JP2009066761A - 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その製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】下面材近傍のガラス繊維密度を容易に低下させることができ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を提供する。
【解決手段】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１Ｌを供給する下面材供給工程、ガラス繊維マット６を下面材１Ｌ上に供給するガラス繊維マット供給工程、下面材１Ｌ上に発泡原液組成物Ａを供給する原液供給工程、発泡原液組成物Ａ上に上面材１Ｕを供給する上面材供給工程、この上面材供給工程後、上面材１Ｕの上方からニップローラー８により押圧力を付与させつつ、発泡原液組成物Ａを反応・発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームＢとする発泡工程とを有し、発泡工程において、下面材１Ｌの下方に設置される下面材支持台４上に、下面材１Ｌを部分的に上方に持ち上げるための複数の棒状の持ち上げ部材１１が下面材１Ｌの搬送方向に沿って配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は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その製造装置に関し、詳しくは、超低温用断熱パネル、とりわけＬＮＧ、液化ヘリウム、液化窒素などの沸点の低い物質、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とこの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設備に関する。

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（以下、「ＲＰＵＦ」と略する場合がある）は、一般的に、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して含浸し、ついで上面材を供給した後、ニップローラーにてニッピングを行い、上記発泡原液組成物を反応させ、発泡させる方法により製造される。

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）。この特許文献１には、ガラス繊維マットの幅方向端部を発泡の進行に応じて持ち上げ、ガラス繊維強化硬質ウレタンフォームの幅方向端部近傍のガラス繊維密度の不均一を低減する技術が開示されている。

また、下面材上に載置された複数枚のガラス繊維マットの上から発泡原液組成物を供給して含浸し、発泡原液組成物を発泡・硬化させるので、下面材近傍はガラス繊維密度が高くなりやすい。一般に、発泡・硬化させたガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームは、ガラス繊維マットの含浸及び密度が一定化しにくいため、最終的には上下端部及び幅方向端部を平滑にカットすることで製品としている。その結果、下面材近傍の高密度のガラス繊維は廃棄されることとなり、無駄が多くなっている。

特開２００１−１５０５５８号公報

特許文献１の技術によれば、幅方向端部近傍のガラス繊維密度の均一性を高くすることが可能である。また、ガラス繊維マットの幅方向端部を持ち上げることで、ガラス繊維マットの幅方向全体を持ち上げることができる可能性もある。しかしながら、特許文献１は、複数のクリップでガラス繊維マットの端部を把持し、発泡の進行に応じて持ち上げるものであり、装置も複雑となり、また、発泡の進行に合わせて持ち上げる制御も難しい。

したがって、本発明は、下面材近傍のガラス繊維密度を容易に低下させることができ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並びにガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明に係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は、
下面材を供給する下面材供給工程、
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、
この上面材供給工程後、前記上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、前記発泡原液組成物を反応・発泡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とを有し、
前記発泡工程において、前記下面材の下方に設置される下面材支持台上に、前記下面材を部分的に上方に持ち上げるための複数の棒状の持ち上げ部材が前記下面材の搬送方向に沿って配置されていることを特徴とするものである。

この構成によ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による作用・効果を説明する。この構成によると、下面材と上面材との間にガラス繊維マットと発泡原液組成物を挟み込んだサンドイッチ状の構造体を、上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、発泡原液組成物を反応・発泡させ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。

この発泡工程において、下面材を支持するために下方に設置された下面材支持台上には、複数の棒状の持ち上げ部材が下面材の搬送方向に沿って配置されている。上流側から下面材支持台上に搬送されるサンドイッチ状の構造体は、持ち上げ部材によって下面材支持台から持ち上げられる。しかし、ガラス繊維マットを含浸した発泡原液組成物は、重力により下方に溜まりやすく、持ち上げ部材によって支持されていない箇所の下面材は、発泡原液組成物により押し下げられることとなり、下面材は部分的に持ち上げられている状態となる。その結果、持ち上げ部材間では、ガラス繊維マットと下面材との間に発泡原液組成物が溜まった領域が生じる。上記発泡工程において、サンドイッチ状の構造体は、発泡原液組成物の発泡とともに厚さを増加してガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームが形成されるが、この領域内に溜まった発泡原液組成物はガラス繊維マットを下方から押し上げるので、下面材近傍のガラス繊維の密度を低下させることができる。これにより、下面材から少し上方で平滑にカットして最終製品とする場合において、廃棄される下面材近傍のガラス繊維を減少させることができる。

本発明に係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において、
前記持ち上げ部材の上流側端部は、前記発泡原液組成物が供給される位置と、前記押圧手段により押圧力を付与される位置との間に配置されることが好ましい。

原液供給工程において発泡原液組成物が下面材上に供給されると、発泡原液組成物は徐々に反応・発泡を開始する。その後、発泡工程において、上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、発泡原液組成物を反応・発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成する。そのため、持ち上げ部材の上流側端部が、発泡原液組成物が供給される位置と、押圧手段により押圧力を付与される位置との間に配置されることにより、出来る限り早い段階で持ち上げ部材により下面材を持ち上げることができる。この構成により、上記のようにガラス繊維マットと下面材との間の領域内に溜まった発泡原液組成物がガラス繊維マットをより確実に押し上げることができる。

本発明に係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において、
前記持ち上げ部材の上流側端部は、下流側より上流側が低い傾斜面を備えることが好ましい。

この構成によれば、持ち上げ部材の上を下面材が通過する際にも抵抗となりにくい。また、紙面材などの破れやすい下面材が、持ち上げ部材の上流側端部に引っ掛かって破れることも少なくなる。

本発明に係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において、
前記複数の持ち上げ部材は、前記下面材支持台上の幅方向に所定の間隔で平行に並べて配置されていることが好ましい。

複数の持ち上げ部材が下面材支持台上の幅方向に所定の間隔で平行に並べて配置されていることで、ガラス繊維マットと下面材との間に溜まった発泡原液組成物が発泡してガラス繊維マットを下方から押し上げる際に、幅方向全体をより均一に押し上げるようになる。これにより、幅方向のガラス繊維密度をより均一にすることができる。

上記課題を解決するため本発明に係るガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造設備は、
下面材を供給する下面材供給装置、
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装置、
前記下面材上に発泡原液組成物を供給する原液供給装置、
前記発泡原液組成物上に上面材を供給する上面材供給装置、
この供給された上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、前記発泡原液組成物を反応・発泡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装置を有し、
前記発泡装置は、前記下面材の下方に設置される下面材支持台上に、前記下面材を部分的に上方に持ち上げるための複数の棒状の持ち上げ部材を前記下面材の搬送方向に沿って備えるものである。

この構成によるガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの製造設備による作用・効果は既に述べた通りである。すなわち、下面材近傍のガラス繊維の密度を低下させることができ、下面材から少し上方で平滑にカットして最終製品とする場合において、廃棄される下面材近傍のガラス繊維を減少させることができる。

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撓性面材が使用され、ガラス繊維マットは３層供給されている。

下面材１Ｌを、下面材供給装置２Ｌからコンベア３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）、発泡機のミキシングヘッド７（原液供給装置に相当）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Ａ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１Ｕを上面材供給装置２Ｕから連続的に供給して（上面材供給工程）サンドイッチ状構造体とする。このサンドイッチ状構造体を、上面材１Ｕの上方からニップローラー８（押圧手段に相当）により押圧力を付与させつつ、下面材支持台４上を搬送し、コンベア９を備えた加熱オーブン１０（発泡装置）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。

硬質ポリウレタンフォームは、公知の低温断熱性能に優れた硬質ポリウレタンフォーム原液を使用して形成される。硬質ポリウレタンフォーム原液は、活性水素含有化合物、発泡剤、触媒等を含有する成分（ポリオール成分）と、ポリイソシアネート化合物を主成分とする成分（イソシアネート成分）を使用し、発泡機を使用してポリオール成分とイソシアネート成分とを混合して発泡原液組成物としてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの成形に供される。

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５（５ａ，５ｂ，５ｃ）にてほぐしが行われる。

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２〜７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、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、面材は最終的に廃棄されるので安価な面材を使用することが好ましい。また、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、クラフト紙等の紙面材の使用が最も好適である。

＜下面材支持台の構成＞
下面材支持台４上であって、ミキシングヘッド７の下流側、かつ、コンベア９の上流側には、複数の持ち上げ部材１１が下面材１Ｌの搬送方向に沿って配置される。図２は、下面材支持台４を上流側から見た斜視図である。図２のように、持ち上げ部材１１は、下面材支持台４上の幅方向に所定の間隔で平行に並べて配置される。また、持ち上げ部材１１は、図１のように、持ち上げ部材１１の上流側端部１１ａが、ミキシングヘッド７とニップローラー８との間に位置するように配置される。また、持ち上げ部材１１の下流側端部はコンベア９の前に配置されており、持ち上げ部材１１の長さは約１０００ｍｍとなっている。なお、本実施形態においては、持ち上げ部材１１は、１辺の長さが５ｍｍの正方形断面をした木製の角材であって、各角材間の間隔は５０ｍｍとしている。木製の角材は、市販のものを使用できるので、持ち上げ部材１１を形成するのも容易である。

また、持ち上げ部材１１の上流側端部１１ａは、図２のように、上流側より下流側が高くなる傾斜面１１ｂを備えており、傾斜面１１ｂが持ち上げ部材１１の上面と繋がる位置には、丸み１１ｃを付けている。また、上流側端部１１ａの最先端は下面材支持台４の表面と繋がっているので、下面材１Ｌが上流側端部１１ａに引っ掛かって破れることもない。さらに、本実施形態では、傾斜面１１ｂは、上流側端部１１ａを斜めに切断しただけの構成となっているが、この切断面の角に丸みを持たせるようにしてもよい。つまり、持ち上げ部材１１の上流側端部１１ａを上流側から見た断面が半円状となるようにしてもよい。

＜持ち上げ部材の効果＞
持ち上げ部材１１の効果について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、ニップローラー８により上方から押圧されたサンドイッチ状構造体の断面図を示す。図３（ｂ）は、加熱オーブン１０に送られる直前のサンドイッチ状構造体の断面図を示す。

図３（ａ）は、具体的には、上面材１Ｕが供給された直後のニップローラー８の位置であって、発泡原液組成物Ａの発泡はまだほとんど進行していない。上流側から下面材支持台４上に搬送されるサンドイッチ状構造体は、持ち上げ部材１１によって下面材支持台４から持ち上げられる。ガラス繊維マット６を含浸した発泡原液組成物Ａは、重力により下方に溜まりやすく、持ち上げ部材１１によって支持されていない箇所の下面材１Ｌは、発泡原液組成物Ａにより押し下げられる。その結果、持ち上げ部材１１間では、ガラス繊維マット６と下面材１Ｌとの間の領域１２に発泡原液組成物Ａが溜まる。

図３（ａ）の状態からサンドイッチ状構造体がさらに下流側に搬送されていくと、発泡原液組成物Ａの発泡が徐々に進行し、ガラス繊維マット６は、発泡原液組成物Ａの発泡とともに厚さを増加していく。そして、加熱オーブン１０に送られる直前では、図３（ｂ）のように、領域１２内に溜まった発泡原液組成物Ａは発泡しながら、下面材１Ｌは下方へ押し下げられ、一方でガラス繊維マット６は上方へ押し上げた状態となる。これにより、下面材１Ｌ近傍のガラス繊維の密度を低下させることができ、下面材１Ｌから少し上方で平滑にカットして最終製品とする場合においても、廃棄される下面材１Ｌ近傍のガラス繊維を減少させることができる。

＜別実施形態＞
本実施形態においては、下面材１Ｌから約２０ｍｍの位置でカットし最終製品とするように構成した。そのため、ガラス繊維マット６を下面材１Ｌから約２０ｍｍ押し上げることができるように、持ち上げ部材１１の高さは５ｍｍとした。しかし、持ち上げ部材１１の高さは、発泡原液組成物Ａの粘度や反応性、ガラス繊維マット６の種類や厚み、またはラインスピードなどによって適宜調節される。ただし、３ｍｍ以下ではガラス繊維マット６を押し上げる効果がなく、１０ｍｍ以上では上面材１Ｕ側の平滑度が失われる。

また、本実施形態においては、持ち上げ部材１１の長さは約１０００ｍｍとしているが、この長さも発泡原液組成物Ａの粘度や反応性、ガラス繊維マット６の種類や厚み、またはラインスピードなどによって適宜調節される。

さらに、本実施形態においては、持ち上げ部材１１として木製の角材を使用したが、材料は、金属、プラスチックなどであってもよい。また、その断面形状は丸状、台形状などであってもよい。

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 下面材支持台の構成を示す斜視図 持ち上げ部材の効果を示す図

符号の説明

Ａ 発泡原液組成物
Ｂ ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム
１Ｌ 下面材
１Ｕ 上面材
２Ｌ 下面材供給装置
２Ｕ 上面材供給装置
４ 下面材支持台
６ ガラス繊維マット
７ ミキシングヘッド
８ ニップローラー
９ コンベア
１０ 加熱オーブン
１１ 持ち上げ部材
１１ａ 上流側端部
１１ｂ 傾斜面
１２ 領域

Claims (4)

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、
   この上面材供給工程後、前記上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、前記発泡原液組成物を反応・発泡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とを有し、
   前記発泡工程において、前記下面材の下方に設置される下面材支持台上に、前記下面材を部分的に上方に持ち上げるための複数の棒状の持ち上げ部材が前記下面材の搬送方向に沿って配置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. 前記持ち上げ部材の上流側端部は、前記発泡原液組成物が供給される位置と、前記押圧手段により押圧力を付与される位置との間に配置され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. 前記持ち上げ部材の上流側端部は、下流側より上流側が低い傾斜面を備え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. ガラス繊維を含む硬質ポリウレタンフォームの製造設備であって、
   下面材を供給する下面材供給装置、
   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装置、
   前記下面材上に発泡原液組成物を供給する原液供給装置、
   前記発泡原液組成物上に上面材を供給する上面材供給装置、
   この供給された上面材の上方から押圧手段により押圧力を付与させつつ、前記発泡原液組成物を反応・発泡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装置を有し、
   前記発泡装置は、前記下面材の下方に設置される下面材支持台上に、前記下面材を部分的に上方に持ち上げるための複数の棒状の持ち上げ部材を前記下面材の搬送方向に沿って備え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設備。

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