JP2008508498A

JP2008508498A - 冷蔵庫キャビネットの真空発泡方法および装置

Info

Publication number: JP2008508498A
Application number: JP2007524217A
Authority: JP
Inventors: コッラーディ，ピエロ
Original assignee: クリオスソシエタペルアチオーニ
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2008-03-21
Also published as: WO2006013004A1; ATE461027T1; US20080284051A1; ITMI20041609A1; KR20070053204A; KR100940698B1; DE602005020022D1; SI1781457T1; EP1781457A1; EP1781457B1

Abstract

冷蔵庫キャビネット（１３）を備えた発泡治具（３５）は、真空槽（２５）に囲まれる。定量のポリウレタン混合物は、次に冷蔵庫キャビネット（１３）の空壁内に供給され、真空槽（２５）内および発泡治具（３５）内に真空度を生成することによりフォームを発達させる。キャビネット壁（１３）の発泡は、高速反応ポリウレタン剤を用いることにより比較的短時間で実行することができる。
【選択図】図３

Description

発明の背景

本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等のキャビネットおよび／またはドアの発泡、特に真空発泡の方法及び装置に関し、それによってフォームの増加工程および拡張工程をかなり促進することを可能とし、比較的短い時間でキャビネットおよび／またはドアの空壁の完全な充填を確保する。

先行技術

冷蔵庫キャビネットの発泡は、通常、ポリウレタンフォームの拡張により生み出された強力な内部推力に対抗するのに適した治具内にキャビネットを取り囲むことにより実行される。

通常、発泡治具は、発泡されるキャビネットを支持する底盤と、対応するキャビネットの側壁に近づいたり離れたりするよう移動可能に支持された四つの周辺盤と、キャビネットの一区画または複数の区画を貫通して拡張中のポリウレタンフォームの内部推力に抵抗するように成形されたプラグ手段を含む。

従来の冷蔵庫キャビネットの発泡治具は、たとえば伊国特許出願公開第１１６８０５９号明細書、米国特許第４，３７０，７９５号明細書、米国特許第４，４１１，４１３号明細書および米国特許第４，６６４，６１４号明細書に記載される。全ての場合において、冷蔵庫キャビネットの発泡は、大気圧下で実施され、キャビネットを備えた治具を外部環境に開かれた作業領域内に維持する。

ポリウレタンフォームの拡張は、一般的に化学成分の反応度に関係があり、フォームの増加またはキャビネットの空壁を充填するのに必要な時間は、発泡設備の作業サイクルの長さを決定する条件付け要因となる。

これらの設備のサイクル時間を削減し、生産性を改善するために、近年ではこの問題に対する化学的解決策を発見する試みが続けられている。実際に、極端に短い反応時間となる新規な化学系および結果としてのいわゆる「高速」ポリウレタン混合物が開発・研究されている。

高い反応性または高速のポリウレタン混合物の使用により、冷蔵庫キャビネットの発泡の際または成形品の製造の際にサイクル時間を削減することが可能となるが、実際には、この解決策にはいくつかの欠陥があることが分かっている。一般的に、それは冷蔵庫キャビネットの発泡や、巨大な、もしくは特別に複雑な構造を有するモールドを発泡するのにあまり適していない。

事実、ポリウレタン混合物の過度の反応性や重合速度のせいで、その混合物は急速に粘性を増し、キャビネット壁またはモールドの空洞にフォームを完全に充填させる前に凝固する傾向があり、結果として欠陥のあるキャビネットまたは成形品を製造することになる。

このため、従来の方法および装置を用いてのこの化学的解決策は、冷蔵庫キャビネットの発泡の際には非常に制限的であるということが考慮される。

モールドの内部からガスを取り除くために、減圧または真空を用いることにより発泡工程を改善することも提案されている。たとえば米国特許第３，９７０，７３２号明細書、独国特許出願公開第４３２７８３２号明細書および欧州特許出願公開第９５４０２５号明細書では、成形プラスチック品用の装置における真空または減圧の簡単な使用が記載される。

一方で、大気圧の簡単な減圧または空気の簡単な吸引は、モールドの内部で発生するガスを取り除くのに役立ち、フォームの一定の分配を促進するが、こうして完了する場合、高い反応度を有するポリウレタン混合物により家庭用のまたは複雑な構造を有する冷蔵庫キャビネットおよび冷凍庫を発泡するのには適さない。事実、冷蔵庫キャビネットの側壁を形成する二半殻内に比較的減圧した真空度を生成すると、側壁二半殻を変形させ内側へ湾曲させる傾向がある。キャビネットの壁内にスペーサや押し手段を使用することは、問題を完全に解決しないばかりか、製造工程をさらに複雑にする。

結果として、冷蔵庫キャビネットを発泡する設備内でサイクル時間を削減し、同時に高い反応性により特徴付けられる高速ポリウレタン剤の使用を可能とする技術的に実現可能な新規の解決策を発見することが必要となる。

発明の目的

本発明の主要な目的は、冷蔵庫キャビネット、ドアなどの真空発泡方法を提供して、製造工程を改善し同時に発泡およびキャビネットの空壁の完全な充填を比較的短い時間で可能とする一方で、発泡工程中にキャビネットの内部および外部を均衡圧力状態に維持することにある。

さらに本発明の目的は、冷蔵庫キャビネットを発泡する方法および装置を提供し、高い反応性を具備するポリウレタン混合物を使用するのに特に適した方法および装置を提供することにある。

さらにその範囲には、前述のように、治具自体または全システムを実質的に変更することなく通常の発泡治具を用いることができる発泡方法を提供することがある。

発明の簡単な説明

以上の目的は、請求項１に記載の冷蔵庫キャビネットを発泡する方法、および請求項７に記載の装置により達成することができる。

一般的に、本発明によれば上述の目的は、化学的に反応する混合物をキャビネットの空壁に供給しポリウレタンフォームを形成することで、発泡治具内において冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法により達成され、その方法は以下の工程により特徴付けられる。すなわち、
真空槽を提供する工程と、
発泡治具とキャビネットを前記真空槽内に取り囲む工程と、
真空槽を真空源に接続する工程と、
管理された状態の真空を真空槽およびキャビネット内に維持し、一時的に発泡ポリウレタンを発泡工程中に増加させ、当該キャビネットの空壁に充填することを可能とする工程により特徴付けられる。

最も可能な発泡状態および真空度または低気圧は、ポリウレタン剤および発泡すべき冷蔵庫キャビネットの種類に関する適切な予備試験により検出する必要がある。たとえば、現在使用中のポリウレタン剤と比較して２０÷２５％短い重合時間を有する高速ポリウレタン剤を用いる場合、６００から９００ミリバールの真空度で、たとえばフォームの最終密度、熱伝導率、発泡剤および／または反応水の種類および品質などの他の処理パラメーターと同一条件の下に処理することが適切である。

一般に、本明細書の目的のために検討する応用例に関して、高速反応ポリウレタン混合物という用語は、４０−４５秒以下のゲル化時間、および３００秒未満の重合時間で、８０ミリメートル以上のフォームの厚さとなる混合物を意味する。

冷蔵庫キャビネットなどの発泡の際に真空を使用することにより、上述のように高速反応ポリウレタン混合物の使用を可能とするだけでなく、作業サイクル時間をかなり削減し、フォームの拡張中、特にキャビネットおよび複雑な構造のモールドにフォームを分配するのを改善する助けとなる。

本発明に記載する方法および装置の以上のおよび更なる特徴は、図面に言及して以下説明することによって、より明らかとなる。

発明の詳細な説明

図１は、本発明の一つの可能な実施形態による真空状態下の冷蔵庫キャビネット用発泡装置を示す。

図に示すように、より一般的な形で、当該装置は、冷蔵庫キャビネット１３を予熱する予熱ステーション１１を含み、当該予熱ステーション１１は発泡ステーション１０に軸方向に並び、受け取りステーション１２がその後に続き、そこから発泡されたキャビネットが最終発泡硬化領域へと運搬される。

冷蔵庫キャビネット１３は、予熱ステーション１１から発泡ステーション１０へ、そして発泡ステーション１０から受け取りステーション１２へと適切な方法で移動することができる。たとえば、図に示すように、両側でキャビネット１３を保持することのできる吸引カップなどの保持手段１５を設けた一つ以上の台車１４の使用を検討することが可能である。台車１４は、適切に制御されて作業ステーション１１、１０、１２間に長手方向に延在する案内レール１６に沿って走る。

予熱ステーション１１および受け取りステーション１２は、完全に従来型でもよい。たとえば、予熱ステーション１１はローラーテーブル１７を設けて個別のキャビネット１３を支持し、キャビネット１３を一つ以上の加熱ユニット１８により加熱することができる。

同様に、発泡されたキャビネットの受け取りステーション１２は、一つ以上のローラーテーブル１９を含み、その上に発泡されたキャビネットが降ろされて適宜発泡硬化領域（図示せず）へと運搬される。

冷蔵庫キャビネットは、図４の詳細図において概略的に示されており、実質的には、折れ端部２０’、２１’を具備する外部殻２０および内部殻２１を含む。空隙２２が二つの殻の間の壁内に形成されて、その中に化学的に反応する混合物が射出される必要があり、たとえば、ポリオールおよびイソシアネートの混合物が射出され、ポリウレタンフォーム２３を形成してキャビネット壁の空隙２２に完全に充填することを可能とする。

二つの殻２０および２１はプラスチックシート材料または薄い金属シートから熱成形されることにより成形されるので、真空状態に置かれると、湾曲し内側に曲がる傾向がある。

本発明によれば、冷蔵庫キャビネットの真空発泡は、ポリウレタン混合物の射出および発泡工程中に、全壁に充填するまでキャビネットの空壁の内部および外部の間に圧力をかけ、または部分的真空状態を生成し維持することにより実行されることができる。

これは、キャビネット１３を備えた発泡治具を真空槽２５内に取り囲むことにより達成することができる（図３）。この真空槽２５は、開口し、かつきつく閉鎖するよう適切に構成されており、冷蔵庫キャビネット１３の導入および除去、および一定の真空度を作り出すことを可能とする。

真空槽２５は、どのような方法でも製造することができる。図１、２および３に示す実施形態では、真空槽は上部壁および側壁を具備する上部ベル２６と底部キャップ２７とを含む。ベル２６は固定されるが、キャップは真空槽の下部位置または開口位置と上部位置または閉鎖位置の間で垂直移動することができる。

より正確には例で示すように、発泡ステーション１０は、フレーム３０を含み、そこにプレート３１が固定されて、発泡治具の一部を形成するプラグ部材を支持し、プラグ部材は、冷蔵庫の種類に応じて、単一プラグ部材または図の場合ではプラグ部材３２Ａおよび３２Ｂを配置する二側面から構成することができ、冷蔵庫キャビネット１３の対応区画１３Ａ、１３Ｂの内部面と一致するように構成する。

複数の垂直スタンド３３がフレーム３０から吊り下げられ、接続連結具３４により発泡治具の側盤３５を支持し、側盤３５は、プラグ部材３２Ａおよび３２Ｂと共に冷蔵庫壁の内部面で拡張するフォームの推力に対応する。実施例において発泡治具は、底部盤３６を含んでキャビネット１３を支持する。

底部盤３６は、図１および２に示す最下位置と図３に示す最上位置の間で中間作動位置を介して垂直に移動するテーブル３７により支持され、運搬台車１４Ａおよび１４Ｂにより冷蔵庫キャビネット１３の取り付けおよび取り外しを可能とする。

テーブル３７の上下運動は、あらゆる方法により達成することができる。たとえば、水圧シリンダーや、図３で概略的に示す、電動機で作動するラック・ピニオン機器３８、３８’により達成することができる。

図において参照番号４０は、反応する化学成分用の高圧混合ヘッドを示し、化学成分は混合され冷蔵庫キャビネット壁の空洞内に射出され、ポリウレタンフォームを形成する必要がある。最後に、参照番号４３は、図３に示す混合物の射出およびポリウレタンフォームの拡張中に、治具の側盤３５に連結する底部盤３６を保持するよう設計された留め金具を示す。

前述のように、また図５のフロー図に言及してより詳細に示すように、ポリウレタン混合物の射出工程および発泡工程は、部分真空下で均衡真空度を生成し維持することにより行う。たとえば、冷蔵庫キャビネットの外部殻２０および内部殻２１の間の壁の空隙において６００から９００ミリバールの均衡真空度を維持し、発泡治具およびキャビネットを収容する閉鎖環境において行う。

この点に関連して、冷蔵庫キャビネット１３を備えた発泡治具は、下方に開口し装置のフレーム３０に適切に固定される上部ベル２６と、可動テーブル３７に固定される底部キャップ２７とを含む真空槽２５内で取り囲まれる。

ベル２６とキャップ２７の側壁は、適切に形成されおよび／または密封手段を設けた周縁部を具備して、底部キャップ２７の上昇状態において必要な真空密封を確保するようにし、真空槽２５を閉鎖する。最後に、図の参照番号４１は、制御バルブ４２によりベル２６に連結するポンプまたは真空源を示す。制御手段は、バルブ装置および真空源に作動的に連結されて真空均衡状態を感知し、真空槽内に発泡治具内のキャビネットの内部および外部へと供給する。

具体的な場合として、真空槽２５は、上部ベルと、槽２５を開口する下部位置と上昇しきつく閉鎖する位置との間で移動可能な底部キャップを含む。しかしながら本発明の範囲において、冷蔵庫キャビネットを備えた発泡治具を含む真空装置には、望ましい範囲を達成するのに適していれば、例示したものと比較して異なる形状や異なる動作をするものも含まれる。

冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法および装置の動作を、前図および図５のフロー図に言及して、以下でより詳細に説明する。

発泡する冷蔵庫キャビネット１３は、最初に予熱炉１１に導入され、続くポリウレタン混合物の発泡に必要な所定の温度にするのに必要な時間留め置かれる（工程Ｓ１）。

既に発泡された前のキャビネットが発泡ステーション１０から取り除かれたとすれば、これらの条件下では、発泡治具の底部盤３６を備えた可動テーブル３７は図１および図２の連続線により示される最下位置となる。

冷蔵庫キャビネット１３が望ましい温度に加熱されると、台車１４Ａは発泡ステーション１０にキャビネット１３を運搬し（工程Ｓ２）、発泡治具のプラグ手段３２Ａ、３２Ｂと並列状態になるように盤３６の上方にキャビネット１３を休止させる。ここで、図２の破線で示すようにテーブル３７は中間位置に上昇し、一方で台車１４Ａは盤３６上にキャビネット１３を置く。

台車１４Ａは炉１１内に再度移動した後、全装置の作業を制御する電子制御ユニットは、図３の上部位置で盤３６およびキャビネット１３を備えたテーブル３７を上昇させるように作動する。

これらの条件で、プラグ手段３２Ａ、３２Ｂはキャビネット１３の内部にあり、一方で発泡治具の四つの側盤３５は、それ自体としては既知の方法で、キャビネット１３の側壁外部面に対して移動する。

同時に、発泡治具の底部盤３６は、止め金具４３により治具の側盤３５に連結される。真空槽２５は順に密閉され（工程Ｓ３）、キャップ２７の周縁部は上部ベル２６の周縁部と接触する。

ここで槽２５は、ポリウレタン混合物を冷蔵庫キャビネット１３の壁の空隙２２に供給する（工程Ｓ’５）前に、真空ポンプ４１に接続することができ、またはその代わりに、ポリウレタン混合物を供給するのと同時にまたはその直後に槽２５内に真空を発生させることができる（工程Ｓ５）。真空を生成する時間の選択は、具体的処理要求に左右され、適切な試験によりそれぞれの時間を決定しうる。

ポリウレタン混合物の供給工程が完了するや否や、かつ望ましい真空度に達成した後、フォームの完全な拡張およびキャビネット１３の空壁に充填することを可能とするのに十分な所定の時間、真空が維持される（工程Ｓ６）。

当該フォームの拡張工程が完了した後、かつ必要であれば、大気圧に耐えて変形を回避するのに十分な所定の硬度を得た後に、盤３６および発泡された冷蔵庫を備えた可動テーブル３７を下降させることにより真空槽を開口し（工程Ｓ７）、図１の中間位置において再び休止させる。

ここで台車１４Ｂは、発泡ステーション１０に入り、発泡されたキャビネット１３を保持して上昇させたままにし、一方で盤３６を備えた可動テーブル３７は完全に下降し、それによってキャビネットを受け取りステーション１２のテーブル１９上に移動させて置くことができ（工程Ｓ８）、その後発泡硬化工程を完了させる領域へと運搬する。

一時的に、発泡された他のキャビネット１３は、炉１１内に導入されて予熱され、その結果、前述のように発泡ステーション１０の方に移動する準備ができる。

以上に述べたことおよび添付図面に示したことから、本発明は冷蔵庫キャビネットなどの真空発泡方法および装置に関し、非常に反応のよいポリウレタン剤を用いることによりフォームの拡張を促進および制御することを可能とし、同時に従来技術と比較して割合短い時間で冷蔵庫壁の完全な充填を確保することは明らかである。

前述の方法によれば、冷蔵庫キャビネットの発泡の際に真空を用いることにより、非常に反応のよいポリウレタン混合物の使用を可能とし、作業サイクル時間を削減し、充填速度とフォームの十分な分配との間の適切な均衡を検出し、従来の技術では達成することが困難であったことを可能とする。

以上説明し添付図面に示したことは、純粋に例として挙げられ、本発明に係る方法および発泡装置の一般的特徴を示すための優位な実施形態の一つに過ぎない。

それゆえ、当該方法および装置自体について、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、他の改良または変更をすることができる。

本発明に係る発泡装置の側面図を示す。図１の線２−２に沿って切った、下部位置にある発泡治具の可動底部盤と開口状態の真空槽の拡大断面図を示す。上部位置における可動底部盤と閉鎖状態の真空槽の図２と同じ断面図を示す。冷蔵庫キャビネットの空壁の拡大詳細図を示す。本発明に係る発泡方法のフロー図を示す。

Claims

化学的に反応する混合物をキャビネット（１３）の空壁に供給し、ポリウレタンフォームを形成することにより、発泡治具（３５）内で冷蔵庫キャビネット（１３）を真空発泡する方法において、
真空槽（２５）を提供する工程と、
発泡治具（３５）とキャビネット（１３）を前記真空槽（２５）内に取り囲む工程と、
真空槽（２５）を真空源（４１）に接続する工程と、
管理された状態の真空を真空槽（２５）およびキャビネット（１３）内に維持し、一時的に発泡ポリウレタンを発泡工程中に増加させ、キャビネット（１３）の空壁に充填することを可能とする工程により特徴付けられる方法。
反応する混合物をキャビネット壁（１３）内に供給する前に、真空度を真空槽（２５）および発泡治具（３５）内に生成することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法。
反応する混合物をキャビネット壁（１３）内に供給する間に、真空度を真空槽（２５）および発泡治具（３５）内に生成することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法。
反応する混合物をキャビネット壁（１３）内に供給した直後に、真空度を真空槽（２５）および発泡治具（３５）内に生成することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法。
６００から９００ミリバールの真空度を生成することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する方法。
４０秒以下のゲル化時間を有するポリウレタン混合物を供給することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫キャビネット（１３）を真空発泡する方法。
発泡する冷蔵庫キャビネット（１３）を収容するための発泡治具（３５）と、化学的に反応するポリウレタン混合物をキャビネット（１３）の空壁内に供給する手段（４０）とを含む冷蔵庫キャビネットを真空発泡する装置において、発泡治具（３５）を取り囲む真空槽（２５）と、前記真空槽（２５）を真空源（４１）と制御手段とに接続し、キャビネット壁（１３）の発泡中に発泡治具（３５）内のキャビネット（１３）の内側および外側で真空均衡状態を真空槽（２５）に提供するバルブ手段（４２）とを含むことを特徴とする装置。
真空槽（２５）は、上部ベル状部材（２６）と底部キャップ状部材（２７）とを含み、前記ベル状部材およびキャップ状部材（２６；２７）の一つは支持フレームに固定され、前記ベル状部材とキャップ状部材（２６；２７）の他の一つは上部位置と下部位置の間に移動可能に支持されて、真空槽（２５）をそれぞれ閉鎖し開口するようにし、かつ制御手段（３７、３８、３９）を含んで前記ベル状およびキャップ状手段（２６；２７）の他の一つを移動させて冷蔵庫キャビネット（１３）の導入および取り外しを可能とすることを特徴とする請求項７に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する装置。
キャビネット（１３）用の予熱ステーション（１１）と、真空槽（２５）を含む発泡ステーション（１０）と、発泡されたキャビネット用の受け取りステーション（１２）と、予熱ステーション（１１）から発泡ステーション（１０）へと真空槽（２５）内へ予熱されたキャビネット（１３）を移動させ、発泡ステーション（１０）から受け取りステーション（１２）へと発泡されたキャビネット（１３）をそれぞれ移動させる手段（１４Ａ；１４Ｂ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫キャビネット（１３）を真空発泡する装置。
冷蔵庫キャビネット（１３）を移動させる手段は、第一および第二台車（１４Ａ；１４Ｂ）を含み、各台車はキャビネット（１３）のための保持手段（１５）を設け、前記台車（１４Ａ；１４Ｂ）は、中間発泡ステーション（１０）を介して予熱ステーション（１１）と受け取りステーション（１２）との間に延在する案内レール（１６）に沿って移動可能であることを特徴とする請求項９に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する装置。
真空槽（２５）のキャップ状手段（２７）のための支持テーブル（３７）を移動させるリフト手段（３８、３８’）を含み、かつ真空槽（２５）を開口する最下位置と、真空槽（２５）を閉鎖する最上位置と、真空槽（２５）内部で冷蔵庫キャビネット（１３）の取り付けおよび取り外しをするための中間作動位置の間に治具（３５）の底部盤（３６）を含むことを特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫キャビネットを真空発泡する装置。