JP2011510841A - スラブストック発泡体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、スラブストック発泡体の製造方法に関するものであり、下側が開いている容器を、発泡ボックスの底部に配置し、上記容器を、反応成分で満たし、その後、取り除いている。使用される容器において、その水平断面外形は、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起３によって、表されている。本発明は、更に、スラブストック発泡体の不連続な製造のための装置であり、発泡ボックスと、発泡ボックス内に配置される蓋１１と、を備えている。蓋１１は、容器の水平断面外形に一致する開口部１２を、備えており、その水平断面外形は、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起３によって、表されている。その容器は、「ゴールデンバケット」として特徴付けられる。

Description

本発明は、スラブストック発泡体の、製造方法及び製造装置に、関するものであり、下側が開いている容器を、発泡ボックスの底部に配置し、その容器を、発泡体形成反応成分で満たし、その後、取り除くようにするものである。

スラブストック発泡体、例えば、ポリウレタン発泡体を、製造するための、不連続の工程において、通常、反応混合物は、コンテナの底部に供給される。反応混合物は、発泡し、発泡する間に膨張し、コンテナによってもたらされた体積を占める。コンテナは、しばしば、発泡ボックスと言われ、その工程は、不連続ボックス発泡と言われる。

反応混合物が、スラブストック発泡体の製造直前に、混合ヘッド内に準備されて、コンテナの底部に供給されると、供給の初めと終わりとの間に、一定の時間が経過する。この時間の間、反応混合物は、既に、コンテナの底部を流れており、発泡体の形成下で反応する。結果として、異なる年齢及び異なる反応経過の領域が、最終生成物中に存在することとなる。しかしながら、この特性の変化、例えば発泡密度の変化は、得られたスラブストック発泡体の更なる処理にとって、望ましくない。

発泡ボックスの底部に、より均一な反応混合物を供給するために、底の無い容器に反応混合物を準備し、それを混合し、且つ、この容器を取り除くことが、提案されている。この処理法は、「ゴールデンバケット（golden bucket）」として、公知である。

これに関して、独国特許出願公開第２９０１１７７号明細書は、スラブストック発泡体の不連続な製造のための装置を、開示しており、それにおいては、成分供給ラインと攪拌器とを備えた混合手段が、橋状フレームにおいて垂直に可動に、設けられている。混合容器として、混合手段は、底の無いシリンダーバレルを特徴としており、そのシリンダーバレルは、ヘッドプレートに配置されており、且つ、混合手段の下に置かれる発泡ボックスの底部に、配置できる。これらの装置において、混合チャンバーとして機能する、底の無いシリンダーバレルは、反応成分の供給前に、発泡ボックスの底部へ下降する。混合終了後、底の無いシリンダーバレルを備えた混合手段は、上方へ上昇する。そして、混合された反応成分は、発泡ボックスの底部を流れる。

米国特許第２，６４９，６２０号明細書は、スラブストック発泡体の製造方法を開示しており、その方法は、成形パンの底部から比較的小さい領域を限定し、且つ、それ故に分解可能な混合容器を形成するために、成形パンの底部において、連続した硬い直立した側壁を配置する工程を、備えている。

更にここでは、形成された混合容器は、反応混合物で満たされ、その後、上方へ取り除かれる。混合容器は、全体として、円筒形状を有している。

独国特許出願公開第２９０１１７７号明細書 米国特許第２，６４９，６２０号明細書

上記円筒形状の混合容器において、反応混合物は、容器が上昇した後、発泡ボックスの底部で、放射状に広がる。通常、混合容器は、発泡ボックスの中心部に配置されている。製造時に見られるように、発泡ボックス自体が、円形の断面を有さず、むしろ矩形の断面を有している場合、反応混合物の波面は、発泡ボックスの長辺に、最初に到達する。この長辺は、底部の中心に対し、最短距離を有する面である。その後、波面は、短辺に到達し、最後に発泡ボックスの角部に到達する。波面が側壁に達したとき、反応混合物は、上方向にのみ膨張する。これは、層形成効果を引き起こし、また、発泡反応混合物によって、側壁近く更には内部まで、材料の圧縮を引き起こす。反応混合物の波面は、異なる時間で、発泡ボックスの側壁へ到達するため、最終発泡体の最終的な不均一が、明らかになる。これらは、特に密度変化の形で現れる。

反応混合物の粘度によって、反応開始後における温度及び発泡の進行、更に流動体の動的現象が、混合物が流れる間に観察できる。波面は、早くに発泡ボックスの側面へ到達すると、部分的に反射する。反射波は、広がっていく反応混合物中において、他の波と重なり合う。また、混合容器からの反応混合物自体の流れも、波を生成する。要約すれば、望ましくない波の重なり合いによって、最終的な発泡体に不均一が存在することとなる。

上述から、得られる発泡体の密度の変動が低い、スラブストック発泡体を、製造する方法が、未だに必要であることが、明らかである。したがって、本発明は、そのような改良されたプロセスと、これに適した装置と、を提供することを目的としている。

本発明では、この目的は、次のようなスラブストック発泡体の製造方法によって達成している。その方法では、下側が開いている容器を、発泡ボックスの底部に配置し、その容器を、反応成分で満たし、その後、取り除いている。更に、使用される容器において、その水平断面外形は、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起によって、表すことができる。この形状によって、容器の除去後に広がる反応混合物の流動体波面は、発泡ボックスの幾何学的形状に、連続的に適合し、それ故、同時に、又は、従来形状の容器と比較して遅れること無く、発泡ボックスの壁及び角部に到達する。このことは、発泡反応終了後の発泡体において、均一製品特性、特に均一密度分布を、結果としてもたらす。また、容器は、反応混合物を受け入れるために、その上側において、完全に又は部分的に、開くことができる。

容器の形状と、特に、開いた下側の外形とは、容器の水平断面を考慮することにより、最も適切に表される。したがって、容器の描写は、この断面の外形の描写へと単純化される。その外形は、容器壁の位置を示している。その外形自体は、容器の内部からの突起を表す形成要素と、基礎体との、組み合わせ又は結合として、表すことができる。

例えば、突起は、円弧、楕円弧、又は、放物弧、の形状でもよい。突起は、基礎体の角部に設けられている。これは、突起が角部の領域に配置されており、且つ、それにより、角部が突起と一体になっていることを、意味している。

本発明の方法の実施形態では、基礎体は、４つの角部を備えており、隣接する角部は、凹線で連結されており、突起は、４つの角部の全てに設けられている。したがって、基礎体は、その側面が直線ではなく、むしろその内部に向かって湾曲している、四辺形で、表されている。この四辺形の角部は、突起と一体になっており、すなわち、突起に取り囲まれていることを意味している。変形した四辺形及び突起の、外形の結合が、結果的に、容器の水平断面となっている。

本発明の方法の他の実施形態では、基礎体は、４つの角部を備えており、隣接する角部は、凸線で結合されており、突起は、４つの角部の全てに設けられている。したがって、基礎体は、その側面が直線ではなく、むしろその内部から離れるように湾曲している、四辺形として、表されている。この四辺形の角部は、突起と一体になっており、すなわち、突起に取り囲まれていることを意味している。変形した四辺形及び突起の、外形の結合が、結果的に、容器の水平断面となっている。

本発明の方法の更に他の実施形態では、基礎体は、４つの角部を備えており、隣接する角部は、直線で結合されており、突起は、４つの角部の全てに設けられている。したがって、基礎体は、その側面が直線である四辺形として、表されている。対向面は、互いに平行にでき、隣接面は、互いに対し直角に配置できる。結果として、例えば、平行四辺形、矩形、又は四角形が、得られる。この四辺形の角部は、突起と一体になっており、すなわち、突起に取り囲まれていることを意味している。変形した四辺形及び突起の、外形の結合が、結果的に、容器の水平断面となっている。

基礎体が矩形である場合、基礎体の長辺と発泡ボックスの長辺とは、１：２〜１：５の長さ比を有している。また、その長さ比は、１：２．５〜１：４、又は、１：３〜１：３．５の範囲でもよい。

基礎体が矩形である場合、基礎体の短辺と発泡ボックスの短辺とは、１：２〜１：５の長さ比を有している。また、その長さ比は、１：２．５〜１：４、又は、１：３〜１：３．５の範囲でもよい。

基礎体が矩形である場合、突起は、円弧の一部でもよく、潜在（underlying）円の中心から矩形の対応する角部までの距離と、円弧の潜在半径とは、１：１０〜１：１の長さ比を有している。つまり、これは、矩形の角部からの円弧の突起の距離を表しており、中間構造要素として、使用される。上述の長さ比が例えば１：１０である場合、潜在円の中心は、その半径の１０％の距離を角部から移動したところであることを、意味している。長さ比の範囲は、１：５０〜１：１、又は、１：１０〜１：４０でもよい。

基礎体が矩形であり、且つ、突起が円弧の一部である場合、円弧の潜在半径と矩形の基礎体の辺とは、１：１〜１：１０、１：２〜１：８、又は、１：４〜１：６の長さ比を有している。これは、全外形に対して突起が占めている断面の比率を、表している。

本発明の方法の更なる実施形態では、スラブストック発泡体は、ポリウレタン発泡体であり、反応成分は、ポリオール成分及びイソシアン酸塩成分を、含んでいる。反応成分は、予め混合されて容器内に導入されてもよく、又は、ポリオール成分及びイソシアン酸塩成分は、容器内に別々に供給され、その後、例えば撹拌装置を用いて、混合されてもよい。

本発明の他の態様は、スラブストック発泡体の不連続な製造のための装置であって、発泡ボックスと、発泡ボックス内に配置される蓋と、を備えている。蓋は、容器の外形に一致する開口部を、備えている。容器の水平断面外形は、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起によって、表されている。本発明では、キャビティが蓋の下に作られるように、蓋は、発泡ボックスの底部において、その側壁によって、支持されている、と考えられる。このキャビティは、本発明の容器を使用することによって、反応混合物で満たされる。反応混合物は、発泡ボックスの底部全体に均一に拡がり、発泡し、その後、発泡進行の更なる過程において、蓋を上方へ押し上げる。

水平の蓋面を意味する蓋の、開口部は、容器を受け入れるようになっており、その容器は、上記記載の幾何学的形状を有することができる。装置は、特にポリウレタン発泡体の製造に適している。

本発明の方法のための容器の、水平断面外形を示す図である。 本発明の方法のための別の容器の、水平断面外形を示す図である。 本発明の方法のための別の容器の、水平断面外形を示す図である。 図３の容器の断面外形の幾何学的構造を示す図である。 図３の断面外形の更なる変形例を示す図である。 図３の断面外形の更なる変形例を示す図である。 図３の断面外形の更なる変形例を示す図である。 スラブストック発泡体を製造するための発泡ボックスを示す図である。 発泡ボックスを装填する時間的順序を示す図である。 発泡ボックスを装填する時間的順序を示す図である。 発泡ボックスを装填する時間的順序を示す図である。

本発明は、図面を参照して、以下に説明される。

図１は、本発明の方法において使用される容器の、水平断面外形を、示している。全体的に、容器は、長辺１と短辺２とを備えた、細長い断面形状を、有している。その外形の縁部には、円弧の一部と見なすことができる、湾曲した突起３が、存在している。この外形では、長辺１及び短辺２の外形は、両方とも凹形状であり、容器の内部に向かって湾曲していることを、意味している。

図２は、本発明の方法において使用される別の容器の、水平断面外形を、示している。全体的に、容器は、長辺１と短辺２とを備えた、細長い断面形状を、有している。その外形の縁部には、円弧の一部とみなすことができる、湾曲した突起３が、存在している。この外形では、長辺１及び短辺２の外形が、両方とも凸形状であり、容器の内部から離れるように湾曲していることを、意味している。

図３は、本発明の方法において使用される別の容器の、水平断面外形を、示している。全体的に、容器は、長辺１と短辺２とを備えた、細長い断面形状を、有している。その外形の縁部には、円弧の一部とみなすことができる、湾曲した突起３が、存在している。この外形では、長辺１及び短辺２の外形は、両方とも直線である。この外形すなわち容器側壁の直線部分１、２は、矩形の基礎体の残部と考えることができる。部分１、２が交差するまで延びている場合、矩形の基礎体は、幾何学的に得られる。同様に、湾曲した突起３は、円弧の一部と考えることができる。

理解を深めるために、図３ａは、図３の外形又は容器の側壁の、幾何学的構造を、示している。矩形の基礎体は、壁部１、２、４、５によって、形成されている。角部は、点６によって示されている。同時に、角部６は、円弧３、７によって形成される円の、中心である。円と矩形の基礎体とを結合する際に、破線部分が取り除かれて、図３の断面外形が残る。

図４は、本発明の方法のための容器の、水平断面の更なる変形例を、示している。図３とは対照的に、円弧突起３を形成する円の中心は、壁部１、２を備えた矩形の基礎体の外側に、位置している。

図５は、本発明の方法のための容器の、水平断面の更なる変形例を、示している。図３に示されるように、円弧突起３を形成する円の中心は、矩形の基礎体の角部に、位置している。しかしながら、円の直径は、矩形の短辺と厳密には同じ大きさであり、その結果、図３の壁部２はもはや見えない。

図６は、本発明の方法のための容器の、水平断面の更なる変形例を、示している。図３とは対照的に、円弧突起３を形成する円の中心は、壁部１、２を備えた矩形の基礎体の内部に、位置している。

図７は、スラブストック発泡体を製造するための発泡ボックスを、示している。発泡ボックスは、壁８、９を備えている。図に示されている第４の側壁８’は、ジョイント１０を介して、側方に開いている。蓋１１は、発泡ボックス内に配置されている。蓋１１は、キャビティが蓋１１の下に作られるように、発泡ボックスの底部において、その側壁によって、支持されている。このキャビティは、発泡体形成反応混合物を、充填できる。また、蓋１１は、容器を受け入れるようになっている開口部１２を、有している。開口部すなわち対応する容器の水平断面は、角部における湾曲した突起を特徴とする、矩形の基礎体によって、画定される。蓋１１の開口部１２が容器の形状に対応していることは、反応混合物に対する蓋の良好な密閉を達成できるので、利点である。

図８ａ〜図８ｃは、本発明の方法において、発泡ボックスの底部が、どのようにして反応混合物に充填されるかを、概略的に示している。発泡ボックスを上から直接的に見た透視図である。図８ａは、初期状態を示している。発泡ボックスは、長辺８、短辺９、及び底部１３によって、画定されている。容器は、発泡ボックスの中心部に配置されており、壁部１、２及び湾曲した突起３によって画定された、矩形の基礎体を、有している。容器は、発泡体形成反応混合物１４で、満たされている。

図８ｂでは、下側が開いた容器は、取り除かれている。したがって、反応混合物１４は、発泡ボックスの底部１３を流れる。容器の形状のために、反応混合物１４は、放射状には拡がらない。むしろ、原型の容器形状で開始する。反応混合物１４が拡がる過程において、その形態は、発泡ボックスの形状に、ますます対応していく。伝播する波面１５は、破線で示されている。

図８ｃは、容器を取り除いた後の状況を、示している。この時、反応混合物１４は、発泡ボックスの底部１３を、ほぼ完全に覆っている。波面１５からの、長辺８及び短辺９までの距離と、発泡ボックスの角部までの距離とが、僅かな違いでしかないことがわかる。波面１５は、壁８、９及びボックスの角部に、本質的には同時に到達する。

本発明は、スラブストック発泡体の製造方法に関するものとして、記載されている。なお、流動体が、可能な限り僅かな時間差で、対応する垂直領域に到達するように、流動体、特に粘性流動体及び／又は反応流動体を、領域に渡って分配することが重要である、という場合に、本発明に記載された容器を用いた方法を使用することは、本発明及びその均等物の範囲内である。

１ 断面外形の辺
２ 断面外形の辺
３ 突起
４ 断面外形の直線壁部
５ 断面外形の直線壁部
６ 矩形の基礎体の角部
７ 円弧
８ 発泡ボックスの辺
９ 発泡ボックスの辺
１０ ジョイント
１１ 蓋
１２ 開口部
１３ 発泡ボックスの底部
１４ 反応混合物
１５ 波面

Claims (10)

1. スラブストック発泡体の製造方法であって、
   下側が開いている容器を、発泡ボックスの底部に配置し、
   上記容器を、反応成分で満たし、その後、取り除くものであり、
   使用される容器において、その水平断面外形が、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起（３）によって、表されている、
   ことを特徴とする、製造方法。
2. 基礎体が、４つの角部を備えており、
   隣接する角部は、凹線で連結されており、
   突起（３）は、４つの角部の全てに設けられている、
   請求項１に記載の製造方法。
3. 基礎体が、４つの角部を備えており、
   隣接する角部は、凸線で連結されており、
   突起（３）は、４つの角部の全てに設けられている、
   請求項１に記載の製造方法。
4. 基礎体が、４つの角部を備えており、
   隣接する角部は、直線で連結されており、
   突起（３）は、４つの角部の全てに設けられている、
   請求項１に記載の製造方法。
5. 基礎体が矩形であり、
   基礎体の長辺と発泡ボックスの長辺とが、１：２〜１：５の長さ比を有している、
   請求項４に記載の製造方法。
6. 基礎体が矩形であり、
   基礎体の短辺と発泡ボックスの短辺とが、１：２〜１：５の長さ比を有している、
   請求項４に記載の製造方法。
7. 基礎体が矩形であり、
   突起（３）が、円弧の一部であり、
   潜在円の中心から矩形の対応する角部までの距離と、円弧の潜在半径とが、１：１０〜１：１の長さ比を有している、
   請求項４に記載の製造方法。
8. 基礎体が矩形であり、
   突起（３）が、円弧の一部であり、
   円弧の潜在半径と、矩形の基礎体の辺とが、１：１〜１：１０の長さ比を有している、
   請求項４に記載の製造方法。
9. スラブストック発泡体が、ポリウレタン発泡体であり、
   反応成分が、ポリオール成分及びイソシアン酸塩成分を、含んでいる、
   請求項１に記載の製造方法。
10. スラブストック発泡体の不連続な製造のための装置であって、
    発泡ボックスと、発泡ボックス内に配置される蓋（１１）と、を備えており、
    蓋（１１）は、容器の外形に一致する開口部（１２）を、備えており、
    容器の水平断面外形が、少なくとも３つの角部を備えた基礎体を根幹として、少なくとも１つの角部の領域に設けられている、突起（３）によって、表されている、
    ことを特徴とする、製造装置。

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