JP2007290183A - ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法及びガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもより厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法並びに厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造に適した製造装置を提供する。
【解決手段】ほぐしローラー２０を通過させるほぐし工程と発泡原液組成物を発泡・硬化させる発泡工程を有し、ほぐしローラー２０を構成する第１ローラー２２と第２ローラー２４は、回転軸２６、２８と回転軸に配設した複数の大径円板３０、３４と小径円板３２、３６とからなり、大径円板には両面から傾斜した傾斜部４２と断面が円弧状ないし平坦面を有する円弧状の外周縁４３とからなる周端部４４が形成されており、第１ローラーと第２ローラーの１方の大径円板の周端部が他方の小径円板の外周面に近接ないし当接するように構成されているガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム、具体的には超低温用断熱パネル、とりわけＬＮＧ、液化ヘリウム、液化窒素等の沸点の低い物質、特にＬＮＧを貯蔵する貯蔵設備の断熱に好適な断熱パネルとして使用可能なガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法の製造方法及び該製造方法の実施に適したガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置に関するものである。

ガラス繊維を使用して強化した、超低温用断熱材として好適に使用できる硬質ポリウレタンフォームは、一般的には下面材上にガラス繊維マットを載置し、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、含浸し、次いで上面材を供給した後、ニップロールにてニッピングを行い、反応、発泡させる方法により製造されている。

係るガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造に際して、ガラス繊維マットを複数枚供給してガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造する技術は公知である（特許文献１）。特許文献１においては、ガラス繊維マットを発泡の進行に応じて持ち上げてガラス繊維の不均一を低減する技術が開示されている。

ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームにおいて、補強性に優れていることから最も一般的に使用されるコンティニュアスストランドマットは、１ないし複数本の連続したヤーンが幅方向にアットランダムに蛇行して所定の目付量となるように構成され、ヤーンの交点をバインダーで結着して厚さ方向の嵩高さを抑制してロール状に巻き取った状態で市販品として供給される。係るコンティニュアスストランドマットを強化用ガラス繊維とした場合には、特許文献１記載の発明では、各ガラス繊維マットの間隔は均一にはなるものの、なお個々のガラス繊維マットを構成するガラス繊維が厚さ方向に均一に広がらず、形成されたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム中において各ガラス繊維マットの層にガラス繊維濃度の高い部分と低い部分とが生じるという問題を有する。

ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造に際して、個々のガラス繊維マットを構成するガラス繊維が厚さ方向に均一に広がるように、コンティニュアスストランドマット等のガラス繊維マットをほぐすほぐしローラーを使用する技術も公知である（特許文献２）。

特開２００１−１５０５５８号公報 特開２００５−１７８２７０号公報

特許文献２に開示されたほぐしローラーは、第１ローラーと第２ローラーとからなり、それぞれ回転軸に複数の円板体が間欠的に配設されており、第１ローラーの円板体と第２ローラーの円板体とが交互に配設されて軸芯方向視にて重複部を形成するように構成されている。係る構成の２本のローラーの間にガラス繊維マットを供給すると第１ローラーの円板体と第２ローラーの円板体との作用でガラス繊維マットが屈曲変形を受け、バインダーの結着が解除されるが、その作用が充分ではなく、よりガラス繊維の分布の均一なガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームが求められている。

本発明は、従来技術と比較して、より厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法並びに厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造に適した製造装置を提供することを目的とする。

本発明のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、ガラス繊維を含む硬質ポリウレタンフォームの製造方法であり、
下面材を供給する下面材供給工程、ガラス繊維マットをほぐすほぐし工程、ほぐしたガラス繊維マットを前記下面材上に供給するガラス繊維マット供給工程、前記下面材上に発泡原液組成物を供給する原液供給工程、前記発泡原液組成物上に上面材を供給する上面材供給工程、及び前記発泡原液組成物を発泡・硬化させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームとする発泡工程を有し、
前記ほぐし工程は、ほぐしローラーを通過させることによりガラス繊維マットを屈曲させる工程であり、
前記ほぐしローラーは第１ローラーと第２ローラーとを備え、前記第１ローラーと第２ローラーは回転軸と前記回転軸に配設した複数の大径円板と小径円板とからなり、
前記大径円板には両面から傾斜した傾斜部と断面が円弧状ないし平坦面を有する円弧状の外周縁とからなる周端部が形成されており、前記第１ローラーと第２ローラーの１方の大径円板の前記周端部が他方の小径円板の外周面に近接ないし当接するように構成されていることを特徴とする。

係る構成の製造方法によれば、従来技術と比較してより厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。

上記のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法においては、前記大径円板の前記周端部の少なくとも一部、前記小径円板の外周部の少なくとも一部のいずれか又は双方がゴム状弾性体にて形成されていることが好ましい。

係る構成の製造方法によれば、大径円板の周端部と小径円板の外周面との間でガラス繊維マットが圧縮、把持されて、より効果的にヤーンの交点のバインダーによる結着が解除され、ガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。

上記のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法においては、前記第１ローラーと第２ローラーの前記大径円板と小径円板は、それぞれ同じ形状であり、前記大径円板と小径円板は交互に配設されていることが好ましい。

係るほぐしローラーは製造が容易であり、簡便で低コストにてガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。

本発明のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置は、下面材供給装置、ガラス繊維マット供給装置、前記ガラス繊維マットをほぐすほぐしローラー、発泡原液供給装置、上面材供給装置、及び加熱装置とを備え、
前記ほぐしローラーは第１ローラーと第２ローラーとを備え、前記第１ローラーと第２ローラーは回転軸と前記回転軸に配設した複数の大径円板と小径円板とからなり、
前記大径円板には両面から傾斜した傾斜部と断面が円弧状ないし平坦面を有する円弧状の外周縁とからなる周端部が形成されており、前記第１ローラーと第２ローラーの１方の大径円板の前記周端部が他方の小径円板の外周面に近接ないし当接するように構成されていることを特徴とする。

係る構成の製造装置を使用することにより、従来と比較してより厚さ方向のガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。

上記のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置においては、前記大径円板の前記周端部の少なくとも一部、前記小径円板の外周部の少なくとも一部のいずれか又は双方がゴム状弾性体にて形成されていることが好ましい。

係る構成の製造装置によれば、ほぐしローラーの大径円板の周端部と小径円板の外周面との間でガラス繊維マットが圧縮、把持されて、より効果的にヤーンの交点のバインダーによる結着が解除され、ガラス繊維の均一性に優れたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。

本発明の実施に好適な製造装置と好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施に好適な製造装置と該製造装置を使用した製造方法の概略構成を示したものである。この例においては、上下両面材の双方に可とう性面材が使用され、ガラス繊維マットは３層供給されている。

下面材１１Ｌを、下面材供給装置１０Ｌからコンベア７、８上に供給し（下面材供給工程）、その上に補強用のガラス繊維材料として３層のガラス繊維マット６（６ａ，６ｂ，６ｃ）をそれぞれ原反から連続的に巻き戻して供給、載置し（ガラス繊維マット供給工程）、発泡機のヘッド３から供給される硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物５をキャスティング法により供給した（原液供給工程）後、上部より上面材１１Ｕを、上面材供給装置１０Ｌから連続的に供給してサンドイッチ状とし（上面材供給工程）、ニップロール１３によって硬質ポリウレタンフォーム発泡原液をガラス繊維マットに十分含浸させた（ニッピング工程）後、コンベア１７を備えた加熱オーブン１９に送り、発泡硬化させて（発泡工程）ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームＢを作製する。

ガラス繊維マット６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は、原反から巻き戻して供給する際に、ほぐしローラー２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）にてほぐしが行われる（ほぐし工程）。

図１では、原反から巻き戻された個々のガラス繊維マットをほぐす例が示されているが、複数枚を１個のほぐしローラーでほぐしてもよく、２枚のガラス繊維マットを１対のほぐしローラーでほぐす方がほぐし効果が高く、好ましい。

使用するガラス繊維マットの層数は、製造するフォームの厚さ、要求される強度、使用するガラス繊維マットの厚さや目付量等を考慮して適宜設定されるが、一般には２〜６層程度である。ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームのガラス繊維含有率は、５〜２０重量％であることが好ましい。

使用されるガラス繊維材料としては、アスペクト比の大きいガラス繊維が好ましく、好適な材料としてガラス長繊維のマット状の製品、具体的にはチョップストランドマット、コンティニュアスストランドマット等が例示される。硬質ポリウレタンフォーム発泡原液組成物の含浸性、フォームの補強性に優れていることから、コンティニュアスストランドマットの使用が最も好ましい。

本発明において使用する面材としては、公知の面材は限定なく使用可能である。具体的には、紙面材、樹脂ラミネート紙面材、アルミニウムシート、鋼板、樹脂フィルム等の公知の可とう面材が例示され、限定なく使用可能であるが、シート自体の物理的強度が良好で、高断熱性用途に使用した場合に結露水が発生しても腐食しないこと、硬質ポリウレタンフォームとの反応接着強度が良好であること等の理由により、クラフト紙、アルミニウムシート、ガラスクロス、樹脂コーティング層を備えたクラフト紙等の複合材料の使用が最も好適である。このようなアルミニウムシート複合面材は、有機化合物の透過性が全くないために、これを使用して得られるガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームは、特にＬＮＧ貯蔵槽の断熱材として好適である。

離型性面材、例えば離型紙、離型フィルム等を使用すると、その離型性面材を剥離除去して形成されたガラス繊維強化ポリウレタンフォームのスキン面を他の硬質ポリウレタンフォームに接着することが可能となる。

図２にはほぐしローラーの構成の一部を、第３図には図２のほぐしローラーの回転軸芯を含む断面を例示した。ほぐしローラー２０は、第１ローラー２２と第２ローラー２４とから構成されている。第１ローラー２２は回転軸２６に大径円板３０と小径円板３２が交互に配設されており、また第２ローラー２４も同様に回転軸２８に大径円板３４と小径円板３６が交互に配設されている。図２、３に例示した第１ローラー並びに第２ローラーは、同一形状の大径円板と同一形状の小径円板を交互に配設したものであるが、同様のほぐし効果が得られれば、厚さが異なる等の形状の異なる円板を使用してもよく、あるいは異なる配列としてもよい。円板間には、さらにスペーサーを配設してもよい。

図３に示したように、大径円板３０には、円板の両面から端部方向に対称的に傾斜した傾斜部４２と該傾斜部４２の端部に断面が円弧状又は平坦部を有する円弧状の外周縁４３とからなる周端部４４が形成されている。この例においては、大径円板３０は基体部材４１と周端部４４の一部を構成し、ゴム状弾性体にて形成された外周部材４８とから構成されている。第１ローラー２２の大径円板３０の周端部４４の外周縁４３は第２ローラー２４の小径円板３６の外周面に、第２ローラー２４の大径円板３４の周端部５１の外周縁は第１ローラー２２の小径円板３２の外周面に、それぞれ進出し、当接している。図２、図３においては、２本１対のほぐしローラーの大径円板の周端部の外周端部は対向するローラーの小径円板の外周面と当接しているが、当接することなく近接していてもよい。

図２、３に示した例では、大径円板３０の外周縁は、回転軸と同心の平坦面を有するが、緩やかな円弧状であってもよい。

大径円板、小径円板は、ゴム状弾性体からなる外周部材がなく、全体が剛性材料で形成されていてもよいが、図３に示したようにゴム状弾性体からなる外周部材にて外周縁を構成することが、ガラス繊維を損傷することなく、より効果的にガラス繊維マットをほぐすことができ、好ましい。ゴム状弾性体にて形成される部分以外の部分は剛性材料にて構成され、剛性材料としては、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属、ＰＥＴ、ＰＢＴなどのポリエステル樹脂、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ，ＰＥなどのポリオレフィン樹脂、高剛性のポリウレタン樹脂等が例示される。

大径円板、小径円板の周縁部に好適に設けられるゴム状弾性体部を構成する材料としては、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリウレタンエラストマーなどの熱可塑性エラストマーや加硫ゴムを使用することができる。とりわけ加硫ゴムは永久歪が小さく、耐摩耗性に優れており、好ましい。ゴム状弾性体部を構成する材料の硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度にて４５〜８０であることが好ましく、５０〜７５であることがより好ましい。

大径円板、小径円板の周縁部にゴム状弾性体部を設ける方法は公知の方法が限定なく使用可能であり、図３に示したように高剛性材料で円板を外周面に溝を有する所定形状に形成し、別途成形した大径円板の断面円弧状端部４３、５１や小径円板の周端部４７、５３の形状を有するゴム状弾性体を嵌着ないし接着する方法や、高剛性材料で円板を所定形状に形成した後に金型内に配設してゴム状弾性体原料を注入して成形すると同時に接着する方法などが例示される。

大径円板の周端部４３、５１の外周縁部分を構成する外周部材４８や小径円板の外周部４７、５３をゴム状弾性体にて形成する場合、その厚さは、所望する弾性変形が得られればよく、特に限定されるものではないが、２〜１０ｍｍであることが好ましい。

ほぐしローラーの大きさ、大径円板、小径円板の形状は使用するガラス繊維マットの大きさに応じて適宜設定される。コンティニュアスストランドマットは、幅が１〜２ｍ程度であり、ほぐしローラーは該コンティニュアスストランドマットの幅全体をほぐすことができる幅に設定する。大径円板は、厚さが３０〜６０ｍｍ、外径が１２０〜３００ｍｍ、傾斜部を含む周端部の高さは３０〜８０ｍｍであることが好ましく、小径円板は幅が２０〜５０ｍｍ、外径が６０〜２００ｍｍであることが好ましい。また図２、３に例示したように、大径円板の傾斜部は、小径円板の外周位置近傍から形成されていることが好ましい。

図２、図３に示した例においては、第１ローラー並びに第２ローラーは、同一形状の大径円板と同一形状の小径円板を交互に配設すると共に、第１ローラー２２の大径円板３０の傾斜部４２と第２ローラーの大径円板３４の傾斜部が間隔ｄを形成するように構成されている。係る傾斜部と断面が円弧状ないし回転軸に平行な平坦部を有する弧状の外周縁を設けることにより、ガラス繊維マットに無理な曲げ応力がかからず、従ってガラス繊維が破損することを防止することができる。間隔ｄはほぐす対象のガラス繊維マットの厚さや枚数に応じて適宜設定する。市販のコンティニュアスストランドマット１枚をほぐす場合には、ｄは好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍである。

図２、図３に示した例においては、第１ローラー並びに第２ローラーの回転軸２２、２４は断面円形であるが、断面が四角や六角などの多角形であってもよい。断面円形の回転軸の場合には、大径円板、小径円板は、回転軸にビスにて固定する必要があるが、断面が多角形の回転軸を使用すると、単に挿通するだけで固定できる。

図４には、第１ローラー２２と第２ローラー２４とからなるほぐしローラー２０の間にガラス繊維マットを供給、通過させてほぐす状況を正面図にて例示した。ガラス繊維マット６は大径円板と小径円板の間をジグザグ状に押さえられ、バインダーによる結着が解除されてほぐされる。

ほぐしローラーを備えたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置を例示した正面図 ほぐしローラーの構成を例示した正面図 ほぐしローラーを構成する大径円板と小径円板の構成を例示した断面図 ほぐしローラーによりガラス繊維マットをほぐす状況を示した正面図

符号の説明

６ ガラス繊維マット
２０ ほぐしローラー
２２ 第１ローラー
２４ 第２ローラー
３０、３４ 大径円板体
３２、３６ 小径円板
４２ 傾斜部
４３ 外周縁
４４ 周端部

Claims (5)

1. ガラス繊維を含む硬質ポリウレタンフォームの製造方法であって、
   下面材を供給する下面材供給工程、ガラス繊維マットをほぐすほぐし工程、ほぐしたガラス繊維マットを前記下面材上に供給するガラス繊維マット供給工程、前記下面材上に発泡原液組成物を供給する原液供給工程、前記発泡原液組成物上に上面材を供給する上面材供給工程、及び前記発泡原液組成物を発泡・硬化させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームとする発泡工程を有し、
   前記ほぐし工程は、ほぐしローラーを通過させることによりガラス繊維マットを屈曲させる工程であり、
   前記ほぐしローラーは第１ローラーと第２ローラーとを備え、前記第１ローラーと第２ローラーは回転軸と前記回転軸に配設した複数の大径円板と小径円板とからなり、
   前記大径円板には両面から傾斜した傾斜部と断面が円弧状ないし平坦面を有する円弧状の外周縁とからなる周端部が形成されており、前記第１ローラーと第２ローラーの１方の大径円板の前記周端部が他方の小径円板の外周面に近接ないし当接するように構成されていることを特徴とするガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
2. 前記大径円板の前記周端部の少なくとも一部、前記小径円板の外周部の少なくとも一部のいずれか又は双方がゴム状弾性体にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
3. 前記第１ローラーと第２ローラーの前記大径円板と前記第１ローラーと第２ローラーの小径円板は、それぞれ同じ形状であり、前記大径円板と小径円板は交互に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
4. 下面材供給装置、ガラス繊維マット供給装置、前記ガラス繊維マットをほぐすほぐしローラー、発泡原液供給装置、上面材供給装置、及び加熱装置とを備え、
   前記ほぐしローラーは第１ローラーと第２ローラーとを備え、前記第１ローラーと第２ローラーは回転軸と前記回転軸に配設した複数の大径円板と小径円板とからなり、
   前記大径円板には両面から傾斜した傾斜部と断面が円弧状ないし平坦面を有する円弧状の外周縁とからなる周端部が形成されており、前記第１ローラーと第２ローラーの１方の大径円板の前記周端部が他方の小径円板の外周面に近接ないし当接するように構成されていることを特徴とするガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置。
5. 前記大径円板の前記周端部の少なくとも一部、前記小径円板の外周部の少なくとも一部のいずれか又は双方がゴム状弾性体にて形成されていることを特徴とする請求項４に記載のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造装置。

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