬化して硬質ポリウレタンフォーム２７となり、硬化に際して上下の面材２０、２１と接着してパネルを形成する（発泡工程）。

図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部の拡大図であり、発泡工程開始直後の状態を示したものである。スリットが形成された上面材２０のスリット部分は長さ方向の縦枠材１８の成形空間側部分は成形空間内に落ち込んでいる。図３（ｃ）は発泡工程が完了した状態であり、硬質ポリウレタンフォーム２７の形成により成形空間内に落ち込んだ上面材の端部が発泡圧により端部方向に引き伸ばされ、端部が縦枠材１８に接して折れ曲がった状態となり、係る作用によって硬質ポリウレタンフォームパネルの端部の面材のしわの発生が防止される。スリットを入れない場合には、上面材２０が中央部が垂れ下がった状態で型枠と上面基板により固定されるため、発泡原液組成物の発泡により、端部にしわが生じる。また、本発明のスリットを入れる構成では、上面材２０のスリット部分が成形空間側部分は成形空間内に落ち込んでいるために上面材２０と上面基板２４の間の空気が発泡原液組成物の発泡に従って端部から排出されると共に発泡原液組成物の発泡の際に発生するガスも排出されるが、スリットを設けない場合には、上面材２０が型枠１６により挟持固定されるので、上面材２０と上面基板２４の間の空気や発泡原液組成物の発泡の際に発生するガスが排出されにくく、エア溜まりのような不良を発生し易くなる。

スリット位置２２は、縦枠材１８の成形空間側端部との距離ｗが１〜８ｍｍであることが好ましく、２〜７ｍｍであることがより好ましい。ｗが小さすぎる場合にはフォームが上面材の端部からはみ出した外観の悪いパネルが形成される場合があり、ｗが大きすぎると面材の端部のしわ発生の防止効果が十分ではなくなる。

図４は、型枠内の中央部に成形空間を２分割する中間枠材を配設し、分割された成形空間のそれぞれに発泡原液組成物をノズルに装着された分割供給装置により分割して各成形空間に平行して供給する原液供給工程を例示した斜視図である。下面基板３５の上には下面材供給工程により下面材３７が敷設される（下面材供給工程）。下面材３７の上には、型枠配設工程により長さ方向の縦枠材３４（３４ａ，３４ｂ）を含む型枠３３が配設され、成形空間が形成される（型枠設置工程）。さらに、成形空間の中央部に該成形空間をほぼ等分する中間枠材３１が配設され、第１成形空間と第２成形空間の２つの成形空間が形成される。次いでミキサー１１とノズル１３を中間枠材３１の型枠３３の一方側近傍上方に位置させて発泡原液組成物をノズル１３より吐出しつつ反対側の型枠方向（図中の矢印Ｘ方向＝長さ方向）に移動する。破線Ｐは、終点まで供給された発泡原液組成物のおよその形状を示した仮想線である。吐出された発泡原液組成物２６は、ノズル吐出孔の流れ方向前方に配設された分割ロッド２５に衝突して２６ａ，２６ｂに２分され、中間枠材３１を発泡原液組成物で汚染することなく、それぞれ第１成形空間、第２成形空間に、同時に供給される。発泡工程においては、図３に示した場合と同様に上面材にしわのない硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる。

図４においては、図１と同様に、発泡原液組成物を供給するミキサーとしてモーターを使用する撹拌タイプのものを例示したが、これに限定されるものではなく、衝突混合型のいわゆる高圧発泡機を使用してもよい。特に分割ロッド２５に衝突させて発泡原液組成物を分割する場合には、流速の早いミキサーを使用することが発泡原液組成物の分割が明確に行われるので好ましい。

図５は、裁断工程にてスリットを形成した上面材を供給した状態を示した上面図である。図２の場合と同様に型枠を構成する長さ方向の枠材３４ａ，３４ｂに接する上面材３０にはスリット３６ａ，３６ｂが形成されている。図５の例では、スリットは外側の枠材３４ａ，３４ｂに接した上面材に形成された例を示してあるが、さらに中間枠材３１にそれぞれの成形空間に沿って１本又は２本のスリットを形成してもよい。分割供給された発泡原液組成物２６ａ，２６ｂを第１成形空間、第２成形空間の中間枠材３１に近い部位に供給する場合には、発泡原液組成物は中間枠材３１との成形空間を充填した後に端部方向に発泡して充填するためにスリットは外側の枠材３４ａ，３４ｂに接した上面材に形成すればよく、発泡原液組成物２６ａ，２６ｂを第１成形空間、第２成形空間の中央部に供給する場合には、各成形空間の中央部から両端部に向かって発泡し、充填するために中間枠材３１にそれぞれの成形空間に沿って１本又は２本のスリットを形成することが好ましい。

発泡工程が終了した後に押圧を解除し、上面基板２４と下面基板２３を除去し、さらに型枠３３を除去すると中央部に中間枠材３１を有する硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる（脱型工程）。また中間枠材３１を型枠３３と同様に離型性を付与したものとして上下の面材を中間枠材３１の縁に沿って裁断すると２枚の硬質ポリウレタンフォームパネル２７を得ることができる。

下面材と型枠により形成された成形空間に発泡原液組成物を供給する原液供給工程を例示した斜視図 スリットを形成した上面材を供給する上面材供給工程後の状態を示した上面図 発泡工程を例示したパネルの長さ方向に垂直な縦断側面図 型枠内の中央部に成形空間を２分割する中間枠材を配設し、分割された成形空間のそれぞれに発泡原液組成物をノズルに装着された分割供給装置により分割して各成形空間に平行して供給する原液供給工程を例示した斜視図 図４の原液供給工程の後に上面材にスリットを形成する裁断工程を示した上面図

符号の説明

１３ ノズル
１６ 型枠
２０ 上面材
２１ 下面材
２２ スリット
２６ 発泡原液組成物
２７ 硬質ポリウレタンフォーム

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して成形空間を形成する型枠設置工程、前記成形空間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、前記上面材にて閉鎖した前記成形空間内にて押圧下に前記発泡原液組成物を発泡硬化させて所定形状の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長さ方向に直線的にノズルを移動させて発泡原液組成物を供給するものであり、
   前記上面材の前記型枠接触部分を前記長さ方向にスリットを形成する裁断工程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. 前記型枠配置工程は前記型枠内の中央部に前記成形空間を２分割する中間枠材を配設するものであり、
   前記原液供給工程は、分割された前記成形空間のそれぞれに前記発泡原液組成物を前記ノズルに装着された分割供給装置により分割して分割された前記成形空間に平行して供給するものであり、
   前記裁断工程は、少なくとも前記中間枠材に平行な外側の型枠接触部分にスリットを形成す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. 前記スリット形成位置は、前記型枠の内周から２〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１又は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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