JP2014131876A - ミキシングヘッド装置及びこれを用いた成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、混合液の高撹拌と吐出口からの混合液のスムースフローを向上させ、しかも、低コストにして生産性にも優れるミキシングヘッド装置及びこれを用いた成形方法を提供する。
【解決手段】化学的に反応する二種類の液状配合原料５をチャンバ側壁１１にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内１０に噴射し、両配合原料５を衝突させて混合するミキシングヘッド装置において、前記両配合原料５のうち少なくとも一方の配合原料に係る前記細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差し、その中心軸線が交差する細孔３０から噴射する前記配合原料の噴射液５０が、他方の配合原料との衝突に先立ち、チャンバ内１０で自己衝突する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリウレタンフォーム等の化学的に反応する二種類の配合原料を撹拌混合するミキシングヘッド装置及びこれを用いた成形方法に関する。

例えば、ポリウレタンフォームを成形する場合、高圧タイプのミキシングヘッド装置が使用されることがあり、従来装置には図２１に示すような固定ノズル方式のミキシングヘッド装置が存在した。図２２に図２１の下部詳細図を示す。図２１，図２２のミキシング装置では、化学的に反応する二種類の配合原料５ａ，５ｂに係る一の配合原料５ａと他の配合原料５ｂとをチャンバ１の対向する側壁１１にそれぞれ設けたノズル孔８０からチャンバ内１０にプランジャーを用いて、高い圧力で噴射し、両配合原料５ａ，５ｂを衝突させて混合する。符号Ｗはその衝突地点、符号８はノズル部材、符号２は注入ピストン、符号ＯＬは注入ピストン用のオイルを示す。二種類の配合原料５が混合した混合液６（混合液状体）は、装置下の吐出部１３から図示しない成形型内に吐出し、型内で成形発泡される。
従って、ミキシングヘッド装置に対しては、（１）混合液６が高撹拌されていること、（２）吐出口１４からの混合液６が、吐出開始時に飛び散る等、散乱することなく、計量した混合比率で均一になめらかに吐出すること（以下、スムースフローという。）が要求されてきた。そこで、高撹拌された混合液たる原料を得るためにノズル通過時のスピードを上げることが行われてきたが、そうするとポンプの圧力が高くなり、装置への負荷が大きくなる。またポンプ圧にも限界があり、さらに高撹拌を得ようとするとスムースフローに難が出る。ミキシングヘッド装置の吐出口１４より混合液６が吐出する時、この混合液６に余分なエネルギが残存していると、混合液６のスムースフローが得難くなる。
こうしたことから、斯かる問題を解決するために、これまで図２３、図２４に示す装置や、発明名称「樹脂発泡原液注入装置」たる改良装置や、発明名称「改良された衝突混合型ミキシングモジュール」たる改良装置の提案がなされてきた（特許文献１及び２参照）。

特開２００３−２９９９３９公報 特開平０４−０９３２０４公報

しかしながら、図２３、図２４の装置には次のような問題があった。図２３の装置はチャンバ内１０の下流にバッフルピン９１を設け、両配合原料５ａ，５ｂの衝突後の混合液６が該バッフルピンを通過する間に混合度を高め、且つスムースフローを確保せんとするが、複雑な機構を取り入れなければならなかった。高粘性配合原料５を扱うポリウレタンフォームの製造にあっては、両配合原料５ａ，５ｂを衝突させて混合し吐出した後、注入ピストン２を下降させ、チャンバ内壁１１を洗浄する必要があった。したがって、その都度、バッフルピン９１を後退させねばならず、装置がコスト高となった。加えて、製造工程が図２１の一工程のものと比較して二工程になり生産性にも影響を及ぼした。
図２４の装置は、両配合原料５ａ，５ｂが衝突する衝突地点Ｗから水平横方向に向かう流速流れを内壁面Ｑで衝突させて、二次撹拌を促すと共に運動エネルギを奪いスムースフローを確保せんとするが、これも構造が複雑化して装置のコスト高を招いた。製造工程でも、注入ピストン２の作動とクリーニング部材９２の作動をリンクさせ、加えて、ロッド９２１による内壁の洗浄が必要となり、生産性にも影響を及ぼした。
上記特許文献１の発明技術は、「樹脂発泡原液を混合するヘッド部と、このヘッド部の先端側に接続され前記樹脂発泡原液を吐出するノズルとを備え、このノズルから吐出される前記樹脂発泡原液が、前記ノズルに設けられた衝突部に衝突されるようになっている樹脂発泡原液注入装置」であるが、混合が不十分になる虞があった。衝突部に衝突させて二次撹拌を促すと共に、運動エネルギを奪いスムースフローを確保せんとするが、その衝突構造が簡略化されているため混合が不十分になる虞があった。
上記特許文献２の発明技術は、「ウレタン、エポキシ、不飽和ポリエステル等の樹脂原料のＡ液及びＢ液を吐出口より吐出し、衝突混合方式により混合する装置において、該２液を衝突させるミキシングチャンバー部分が、一体成形になるモジュールであり、Ａ液用とＢ液用にそれぞれ２個以上の吐出口（オリフィス）を有し、Ａ液及びＢ液の両方又はいずれか一方がミキシングチャンバーの中心に向け直線的に吐出され、Ａ液及びＢ液をミキシングチャンバー内に吐出する角度を２液が直接衝突する方向とした衝突混合型ミキシングモジュール」であるが、混合が不十分になる虞があった。２個以上の吐出口から吐出される２液を所定の角度で直接衝突させているだけであるので、２液の混合が不十分になるおそれがあり、製品の物性のバラツキが十分に改善されているとは言えなかった。
図２５は一試験法による製品外形の概略図を示す。ミキシングヘッド装置の吐出部１３の下方に水平移動するベルトを置き、この上に両配合原料５ａ，５ｂの衝突後、吐出部１３から流出する混合液６（混合液状体）を流し、硬化した製品の外形、すなわち最初に吐出された頭の部分から胴を経て終了時の尾の部分までの外形を概略図示するものである。ちなみに、図２６は図２１の従来装置を使ってできた製品外形である。衝突による混合が不十分であったり混合後の混合液６のスムースフローが不十分であったりすると、図２６に示すごとく製品には、吐出開始部の頭の部分（図２６では右側の部分が該当）にはみ出し不良がみられたり、ボイドが現れたりするなどの品質不良を招いていた。
一方、高圧注入機において、吐出しない状態では、シリンダーの側壁がノズルの吐出口を塞いでおり、ノズル細孔まで流れている配合原料は、再びタンクまで戻され循環する構造となっている。そして、注入吐出が行われると、ピストンはチャンバー内をストローク上限まで上昇する。ピストンが吐出ノズルを通過して上昇すると、ノズルからすみやかにポリオール成分、イソシアネート、その他助剤からなる配合原料が、チャンバー内に高圧で吐出される。チャンバー内のノズルから噴出した各配合原料は、衝突することで混合攪拌されるとともに、チャンバー内に充満すると、重力に従いチャンバー下方にある吐出口から排出される。
やがて、所定時間、一定流量の配合原料が排出されると、上記ピストンが下降する。ピストンは、ノズルを塞ぎながらストローク下限まで降下する。こうした注入機の一連の操作において、シリンダー側壁には、配合原料の反応混合物が付着しており、ピストンロッドの昇降により洗浄されるものの、充分であるとはいえない。また、上記反応混合物は、反応硬化して異物（コンタミネーション）を形成するおそれがあり、この異物が配合原料と一緒にタンクまで循環することもありえる。
さらに、異物はタンクからチャンバーの循環する経路において、原料の滞留するよどみに蓄積し、成長することが観察されている。
したがって、高圧注入機を用いて製品を量産した場合、ウレタン樹脂を組成とする異物が何らかの原因で発生し、成長することで流量、圧損が一定しないことがあり、ノズルのつまりを生じることなく押しながされることで流量や圧損のばらつきが解消されることもある。
特に、ノズル部材をノズルホルダーに組み付ける構造の高圧注入機では、ノズル部材が小さいことから、ノズル部材を設計するのに原料が流入する面に凹部３３を設け、この凹部３３に貫通孔３０を設けることで貫通孔３０が短くなるよう加工し、加工を容易にした設計のノズルを採用することがある（図４参照）。その場合、上記凹部３３に、上記コンタミネーションが溜まりやすく、成長する傾向にある。その結果、ノズルのつまりを生じることがある。また、一つ孔でも二つ孔でも、ノズル細孔の総断面積は、ほぼ同じであるが、ノズルの細孔を複数とすることで、各々の細孔の断面積は小さくなることから、そのため異物の大きさが同じでも詰まりやすくなる。

本発明は、上記問題点を解決するもので、混合液の高撹拌と吐出口からの混合液のスムースフローを向上させ、しかも、低コストにして生産性にも優れるミキシングヘッド装置及びこれを用いた二液性樹脂成形品の成形方法を提供することを目的とする。本発明は、上記目的に加えて、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを円滑に流してノズルのつまりを抑制することができるミキシングヘッド装置及びこれを用いた二液性樹脂成形品の成形方法を提供することを他の目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．化学的に反応する二種類の液状配合原料をチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内に噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置において、
前記両配合原料のうち少なくとも一方の配合原料に係る前記細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液が、他方の配合原料との衝突に先立ち、チャンバ内で自己衝突することを特徴とするミキシングヘッド装置。
２．前記チャンバの側壁に設けた壁孔箇所にノズル部品が着脱自在に固定され、且つ該ノズル部品に前記細孔が形成される上記１．記載のミキシングヘッド装置。
３．前記細孔は、前記ノズル部品の原料流入側に開口し且つ前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える上記２．記載のミキシングヘッド装置。
４．前記ノズル部品に細孔を二個形成し、且つ両細孔の中心軸線が交差する交差角度（θ）を３０°〜９０°の範囲内とする上記２．又は３．記載のミキシングヘッド装置。
５．二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されている上記４．記載のミキシングヘッド装置。
６．化学的に反応する二種類の液状配合原料に係る一方の配合原料と他方の配合原料とをチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内へ噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置であって、前記両配合原料のうち少なくとも一方の前記配合原料に係る細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液がチャンバ内で自己衝突するミキシングヘッド装置を用いて、前記両配合原料のうち一方の配合原料の噴射液を自己衝突させ、次いで、他方の配合原料と衝突させて両配合原料を混合した後、これを成形型内に吐出し硬化させることにより成形することを特徴とするミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
７．前記細孔は、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える上記６．記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
８．化学的に反応する二種類の配合原料が、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である上記７．記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
９．少なくとも二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されている上記６．ないし８．のいずれか一項に記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
ここで、「チャンバ」とは配合原料が噴射され、混合撹拌される空間の全てをいう。「自己衝突」とは、一種類の液状配合原料が二個以上の細孔から噴射液として噴射され、これらの噴射液同士が交差により衝突することをいう。

本発明のミキシングヘッド装置及びこれを用いた成形方法によれば、両配合原料のうちの少なくとも一方の細孔を二個〜四個の範囲内で設け、さらにそのうちの少なくとも二個の細孔の先端側の中心軸線をチャンバ内で交差させたので、少なくとも一方の配合原料が自己衝突して霧化し、配合原料の混合及び接触効率が高まる。そのため、たやすくしかも確実に、混合液の高撹拌と吐出口からの混合液のスムースフローを達成できるようになり、低コストにして生産性向上，品質向上等に優れた効果を発揮する。
また、前記細孔が、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える場合は、円錐状孔部及び先端側細孔部により細孔を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成でき、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制でき、配合原料の混合及び接触効率を更に高めることができる。
さらに、少なくとも二個の前記細孔のそれぞれが、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されている場合は、霧化した少なくとも一方の配合原料は、他方の配合原料との衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバの天井に位置するピストンの押出し面側に霧化した配合原料が付着することを抑制でき、両配合原料の混合及び接触効率を更に高めることができる。

本発明のミキシングヘッド装置の一形態を示したもので、その装置下部の概略縦断面図である。 （ａ）が図１のノズル部品の縦断面図、（ｂ）が（ａ）の右側面図である。 図１のチャンバの壁孔にノズル部品及びノズルホルダーが装着される様子を示す分解説明図である。 図２（ａ）のノズル部品の部分拡大図である。 （ａ）が図２のノズル部品とは別態様のノズル部品の縦断面図、（ｂ）が（ａ）の右側面図である。 ミキシングヘッド装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図である。 図６のノズル部品の細孔から噴射する両配合原料の噴射液が衝突してできるその衝突面の概略形状で、図６のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。 混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図で、図６とは異なる別態様図である。 実施例２の試験で、吐出部から混合液を移動ベルト上に流して硬化させた製品の外観画像処理図である。 実施例２の試験で、図９のものと条件を変えて、吐出部から混合液を移動ベルト上に流して硬化させた製品の外観画像処理図である。 実施例２の試験で、図９，図１０のものと条件を変えて、吐出部から混合液を移動ベルト上に流して硬化させた製品の外観画像処理図である。 本発明のミキシングヘッド装置の他の一形態を示したもので、その装置下部の概略縦断面図である。 （ａ）が図１２のノズル部品の縦断面図、（ｂ）が（ａ）の右側面図であり、（ｃ）が（ａ）の左側面図である。 図１２のチャンバの壁孔にノズル部品及びノズルホルダーが装着される様子を示す分解説明図である。 図１３（ａ）のノズル部品の部分拡大図である。 （ａ）が図１３のノズル部品とは別態様のノズル部品の縦断面図、（ｂ）が（ａ）の右側面図であり、（ｃ）が（ａ）の左側面図である。 ミキシングヘッド装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図である。 図１７のノズル部品の細孔から噴射する両配合原料の噴射液が衝突してできるその衝突面の概略形状で、図１７のＡ−Ａ線矢視図である。 混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図で、図１７とは異なる別態様図である。 本発明のミキシングヘッド装置の更に他の一形態を示したもので、その装置下部の概略縦断面図である。 従来技術の説明断面図である。 図２１の要部拡大図である。 従来技術の説明断面図である。 従来技術の説明断面図である。 吐出部から混合液を移動ベルト上に流して硬化させた製品を得る説明図である。 従来技術のミキシングヘッド装置を用いて、図２５に示す製品に対応して得た製品の外観画像処理図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係るミキシングヘッド装置及びをこれ用いた成形方法の実施形態１について詳述する。図１〜図１１は本発明のミキシングヘッド装置（以下、「混合装置」という。）及びこれ用いた成形方法の一形態を示したもので、図１は混合装置下部の概略縦断面図、図２は（ａ）が図１のノズル部品の縦断面図で、（ｂ）が（ａ）の右側面図である。図３は図１のチャンバの壁孔にノズル部品及びノズルホルダーが装着される様子を示す分解説明図、図４は図２（ａ）のノズル部品の部分拡大図、図５は図２のノズル部品とは別態様のノズル部品の縦断面図（ａ）の右側面図、図６は混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図、図７は図６のノズル部品の細孔から噴射する両配合原料の噴射液が衝突してできるその衝突面の概略形状で、図６のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。図８は混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図で、図６とは異なる別態様図、図９〜図１１は本ミキシングヘッド装置を用いた試験製品の外観画像処理図である。尚、図３は図面を分かり易くするため、ノズル部品の断面を示すハッチングを省略する。

本発明の混合装置の基本構造は図２１、図２２に示す従来の混合装置とほぼ同じである。化学的に反応する二種類の液状配合原料５に係る一の配合原料５ａと他の配合原料５ｂとをチャンバ１の対向する側壁１１にそれぞれ設けた細孔３０からチャンバ内１０に噴射し、両配合原料５ａ，５ｂを衝突させて混合する混合装置になっている。この高圧タイプの混合装置は、通常、溶剤による洗浄に頼らず、図２１に示すような注入ピストン２による機械的洗浄法を採用する。図１は図２１の混合装置の下部拡大縦断面図に相当するが、図２１と同様、注入ピストン２を設ける。両配合原料５ａ，５ｂをチャンバ内１０で衝突，混合させた混合液６は吐出口１４から成形型７内へと吐出され、次いで、ピストンが上下動して両配合原料５ａ，５ｂが衝突，混合した後のチャンバ内壁１１を、注入ピストン２のロッド部２１がクリーニングする。

ここで、前記細孔３０からの両配合原料５ａ，５ｂの噴射による混合にあたって、従来の混合装置は、混合度合を高めるべく両配合原料５ａ，５ｂのスピードを上げこれに高エネルギを与えて衝突させ両者の撹拌，混合を行わせていた。スピードを上げ高エネルギを与えるべく、従来の混合装置では、チャンバ１の対向する側壁１１に設けられる一の配合原料用細孔３０及び他の配合原料用細孔３０はそれぞれ一個であった。図２１、図２２の混合装置の細孔用ノズル孔８０でも、また図２３の混合装置や図２４の混合装置でも、対向側壁に設けられる一の配合原料用ノズル孔８０及び他の配合原料用ノズル孔８０はそれぞれ一個であった。両配合原料がプランジャー等の高圧力による高い吐出エネルギをもって両ノズル孔８０から噴射し、両者がぶつかり合って撹拌，混合することを企図していた。

しかるに、本発明者等は、混合液６のスムースフローの実現と混合性能を高めるために、発想を転換し、化学的に反応する二種類の配合原料５を衝突させ混合するには、図２１〜図２４のごとく両樹脂原料５ａ，５ｂが点で当たるよりも面で当たるようにする方が混合度合を向上させるのではないかと考え、その開発に取り組んだ。そして、混合装置及びこれを用いた成形方法の本発明に至った。両配合原料５ａ，５ｂの混合度合が高まり、且つ混合液６のスムースフローの効果が得られるのを実験確認した。

本混合装置では、両配合原料５ａ，５ｂのうちの少なくとも一方の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられる。且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する。すなわち、二個，三個，又は四個の細孔３０の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する。また、その中心軸線３５が交差する細孔３０から噴射する前記配合原料５ａの噴射液が、他方の配合原料５ｂとの衝突に先立ち、チャンバ内１０で交差し自己衝突するよう設定する。さらに、前記二個〜四個のうち、二個以上の前記細孔３０の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する地点Ｒを、平面視又は側面視でチャンバ１の中心よりも該細孔３０側のチャンバ内壁１１寄りの地点として、他方の配合原料５との衝突に先立ち、チャンバ内１０での自己衝突を確実なものとする。他方の配合原料５との衝突に先立ち、一方の配合原料５がチャンバ内１０で交差し自己衝突することにより一方の配合原料５が分散状態（霧化状態）になる。少なくとも一方の配合原料５がこの面状に広がる分散状態後に他方の配合原料５と衝突することで、チャンバ内１０で対向噴射される両配合原料５ａ，５ｂの混合度合及び接触効率を一段と高めることになる。と同時に、両配合原料５ａ，５ｂの混合度合が増すことによって、配合原料５の有していたエネルギが失われ、混合液６のスムースフローを実現させる。
ここで、「細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設ける」に限定するのは、四個を越えると細孔３０の口径を小さくしなければならず、その分、不純物や凝集物によってノズルが詰まり易くなるからである。各配合原料用に設けられる好ましい細孔３０の数は二個である。本発明でいう上記「二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する」で、例えば「二個の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する」は、細孔３０の中心軸線３５が幾何学的な三次元の空間で、二個の細孔３０の先端側の中心軸線３５が確実に交差するものだけでなく、両中心軸線３５がチャンバ内１０で僅かにズレて交差しなくても、二個の該細孔３０から噴射する配合原料５の噴射液が交差し実質的に自己衝突するような状態であれば、二個の細孔３０の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差するとみなす。細孔３０から噴射される高粘性原料樹脂を含んだ液状配合原料５は細い流れの線状，ビーム状になるが、両配合原料５ａ，５ｂの噴射液５０が交差し自己衝突すれば、これも上記効果と同様の効果が得られるからである。両配合原料５ａ，５ｂの混合度合の高まり、すなわち高撹拌がなされると共にスムースフローが実現されるからである。

具体的には、図２１〜図２４の従来装置で両配合原料５ａ，５ｂが点で当たっていたのを、例えば、少なくとも一方の配合原料用細孔３０を二個設けて、且つその二個の細孔３０の中心軸線３５をチャンバ内１０で交差させることにより、両細孔３０から噴射する一方の配合原料に係る二つの噴射液５０を、他方の配合原料５との衝突に先立ち、チャンバ内１０で交差させて自己衝突させる。これにより、他方の配合原料５と衝突する地点では、一方の配合原料５が面状に広がっているので高混合を得ることになる。両方の配合原料５の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに複数個設けられたうちの少なくとも二個の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差するようにすれば、両配合原料５ａ，５ｂが衝突する地点では、双方の配合原料５が面状に広がっており、より高い混合を得ることになる。また、化学的に反応する二種類の配合原料５ａ，５ｂが、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である場合は、イソシアネート成分を含む配合原料用の細孔３０のみが二個〜四個の範囲内で複数個設けられるだけでもよい。イソシアネート成分側の細孔３０のみであっても、双方の配合原料用細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられた場合と同等の高い混合が得られる。
図１，図６の混合装置では、チャンバ１の対向する両側壁１１に設けた両壁孔１２に、図２のノズル部品３がそれぞれ着脱自在に一個固定され、且つ両ノズル部品３にそれぞれ二個の細孔３０を形成する。

本実施形態１の前記ノズル部品３は、図２に示すごとく円盤状体の主部３１にチャンバ内１０に面する表側から反対の裏側へ貫通するように細孔３０が二個設けられる。軸孔からなるストレートの両細孔３０はその両中心軸線３５が交差してできる内角の交差角度θを３０〜９０°の範囲内とする。さらに、両細孔３０の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する地点Ｒが、図１のごとく側面視（又は平面視）でチャンバ１の中心（ここでは中心軸１９）よりも該細孔側のチャンバ内壁１１寄りの地点となるよう両細孔３０が配設される。細孔３０から噴射する配合原料５の噴射液５０に直進性が得られるよう軸孔の長さｌが決められ、噴射液５０の必要スピードが得られるよう細孔３０の口径ｄが設定される（図４）。本実施形態は、ノズル部品３の表側に円錐状凹み３２を設け、上記噴射液５０の直進性及び必要スピードの二条件が満たされるように、この凹み面から裏面側へ垂直貫通する細孔３０が上下方向に所定間隔をとって二個設けられる。「両中心軸線３５が交差する交差角度θを３０°〜９０°の範囲内とする」のは、３０°未満になると両配合原料５ａ，５ｂの衝突後の広がり（拡散）が不十分になるからである。一方、９０°を越えると、上記二条件が満たされた細孔３０をノズル部品３に形成するのが難しく且つ拡散も不十分になるからである。
また、ノズル部品３の裏面側には鍋底３３を設ける。壁孔箇所１２にノズル部品３が着脱自在に固定されて、詳しくは、図３のごとく壁孔１２周りの内壁１１にノズル部品３入りノズルホルダー４及びナット４ｂが螺着固定されて、細孔３０から配合原料５がチャンバ内１０に噴射するよう設定されるが、該鍋底の形成によって、配合原料５がチャンバ１に設けた導孔１６（又は導孔１５）を通って細孔３０へ円滑に導かれる。図３はノズル部品３がノズルホルダー４の窪み４０に装着され、これが壁孔箇所１２に固定される様子を示す。壁孔１２の周縁突起部にノズル部品３入りノズルホルダー４の先端が係止されて、ノズルホルダー４が導孔１６をつくるチャンバ壁に螺着固定される。こうして、配合原料５が導孔１６、さらにノズルホルダー４の取込口４３から貫通孔４２を通って先端へと向かい、ノズル部品３の細孔３０から配合原料５の噴射液５０がチャンバ内１０に噴射することとなる。符号３４はリング溝を示す。

図５は図１〜図３の細孔３０を二個設けたノズル部品３とは別態様のノズル部品３を示す。図５のノズル部品３は、図２のノズル部品３で細孔３０を上下方向に所定間隔をとって二個設けたが、これに加え、細孔３０を左右水平方向に所定間隔をとって二個設ける。円錐凹み３２の円錐頂点周りの凹み面に９０°間隔で細孔３０を四個設けたノズル部品３である。尚、図示を省略するが、細孔３０が三個の場合は、円錐凹み３２の円錐頂点周りの凹み面に１２０°間隔で細孔３０を三個設けたノズル部品３になる。

前記ノズル部品３は、例えば図２のものであれば、二個の細孔３０を上下にしてチャンバ１の壁孔１２に図１，図６のように取り付けられる。二個の細孔３０が上下方向（即ち、チャンバの垂直方向又は混合液６の吐出方向）に取り付けられることによって、自己衝突した後、両配合原料５ａ，５ｂが面状に広がって衝突するが、その衝突面は図７のような楕円形になる。この楕円形は、水平方向長さＸが垂直方向長さＹよりも長くなっている。二個の細孔３０を上下方向に取り付けた方が、水平方向に取り付けるよりも、チャンバ内１０の天井に位置するピストン２（図１参照）の押出し面側に霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制できる。

次に、本混合装置を用いた成形方法について説明する。化学的に反応する二種類の液状配合原料５ａ，５ｂに係る一方の配合原料５ａと他方の配合原料５ｂとをチャンバ側壁１１にそれぞれ設けた細孔３０からチャンバ内１０へ噴射し、両配合原料５ａ，５ｂを衝突させて混合する混合装置であって、前記両配合原料５ａ，５ｂのうち少なくとも一方の配合原料５ａに係る細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差し、その中心軸線３５が交差する細孔３０から噴射する前記配合原料５ａの噴射液５０がチャンバ内１０で自己衝突する混合装置を用いる。この混合装置を用いて、両配合原料５ａ，５ｂのうち一方の配合原料５ａの噴射液を自己衝突させ、次いで、他方の配合原料５ｂと衝突させて両配合原料５ａ，５ｂを混合した後、これを成形型７内に吐出し硬化させることにより成形する。化学的に反応する二種類の配合原料５が、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料であれば、本混合装置を使用することによって、反応混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させて高品質の成形品を製造できるようになる。二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差する地点Ｒを、平面視又は側面視でチャンバの中心よりも該細孔側のチャンバ内壁１１寄りの地点とすると、混合液６の高撹拌とスムースフローがより高い精度で実現できるようになり、高品質の成形品を造るうえで一層好ましくなる。なお、チャンバ側壁１１の壁孔１２を含む空間をチャンバを形成する空間、チャンバ内１０とみなすと、ピストンロッド部２１の直径およびストローク長さ、ノズル部材の大きさにより、上記壁孔１２に中心軸線３５の交差地点Ｒが配置する設計とすることもありえる。さらに、少なくとも二個の前記細孔３０のそれぞれを、チャンバの垂直方向に沿って配置すると、霧化した少なくとも一方の配合原料５ａは、他方の配合原料５ｂとの衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバ内１０の天井に位置するピストン２の押出し面側に霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制できる（図１、図７参照）。

以下、上記実施形態１に係る本混合装置を使用して性能比較試験を実施し、良好な結果を得たので、それについて説明する。
[性能比較試験１]
表１は本混合装置を用いて実験し、その結果をまとめたものである。ノズル部品３に設ける細孔３０の数や交差角度θを変化させて、一の配合原料５ａと他の配合原料５ｂとがそれぞれ自己衝突した後、両配合原料５ａ，５ｂが面状に広がって衝突した衝突面の形状を調べた。さらに混合後、吐出部１３から混合液６が吐出するが、その吐出開始時の未反応液の飛散や吐出開始部の発泡体の状態について調べた。

表１で用いた化学的に反応する二種類の配合原料５は、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である。イソシアネート側配合原料は、トルエンジイソシアネート・ＴＤＩ−８０（粘度、３cps＠２５℃）と、ポリメリックＭＤＩ（粘度、１００〜３０００＠２５℃）のブレンド品を用いた。ポリオール側配合原料は、ポリエーテルポリオールとグラフトポリオールのブレンド品を用いた。
表１ではイソシアネート側配合原料とポリオール側配合原料のそれぞれに設けた細孔３０の個数を「ノズルの数」として示す。例えば、実施例１の「ノズルの数」が２で且つ「本発明のノズル」の欄にポリオール／イソシアネートとあるのは、イソシアネート側配合原料用の細孔３０個数が２で、ポリオール側配合原料用の細孔３０個数が２であることを示す。実施例５の「ノズルの数」が４で且つ「本発明のノズル」の欄にポリオールとある場合は、ポリオール側のノズル（すなわち細孔）の個数だけが４となることを示す。イソシアネート側の細孔３０の数は１となる。ノズルの数が４とあるのは、図５のごとく円錐凹み３２の円錐頂点周りの凹み面で、上下左右に９０°間隔で細孔３０を四個設けるものである。また、表１の吐出孔の角度は、上側細孔３０の中心軸線３５が下側細孔３０の中心軸線３５と交差するが、その交差地点Ｒを通る水平線から上側細孔３０の中心軸線３５までの仰角を示しており、交差角度θの１／２の値に該当する。表１では両配合原料の衝突面での形状を「噴霧の形状」として示す。「噴霧の形状」はチャンバ内１０に透明のアクリル樹脂レンズを設けてビデオ撮影して観察した。
「ノズルの数」、すなわち細孔３０の数が２又は４で、これらの細孔から噴射する配合原料の噴射液が他方の配合原料との衝突に先立ち、チャンバ内で自己衝突することが、吐出開始時の未反応液の飛散や吐出開始部の発泡体の不具合を改善し、さらに「吐出孔の角度」が１５°〜４５°、すなわち交差角度θが３０°〜９０°の範囲の混合装置に良好な結果を得た。

[性能比較試験２]
先の図２５の説明内容と同じように、混合装置の吐出部１３の下方に水平移動するベルトを置き、これにチャンバ吐出部１３から流出する混合液６を流し、硬化した製品の外観性状を調べた（図９〜図１１）。化学的に反応する二種類の配合原料５は、実施例１と同じく、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料を使用した。図９の混合装置ではイソシアネート成分を含む配合原料用細孔３０のみが二個設けられ、ポリオール成分を含む配合原料用細孔３０は一個にしている。図１０，図１１の混合装置ではイソシアネート成分を含む配合原料用細孔３０、ポリオール成分を含む配合原料用細孔３０がそれぞれ二個設けられている。二個の細孔３０を設けたところでは、両細孔３０の中心軸線３５がチャンバ内１０で交差し、該細孔３０から噴射する配合原料５の噴射液が、他方の配合原料５との衝突に先立ち、チャンバ内１０で自己衝突するよう設定している。図９〜図１１に係る両細孔３０の中心軸線３５が交差する交差角度θは全て６０°とした。図１０では、イソシアネート用とポリオール用の各二個の細孔３０を共に上下方向に配したが、図１１ではイソシアネート用の二個の細孔３０を水平方向に設置した。尚、図９〜図１１は、図２６と同様、原料の流し方向が図の右側から左側方向になっていて図２５と逆方向であり、図面の右側部分が頭で、図面の左側部分が尾になっている。
図９〜図１１、図２６の試験において、細孔３０から噴射する前記配合原料５の噴射液５０の流量及び圧力はほぼ同じである。図２２の従来の混合装置ではイソシアネート成分を含む配合原料用細孔８０、ポリオール成分を含む配合原料用細孔８０の数がそれぞれ一個設けられている。図２６の製品にはみ出し不良やボイド不良がみられるのに対し、図９〜図１１の製品はこうした不良がなく品質的に優れた外観を得た。（１）混合液６が高撹拌されていること、（２）吐出口１４からの混合液６がスムースフローであることが確認できた。

このように構成した混合装置及びこれを用いた成形方法は、両配合原料５ａ，５ｂのうちの少なくとも一方の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに複数個設けられたうちの少なくとも二個の細孔３０の先端側の中心軸線３５をチャンバ内１０で交差するよう設定するだけで、混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができ、極めて有益となる。その構造がシンプルであることから、図２３，図２４といった従来装置に比べて、その装置コストを大幅にダウンできる。しかも、既存の混合装置であっても、ノズル部材８と互換性のある本ノズル部品３に置き換えるだけで簡単に上記混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができる。加えて、図２３，図２４のようなバッフルピン９１の出し入れやクリーニング部材９２の余分な作動工程が加わることがなく、生産性にも優れた装置になっている。勿論、図２３，図２４の従来装置に本発明構成を加えれば、さらなる高攪拌とスムースフローが実現する。特にモールド成形品の製造においては、吐出開始から吐出停止までの全ての吐出状態で、均一に混合撹拌された混合反応液が供給されることから、成形品の欠肉，底あがり等の不良が低減できる。さらに、少なくとも二個の前記細孔３０のそれぞれを、チャンバの垂直方向に沿って配置したので、霧化した少なくとも一方の配合原料５ａは、他方の配合原料５ｂとの衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバ内１０の天井に位置するピストン２の押出し面側に霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制でき、両配合原料５ａ，５ｂの混合及び接触効率を更に高めることができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係るミキシングヘッド装置及びをこれ用いた成形方法の実施形態２について詳述する。図１２〜図１９は本発明のミキシングヘッド装置（以下、「混合装置」という。）及びこれ用いた成形方法の一形態を示したもので、図１２は混合装置下部の概略縦断面図、図１３は（ａ）が図１２のノズル部品の縦断面図で、（ｂ）が（ａ）の右側面図であり、（ｃ）が（ａ）の左側面図である。図１４は図１２のチャンバの壁孔にノズル部品及びノズルホルダーが装着される様子を示す分解説明図、図１５は図１３（ａ）のノズル部品の部分拡大図、図１６は図１３のノズル部品とは別態様のノズル部品の縦断面図（ａ）と右側面図（ｂ）と左側面図（ｃ）、図１７は混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図、図１８は図１７のノズル部品の細孔から噴射する両配合原料の噴射液が衝突してできるその衝突面の概略形状で、図１７のＡ−Ａ線矢視図である。図１９は混合装置のチャンバの対向する側壁に取り付けられたノズル部品の位置関係を示す説明図で、図１７とは異なる別態様図である。尚、本実施形態２の構成において、上記実施形態１と同じ構成部位には同符号を付けるものとする。

本発明の混合装置の基本構造は図２１、図２２に示す従来の混合装置とほぼ同じである。化学的に反応する二種類の液状配合原料５に係る一の配合原料５ａと他の配合原料５ｂとをチャンバ１の対向する側壁１１にそれぞれ設けた細孔３０からチャンバ内１０に噴射し、両配合原料５ａ,５ｂを衝突させて混合する混合装置になっている。この高圧タイプの混合装置は、通常、溶剤による洗浄に頼らず、図２１に示すような注入ピストン２による機械的洗浄法を採用する。図１２は図２１の混合装置の下部拡大縦断面図に相当するが、図２１と同様、注入ピストン２を設ける。両配合原料５ａ，５ｂをチャンバ内１０で衝突，混合させた混合液６は吐出口１４から成形型７内へと吐出され、次いで、ピストン２が上下動して両配合原料５ａ，５ｂが衝突，混合した後のチャンバ内壁１１を、注入ピストン２のロッド部２１がクリーニングする。

ここで、前記細孔３０からの両配合原料５ａ，５ｂの噴射による混合にあたって、従来の混合装置は、混合度合を高めるべく両配合原料５ａ，５ｂのスピードを上げこれに高エネルギを与えて衝突させ両者の撹拌，混合を行わせていた。スピードを上げ高エネルギを与えるべく、従来の混合装置では、チャンバ１の対向する側壁１１に設けられる一の配合原料用細孔３０及び他の配合原料用細孔３０はそれぞれ一個であった。図２１、図２２の混合装置の細孔用ノズル孔８０でも、また図２３の混合装置や図２４の混合装置でも、対向側壁に設けられる一の配合原料用ノズル孔８０及び他の配合原料用ノズル孔８０はそれぞれ一個であった。両配合原料がプランジャー等の高圧力による高い吐出エネルギをもって両ノズル孔８０から噴射し、両者がぶつかり合って撹拌，混合することを企図していた。

しかるに、本発明者等は、混合液６のスムースフローの実現と混合性能を高めるために、発想を転換し、化学的に反応する二種類の配合原料５を衝突させ混合するには、例えば、図２１〜図２４のごとく両樹脂原料５ａ，５ｂが点で当たるよりも面で当たるようにする方が混合度合を向上させるのではないかと考え、その開発に取り組んだ。さらに、液状配合原料５を細孔３０から噴射させるには、例えば、図１５のごとく細孔３０を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成すれば、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制できるのではないかと考え、その開発に取り組んだ。そして、混合装置及びこれを用いた成形方法の本発明に至った。

本混合装置では、両配合原料５ａ，５ｂのうちの少なくとも一方の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられる。且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する。すなわち、二個，三個，又は四個の細孔３０の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する。また、その中心軸線７４ａが交差する細孔３０から噴射する前記配合原料５ａの噴射液が、他方の配合原料５ｂとの衝突に先立ち、チャンバ内１０で交差し自己衝突するよう設定する。さらに、前記二個〜四個のうち、二個以上の前記細孔３０の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する地点Ｒを、平面視又は側面視でチャンバ１の中心よりも該細孔３０側のチャンバ内壁１１寄りの地点として、他方の配合原料５との衝突に先立ち、チャンバ内１０での自己衝突を確実なものとする。他方の配合原料５との衝突に先立ち、一方の配合原料５がチャンバ内１０で交差し自己衝突することにより一方の配合原料５が分散状態（霧化状態）になる。少なくとも一方の配合原料５がこの面状に広がる分散状態後に他方の配合原料５と衝突することで、チャンバ内１０で対向噴射される両配合原料５ａ，５ｂの混合度合及び接触効率を一段と高めることになる。と同時に、両配合原料５ａ，５ｂの混合度合が増すことによって、配合原料５の有していたエネルギが失われ、混合液６のスムースフローを実現させる。
ここで、「細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設ける」に限定するのは、四個を越えると細孔３０の口径を小さくしなければならず、その分、不純物や凝集物によってノズルが詰まり易くなるからである。各配合原料用に設けられる好ましい細孔３０の数は二個である。本発明でいう上記「二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する」で、例えば「二個の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する」は、細孔３０の中心軸線７４ａが幾何学的な三次元の空間で、二個の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａが確実に交差するものだけでなく、両中心軸線７４ａがチャンバ内１０で僅かにズレて交差しなくても、二個の該細孔３０から噴射する配合原料５の噴射液が交差し実質的に自己衝突するような状態であれば、二個の細孔３０の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差するとみなす。細孔３０から噴射される高粘性原料樹脂を含んだ液状配合原料５は細い流れの線状，ビーム状になるが、両配合原料５ａ，５ｂの噴射液５０が交差し自己衝突すれば、これも上記効果と同様の効果が得られるからである。両配合原料５ａ，５ｂの混合度合の高まり、すなわち高撹拌がなされると共にスムースフローが実現されるからである。

具体的には、図２１〜図２４の従来装置で両配合原料５ａ，５ｂが点で当たっていたのを、例えば、少なくとも一方の配合原料用細孔３０を二個設けて、且つその二個の細孔３０の中心軸線７４ａをチャンバ内１０で交差させることにより、両細孔３０から噴射する一方の配合原料に係る二つの噴射液５０を、他方の配合原料５との衝突に先立ち、チャンバ内１０で交差させて自己衝突させる。これにより、他方の配合原料５と衝突する地点では、一方の配合原料５が面状に広がっているので高混合を得ることになる。両方の配合原料５の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに複数個設けられたうちの少なくとも二個の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差するようにすれば、両配合原料５ａ，５ｂが衝突する地点では、双方の配合原料５が面状に広がっており、より高い混合を得ることになる。また、化学的に反応する二種類の配合原料５ａ，５ｂが、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である場合は、イソシアネート成分を含む配合原料用の細孔３０のみが二個〜四個の範囲内で複数個設けられるだけでもよい。イソシアネート成分側の細孔３０のみであっても、双方の配合原料用細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられた場合と同等の高い混合が得られる。

本実施形態２に係る前記ノズル部品７０は、図１３に示すごとく、段差付き円盤状体の主部７１に、チャンバ内１０に面する表側から反対の裏側へ貫通するように細孔３０が二個設けられる。これら各細孔３０は、主部７１の原料流入側に開口し且つチャンバ内１０側に向かって尖って延びる円錐状孔部７３と、この円錐状孔部７３の尖端側からチャンバ内１０側に向かって延びチャンバ１０内に開口する先端側孔部７４と、を備えている。この円錐状孔部７３は、円錐孔の底面側に円柱孔を連ねて構成されている。また、先端側孔部７４は、直線状に延び断面積が一様な円形状の貫通孔により構成されている。これら円錐状孔部７３及び先端側孔部７４により細孔３０の全面が液だまりを生じさせ難い曲面で構成されている。また、先端側孔部７４は、円錐状孔部７３の１斜辺を延長した位置に配設されており、その中心軸線７４ａはその１斜辺と平行な直線となっている。これら円錐状孔部７３及び先端側孔部７４は、それぞれの中心軸線７３ａ，７４ａが交差してできる内角の交差角度θ２を１５〜４５°の範囲内とする（図１５参照）。上記各細孔３０のそれぞれの先端側孔部７４は、その両中心軸線７４ａが交差してできる内角の交差角度θ１を３０〜９０°の範囲内とする。さらに、両先端側孔部７４の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する地点Ｒが、図１２のごとく側面視（又は平面視）でチャンバ１の中心（ここでは中心軸１９）よりも該先端側孔部７４のチャンバ内壁１１寄りの地点となるよう両先端側孔部７４が配設される。先端側孔部７４から噴射する配合原料５の噴射液５０に直進性が得られるよう軸孔の長さｌが決められ、噴射液５０の必要スピードが得られるよう先端側孔部７４の口径ｄが設定される（図１２、図１５参照）。本実施形態は、ノズル部品７０の表側に円錐状凹み３２を設け、上記噴射液５０の直進性及び必要スピードの二条件が満たされるように、この凹み面から裏面側へ垂直貫通する先端側孔部７４が上下方向（即ち、チャンバの垂直方向又は混合液６の吐出方向）に沿って所定間隔をもって二個設けられる。

上記ノズル部品７０は、図１４に示すように、筒状のノズルホルダー７６内に後方から挿入され、ノズルホルダー７６の先端筒部７７のつば片７７ａに当接される。そして、ノズル部品７０は、ノズルホルダー７６内に後方から挿入され螺着されるノズル押さえ７８でその後端面が押圧されて先端筒部７７内に位置決め装着される。このノズル部品７０が装着されたノズルホルダー７６は、壁孔１２周りの内壁１１に螺着固定される。この固定状態において、配合原料５が導孔１６、さらにノズルホルダー７６の取込口４３から貫通孔４２を通って先端へと向かい、ノズル部品７０の細孔３０から配合原料５の噴射液５０がチャンバ内１０に噴射することとなる。

図１６は図１２〜図１４の細孔３０を二個設けたノズル部品７０とは別態様のノズル部品７０を示す。図１６のノズル部品７０は、図１３のノズル部品７０で細孔３０を上下方向に所定間隔をとって二個設けたが、これに加え、細孔３０を左右水平方向に所定間隔をとって二個設ける。円錐凹み３２の円錐頂点周りの凹み面に９０°間隔で細孔３０を四個設けたノズル部品７０である。尚、図示を省略するが、細孔３０が三個の場合は、円錐凹み３２の円錐頂点周りの凹み面に１２０°間隔で細孔３０を三個設けたノズル部品７０になる。

上記ノズル部品７０は、例えば図１３のものであれば、二個の細孔３０を上下にしてチャンバ１の壁孔１２に図１２，図１７のように取り付けられる。二個の細孔３０が上下方向に取り付けられることによって、自己衝突した後、両配合原料５ａ，５ｂが面状に広がって衝突するが、その衝突面は図１８のような横に広がる楕円形になる。この楕円形は、水平方向長さＸが垂直方向長さＹよりも長くなっている。二個の細孔３０を上下方向に取り付けた方が、水平方向に取り付けるよりも、チャンバ内１０の天井に位置するピストン２（図１２参照）のヘッドに霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制できる。

次に、本混合装置を用いた成形方法について説明する。化学的に反応する二種類の液状配合原料５ａ，５ｂに係る一方の配合原料５ａと他方の配合原料５ｂとをチャンバ側壁１１にそれぞれ設けた細孔３０からチャンバ内１０へ噴射し、両配合原料５ａ，５ｂを衝突させて混合する混合装置であって、前記両配合原料５ａ，５ｂのうち少なくとも一方の配合原料５ａに係る細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差し、その中心軸線７４ａが交差する細孔３０から噴射する前記配合原料５ａの噴射液５０がチャンバ内１０で自己衝突する混合装置を用いる。この混合装置を用いて、両配合原料５ａ，５ｂのうち一方の配合原料５ａの噴射液を自己衝突させ、次いで、他方の配合原料５ｂと衝突させて両配合原料５ａ，５ｂを混合した後、これを成形型７内に吐出し硬化させることにより成形する。上記細孔３０を、チャンバ側壁１１の外側（即ち、チャンバ内１０に対する反対側）に開口し且つチャンバ内１０側に向かって尖って延びる円錐状孔部７３と、この円錐状孔部７３の尖端側からチャンバ内１０側に向かって延び且つチャンバ内１０に開口する先端側孔部７４と、を備えて構成すると、これら円錐状孔部７３及び尖端細孔部７４により細孔３０を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成でき、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制することができる。また、化学的に反応する二種類の配合原料５が、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料であれば、本混合装置を使用することによって、混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させて高品質の成形品を製造できるようになる。二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差する地点Ｒを、平面視又は側面視でチャンバの中心よりも該細孔側のチャンバ内壁１１寄りの地点とすると、混合液６の高撹拌とスムースフローがより高い精度で実現できるようになり、高品質の成形品を造るうえで一層好ましくなる。なお、チャンバ側壁１１の壁孔１２をチャンバ内１０として、この壁孔１２に中心軸線７４ａの交差地点Ｒを配置するようにしてもよい。さらに、少なくとも二個の上記細孔３０のそれぞれを、チャンバ１０の垂直方向に沿って配置すると、霧化した少なくとも一方の配合原料５ａは、他方の配合原料５ｂとの衝突後、チャンバ１０の垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバ１０の天井に位置するピストン２の押出し面側に霧化した配合原料が付着することを抑制できる。

以下、上記実施形態１及び２に係る本混合装置を使用して性能比較試験を実施し、良好な結果を得たので、それについて説明する。
[性能比較試験]
表２は、実施例に係る本混合装置及び比較例に係る混合装置を用いて実験し、その結果をまとめたものである。実施例では、円錐状孔部７３及び先端側孔部７４を有するノズル部品７０（図１３参照）を用いた場合において、テストピース１及びテストピース２の５０００個あたりの底上がり不良率を手触りで調べると共に、テストピース１及びテストピース２の５０００個あたりのボイド発生率を手触りで調べた。また、比較例では、従来からの一つ穴のノズル部品（図示せず）を用いた場合において、テストピース１及びテストピース２の５０００個あたりの底上がり不良率を手触りで調べると共に、テストピース１及びテストピース２の５０００個あたりのボイド発生率を手触りで調べた。テストピース１及び２の形状は、２５０×１５０×２００ｍｍとした。なお、テストピース１は、表皮材を金型に装着し、表皮材の内部にウレタン反応混合液を注入し発泡硬化させたものである。また、テストピース２は、金型の表面に直接的にウレタン反応混合液を注入し発泡硬化させたものである。注入機は量産機を用いて、品質検査項目は量産品と同様の基準とした。
その結果、実施例のノズル部品７０は、比較例に比べて、テストピース１及びテストピース２におけるボイド不良率及び底上がり不良率のすべての項目で低い値を示した。
さらに、テストピース１を使用して、３ヶ月間のライン停止回数を調べた。量産機におけるライン停止は、原料が流れる流路管に装着した圧力センサーが、原料流れの高圧状態を検出して、機械の操業が停止する場合をいう。量産機が停止後、チャンバーを解体し、ノズルの詰まりを確認した。ノズル部品３（図２参照）の場合、ライン停止回数は１９回であった。一方、ノズル部品７０（図１３参照）の場合、ライン停止回数は２回であった。ノズルのつまりに関して、ノズル部品７０のほうがノズル部品３に比べてラインの停止回数が少ないことを確認した。

このように構成した混合装置及びこれを用いた成形方法は、両配合原料５ａ，５ｂのうちの少なくとも一方の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに複数個設けられたうちの少なくとも二個の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａをチャンバ内１０で交差するよう設定するだけで、混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができ、極めて有益となる。その構造がシンプルであることから、図１４，図１５といった従来装置に比べて、その装置コストを大幅にダウンできる。しかも、既存の混合装置であっても、ノズル部材８と互換性のある本ノズル部品７０に置き換えるだけで簡単に上記混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができる。加えて、図１４，図１５のようなバッフルピン９１の出し入れやクリーニング部材９２の余分な作動工程が加わることがなく、生産性にも優れた装置になっている。勿論、図１５，図１６の従来装置に本発明構成を加えれば、さらなる高攪拌とスムースフローが実現する。特にモールド成形品の製造においては、吐出開始から吐出停止までの全ての吐出状態で、均一に混合撹拌された混合反応液が供給されることから、成形品の欠肉，底あがり等の不良が低減できる。また、上記細孔３０を、チャンバ側壁１１の外側に開口し且つチャンバ内１０側に向かって尖って延びる円錐状孔部７３と、この円錐状孔部７３の尖端側からチャンバ内１０側に向かって延び且つチャンバ内１０に開口する先端側孔部７４と、を備えて構成したので、これら円錐状孔部７３及び尖端細孔部７４により細孔３０を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成でき、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制でき、両配合原料５ａ，５ｂの混合及び接触効率を更に高めることができる。さらに、少なくとも二個の前記細孔３０のそれぞれを、チャンバ１０の垂直方向に沿って配置したので、霧化した少なくとも一方の配合原料５ａは、他方の配合原料５ｂとの衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバ１０の天井に位置するピストン２の押出し面側に霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制でき、両配合原料５ａ，５ｂの混合及び接触効率を更に高めることができる。

尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。チャンバ１，注入ピストン２，ノズル部品３（７０），ノズルホルダー４（７６），成形型７等の形状，大きさ，個数などは用途に応じて適宜選択できる。例えば、化学的に反応する二種類の液状配合原料をチャンバ側壁１１にそれぞれ設けた細孔３０からチャンバ内１０に噴射する他に、反応に関与しない整泡剤，触媒などの配合助剤を、前記二種類の配合原料用細孔３とは別の細孔からチャンバ内１０に噴射する場合がある。こうした場合も、前記二種類の配合原料のうち少なくとも一方の配合原料に係る前記細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに該二個〜四個のうち二個以上の細孔３０の中心軸線７４ａがチャンバ内１０で交差し、その中心軸線が交差する細孔３０から噴射する前記配合原料の噴射液５０が他方の配合原料との衝突に先立ちチャンバ内１０で自己衝突すれば、本発明の範囲内になる。

また、前記実施例では、ノズル部品７０の細孔３０として、全面が液だまりを生じさせ難い曲面で構成したものを例示したが、これに限定されず、例えば、ウレタンカス等の異物を円滑に流し得る限りにおいて、その一部に平面が存在するノズル部品の細孔としてもよい。また、前記実施例では、上記ノズル部品７０の細孔３０として、円錐孔を有する円錐状孔部７３及び先端側孔部７４を備えるもの（図１２参照）を例示したが、これに限定されず、例えば、図２０に示すように、紡錘形状を半割してなる形状の円錐状孔部１７３及び先端側孔部１７４を備えるノズル部品１７０の細孔１３０としたり、漏斗状の円錐状孔部及び先端側孔部を備えるノズル部品の細孔としたりしてもよい。また、前記実施例では、円錐状孔部７３として、円錐孔（又は半紡錘状孔、漏斗状孔等）と円柱孔を組み合わせたものを例示したが、これに限定されず、例えば、単独の円錐孔、半紡錘状孔、漏斗状孔等からなる円錐状孔部としてもよい。さらに、前記実施例では、ノズル部品７０の先端側孔部７４として、縦断面円形状の貫通孔からなるものを例示したが、これに限定されず、例えば、縦断面楕円形状の貫通孔からなるものとしてもよい。

なお、参考例のミキシングヘッド装置として、例えば、化学的に反応する二種類の液状配合原料をチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内に噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置において、前記チャンバの側壁に設けた壁孔箇所にノズル部品が着脱自在に固定され、且つ該ノズル部品に前記細孔が形成され、前記細孔は、前記ノズル部品の原料流入側に開口し且つ前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備えることを特徴とするミキシングヘッド装置を挙げることができる。

１ チャンバ
１０ チャンバ内
１１ 側壁
１８ 中心
１９ 中心軸（中心）
３ ノズル部品
７０ ノズル部品
７３ 円錐状孔部
７４ 先端側孔部
３０ 細孔
５ 配合原料
５ａ 一の配合原料
５ｂ 他の配合原料
７ 成形型（金型）

本発明は、以下の通りである。
１．化学的に反応する二種類の液状配合原料をチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内に噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置において、
前記両配合原料のうち少なくとも一方の配合原料に係る前記細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液が、他方の配合原料との衝突に先立ち、チャンバ内で自己衝突し、
少なくとも二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されていることを特徴とするミキシングヘッド装置。
２．前記細孔は、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える上記１．記載のミキシングヘッド装置。
３．前記二個以上の細孔の先端側の中心軸線が交差する交差角度（θ）を３０°〜９０°の範囲内とする上記１．又は２．記載のミキシングヘッド装置。
４．化学的に反応する二種類の液状配合原料に係る一方の配合原料と他方の配合原料とをチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内へ噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置であって、前記両配合原料のうち少なくとも一方の前記配合原料に係る細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液がチャンバ内で自己衝突するミキシングヘッド装置を用いて、前記両配合原料のうち一方の配合原料の噴射液を自己衝突させ、次いで、他方の配合原料と衝突させて両配合原料を混合した後、これを成形型内に吐出し硬化させることにより成形し、
少なくとも二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されていることを特徴とするミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
５．前記細孔は、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える上記４．記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
６．化学的に反応する二種類の配合原料が、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である上記４．又は５．記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
ここで、「チャンバ」とは配合原料が噴射され、混合撹拌される空間の全てをいう。「自己衝突」とは、一種類の液状配合原料が二個以上の細孔から噴射液として噴射され、これらの噴射液同士が交差により衝突することをいう。

本発明のミキシングヘッド装置及びこれを用いた成形方法によれば、両配合原料のうちの少なくとも一方の細孔を二個〜四個の範囲内で設け、さらにそのうちの少なくとも二個の細孔の先端側の中心軸線をチャンバ内で交差させたので、少なくとも一方の配合原料が自己衝突して霧化し、配合原料の混合及び接触効率が高まる。そのため、たやすくしかも確実に、混合液の高撹拌と吐出口からの混合液のスムースフローを達成できるようになり、低コストにして生産性向上，品質向上等に優れた効果を発揮する。
さらに、少なくとも二個の前記細孔のそれぞれが、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されているので、霧化した少なくとも一方の配合原料は、他方の配合原料との衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバの天井に位置するピストンの押出し面側に霧化した配合原料が付着することを抑制でき、両配合原料の混合及び接触効率を更に高めることができる。
また、前記細孔が、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える場合は、円錐状孔部及び先端側細孔部により細孔を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成でき、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制でき、配合原料の混合及び接触効率を更に高めることができる。

このように構成した混合装置及びこれを用いた成形方法は、両配合原料５ａ，５ｂのうちの少なくとも一方の細孔３０が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに複数個設けられたうちの少なくとも二個の細孔３０の先端側の中心軸線７４ａをチャンバ内１０で交差するよう設定するだけで、混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができ、極めて有益となる。その構造がシンプルであることから、図２３，図２４といった従来装置に比べて、その装置コストを大幅にダウンできる。しかも、既存の混合装置であっても、ノズル部材８と互換性のある本ノズル部品７０に置き換えるだけで簡単に上記混合液６の高撹拌と吐出口１４からの混合液６のスムースフローを向上させることができる。加えて、図２３，図２４のようなバッフルピン９１の出し入れやクリーニング部材９２の余分な作動工程が加わることがなく、生産性にも優れた装置になっている。勿論、図２３，図２４の従来装置に本発明構成を加えれば、さらなる高攪拌とスムースフローが実現する。特にモールド成形品の製造においては、吐出開始から吐出停止までの全ての吐出状態で、均一に混合撹拌された混合反応液が供給されることから、成形品の欠肉，底あがり等の不良が低減できる。また、上記細孔３０を、チャンバ側壁１１の外側に開口し且つチャンバ内１０側に向かって尖って延びる円錐状孔部７３と、この円錐状孔部７３の尖端側からチャンバ内１０側に向かって延び且つチャンバ内１０に開口する先端側孔部７４と、を備えて構成したので、これら円錐状孔部７３及び尖端細孔部７４により細孔３０を液だまりが生じ難い滑らかな曲面で主に構成でき、ウレタンカス等の異物が生成されてもそれを微小な状態で円滑に流してノズルのつまりを抑制でき、両配合原料５ａ，５ｂの混合及び接触効率を更に高めることができる。さらに、少なくとも二個の前記細孔３０のそれぞれを、チャンバ１０の垂直方向に沿って配置したので、霧化した少なくとも一方の配合原料５ａは、他方の配合原料５ｂとの衝突後、チャンバの垂直方向に対して水平に広がることから、チャンバ１０の天井に位置するピストン２の押出し面側に霧化した配合原料５ａ，５ｂが付着することを抑制でき、両配合原料５ａ，５ｂの混合及び接触効率を更に高めることができる。

Claims (9)

1. 化学的に反応する二種類の液状配合原料をチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内に噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置において、
   前記両配合原料のうち少なくとも一方の配合原料に係る前記細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、さらに該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液が、他方の配合原料との衝突に先立ち、チャンバ内で自己衝突することを特徴とするミキシングヘッド装置。
2. 前記チャンバの側壁に設けた壁孔箇所にノズル部品が着脱自在に固定され、且つ該ノズル部品に前記細孔が形成される請求項１記載のミキシングヘッド装置。
3. 前記細孔は、前記ノズル部品の原料流入側に開口し且つ前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える請求項２記載のミキシングヘッド装置。
4. 前記ノズル部品に細孔を二個形成し、且つ両細孔の中心軸線が交差する交差角度（θ）を３０°〜９０°の範囲内とする請求項２又は３記載のミキシングヘッド装置。
5. 二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されている請求項４記載のミキシングヘッド装置。
6. 化学的に反応する二種類の液状配合原料に係る一方の配合原料と他方の配合原料とをチャンバ側壁にそれぞれ設けた細孔からチャンバ内へ噴射し、両配合原料を衝突させて混合するミキシングヘッド装置であって、前記両配合原料のうち少なくとも一方の前記配合原料に係る細孔が二個〜四個の範囲内で複数個設けられ、且つ該二個〜四個のうち二個以上の細孔の先端側の中心軸線がチャンバ内で交差し、その中心軸線が交差する細孔から噴射する前記配合原料の噴射液がチャンバ内で自己衝突するミキシングヘッド装置を用いて、前記両配合原料のうち一方の配合原料の噴射液を自己衝突させ、次いで、他方の配合原料と衝突させて両配合原料を混合した後、これを成形型内に吐出し硬化させることにより成形することを特徴とするミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
7. 前記細孔は、前記チャンバ内側に向かって尖る円錐状孔部と、該円錐状孔部の尖端側から前記チャンバ内側に向かって延び且つ前記チャンバ内に開口する先端側孔部と、を備える請求項６記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
8. 化学的に反応する二種類の配合原料が、２液性ポリウレタン樹脂用のポリオール成分を含む配合原料とイソシアネート成分を含む配合原料である請求項７記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。
9. 少なくとも二個の前記細孔のそれぞれは、前記チャンバの垂直方向に沿って配置されている請求項６ないし８のいずれか一項に記載のミキシングヘッド装置を用いた成形方法。

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