JP2014502920A - カバー層に液体反応混合物を塗布するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、外層を連続的に動かしながら液体反応物を該外層に塗布する、該外層に液体反応混合物を塗布するための装置であって、外層の方向に複数の開口部ｂ）を備え、該外層の面に平行且つ該外層の移動方向に直角に該外層の上に設けられた、好ましくは固定されて設けられた、少なくとも一本のパイプａ）からなり、外層端部上に位置する前記パイプの側における外側の前記開口部が、前記外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられている装置に関する。本発明は、さらに複合材料を製造するための、及び外層に液体反応混合物を塗布するための、上記装置の使用に関する。本発明は、さらに外層を連続的に動かしながら該外層に液体反応混合物を塗布する上記装置を用いた外層への液体反応混合物の塗布を含む、複合材料の製造方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外層を連続的に動かしながら液体反応混合物を該外層に塗布するための外層に液体反応混合物を塗布する装置であって、該装置が、該外層の方向に設けられた複数の開口部ｂ）を有し、また該外層の面に平行にまた該外層の移動方向に直角に該外層の上に設けられた少なくとも一本のパイプａ）を有し、該パイプの外層端部の上に位置する側の外側開口部が、外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられている装置に関する。

本発明はまた、上記装置の複合材料の製造のための利用、また外層への液体反応混合物の塗布のための利用に関する。本発明はまた、外層に液体反応混合物を上記装置を用いて、該外層を連続的に動かしながら該液体反応混合物をこの外層に塗布する複合材料の製造方法に関する。

複合材料の製造、特に金属外層とイソシアネート系発泡体材料製の芯材（通常、ポリウレタン（ＰＵＲ）またはポリイソシアヌレート（ＰＩＲ）発泡体材料、ともにＰＵ発泡体と称す）とからなる複合材料（しばしばサンドイッチ材料とも呼ばれる）の製造は、現在、二枚ベルト装置の連続運転により大規模に実施されている。冷蔵庫の断熱のためのサンドイッチ材料に加えて、いろいろな建物の外面建設用の材料の重要性が増加している。シャッター型のドアも、サンドイッチ材料からより多く製造されるようになってきている。塗装鋼板に加えて、ステンレス鋼、銅またはアルミニウム板も外層として使用されている。

イソシアネート系発泡体の製造では、先ず発泡体の液体出発成分であるポリオール成分とイソシアネート成分が、例えば混合ヘッド中で混合され、アプリケーターにより外層に塗布され、これらの成分がここで相互に反応し発泡してその発泡体を形成する。外層への塗布がうまく進むように有孔パイプが外層の上に設けられ、これが通常アプリケーターとして用いられる。これらのパイプは、以下、塗布レーキ、あるいはより簡単にレーキとよぶことがある。

この場合、アプリケーターを外層上で可動な状態に設けて、往復運動により外層の全面にこの反応混合物を塗布することもできる。

最近、外層上に固定した状態で設けられたパイプも使用されている。このような装置は、例えばＷＯ２００９／０７７４９０、ＷＯ２００８／１０４４９２またはＷＯ２００８／０１８７８７に記載されている。

これらの装置は、通常金属製であり、好ましくはスチール製である。このような装置は機械的に極めて安定であるが、例えば反応後にポリウレタンがその上に固化して汚れると洗浄に手間がかかる。

ＤＥ２０２００９０１５８３８．１にはまた、固化析出が起こると交換可能なあるいは廃棄可能なプラスチック製アプリケーターが記載されている。これにより、装置停止時間を短縮することができる。

通常のアプリケーターでは、外層端部での反応混合物塗布が不満足であることがわかっている。これは、下の外層が複雑な形状をしている場合に特に顕著である。このような形状が存在する場合、そこに反応混合物が上から投入できないデッドスペースが生成する。アプリケーターの位置が外層の末端に近すぎる場合、反応混合物が外層に沿って流れ、このため製品のロスや装置の汚染を引き起こすことがある。この欠点を克服するためにアプリケーターを外層の末端から比較的離れた位置に置くと、反応混合物が末端に届かず、品質上の問題を引き起こす可能性がある。

ＷＯ２００９／０７７４９０ ＷＯ２００８／１０４４９２ ＷＯ２００８／０１８７８７ ＤＥ２０２００９０１５８３８．１

本発明の目的は、複合材料の製造方法、特に金属外層とＰＵ発泡体芯材からなる複合材料の製造方法を改善し、これにより、凹凸のある外層の場合であっても、そのデッド領域に反応混合物をより均一な分布で直接塗布できるようにすることである。特にＰＵ発泡体の液体出発化合物を外層上に均一に分布できるとともに、得られる複合材料の品質が優れていることが必要である。

驚くべきことに、本目的が、外層の端部の上に位置するアプリケーターに、複数の開口部を外層端部の方向に対して１〜５０°のある角度で設けることで達成されることが明らかとなった。

したがって、本発明の対象は、外層を連続的に動かしながら液体反応混合物を該外層に塗布するための外層に液体反応混合物を塗布する装置であって、該装置が、該外層の方向に設けられた複数の開口部ｂ）を有し、また該外層の面に平行にまた該外層の移動方向に直角に該外層の上に設けられた少なくとも一本のパイプａ）を有し、該パイプの外層端部の上に位置する側の外側開口部が、外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられている装置である。

図１は、それぞれの１個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ対称形アプリケーターを示す。 図２は、図１と同じ配列であるが、孔ｂ）が一つ、中央で、反応混合物の供給部の下に設けられているものを示す。 図３は、片側で１個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもち、他の側で２個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ非対称形アプリケーターを示す。 図４は、それぞれ２個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ対称形アプリケーターを示す。

本発明のある好ましい実施様態では、外層端部の上に位置する外側開口部ｂ）１〜４が、外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられている。

液体反応混合物の供給は、パイプａ）の中央で行われることが好ましい。原理的には、この反応混合がこのパイプの一端で起こってもよい。この場合にはパイプ内に過剰な圧力の蓄積があるかもしれないので、この実施様態は好ましくない。

パイプａ）の中央で液体反応混合物の供給を行う場合、開口部ｂ）は、対称的であっても非対称的であってもよい。対称的な配列とは、供給の両側で開口部ｂ）が同じように配置されていることを意味し、すなわち、各側に同数の開口部ｂ）があり、それぞれ中央から同じ距離にあることを意味する。

開口部ｂ）の非対称的な配列では、供給の両側で開口部ｂ）が異なって設けられている。この場合に、ある角度で設けられる開口部ｂ）が、相互に異なっていることが好ましい。この実施様態は、特に外層端部が異なる輪郭を持つ場合に使用される。この場合、１個、２個、３個のまたは４個の開口部ｂ）を両側に、相互に違えて、外層端部の方向に１〜５０°で設けることができる。この実施様態では、外層端部により複雑な形状を持つものにも、発泡体を供給することができる。したがってある実施様態においては、このアプリケーターが、一個の開口部ｂ）を片側に持ち、３個の開口部ｂ）を他側に持つことができる。

この実施様態においては、このアプリケーターは、上述のように対称的でなく、そのため反応混合物を不均一に排出する。難しい形状のパネルを完全充填したい場合に、これが有利となる。これは、特にシャッター型ドア（セクショナルドア）用のパネルの製造で有利である。

開口部ｂ）が対称的な配列と非対称的な配列の場合の両方で、パイプａ）の中央に、即ち液体反応混合物が投入される位置に開口部ｂ）を設けることができる。これにより、いろいろな形状に、即ちいろいろな板の幾何形状に適応できる。これは、屋根の形状の場合や、シャッター型ドアのパネル上にあるような小ビーズの場合に特に有利である。反応混合物がこの小ビーズに直接塗布されないと、その領域で、基材欠陥及び／又は空気混入の問題が発生することがある。

ある角度で複数の開口部ｂ）が設けられる場合、この角度が外層端部の方向に大きくすることが好ましい。これにより、パイプａ）の構造を細くすることができる。これにより洗浄が容易となる。またこの実施様態でより広い領域の塗布が可能となる。外層に対するパイプａ）の高さを調整することで、塗布幅を変更可能である。パイプａ）を高く設けられるほど、塗布幅が広くなる。これにより、このパイプａ）が広く使用可能となる。塗布幅は高さで調整可能であるため、考慮すべきはパイプａ）の塗布幅ではなく、塗布速度である。

この点で、外側開口部ｂ）の角度の大きさは、次式により決めることが好ましい。

小角度＝大角度／ある角度で設けられた開口部の数

即ち、開口部ｂ）が２個の場合、小角度の値は、大角度の１／２であり、開口部ｂ）が３個の場合、小角度は、最大角度の１／３であり、開口部ｂ）が４個の場合、小角度は、最大角度の１／４である。

開口部ｂ）の相互距離は、好ましくは２〜２００ｍｍである。本発明の特定の実施様態では、ある角度で設けられた開口部ｂ）間の距離が２ｍｍ未満であってもよい。しかしこの場合でも、この距離は通常は１ｍｍ以上である。

ある角度で設けられる開口部ｂ）は、相互に、あるいはある角度で設けられない開口部ｂ）から同じ距離で設けられてもよい。

ある角度で設けられる開口部ｂ）を相互に同じ距離で設け、ある角度で設けられない開口部ｂ）から異なる距離で、好ましくはより小さな離で設けることもできる。

この場合、開口部ｂ）の角度が大きくなると、開口部ｂ）の間の距離を小さく選ぶことが好ましい。

開口部ｂ）の直径は、０．１〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。この孔径は、好ましくは１〜６ｍｍであり、特に１．５〜４ｍｍである。

これらの直径が、全体のパイプａ）にわたって一定であってもよい。本発明の特定の実施様態では、開口部ｂ）の直径が、パイプａ）の長さ方向で変化してもよい。これは、特に個々の領域で、特に外層端部領域でどれほどの量の発泡体が必要であるかによる。

原則として、孔径ｂ）は、パイプａ）全体にわたり変動可能である。

本発明のある実施様態では、開口部ｂ）の径が外層端部の方向に減少する。本発明のもう一つの実施様態では、開口部ｂ）の径が外層端部の方向に増加する。本発明のある実施様態では、ある角度で設けられた開口部ｂ）が他のものより小さな直径をもつ。

本発明の他の好ましい実施様態では、液体反応混合物が各開口部から同じ速度で排出されるように開口部ｂ）が設計される。これは、例えば開口部ｂ）の直径を変化させて行うことができる。ある好ましい実施様態においては、これが開口部の長さを変化させて行われる。なお、この開口部の長さは、開口部ｂ）が設けられているパイプａ）の内側から反応混合物がアプリケーターから排出される点までの距離を意味するものとする。

排出速度を均一にするため、開口部ｂ）の長さは、反応混合物の供給場所からパイプａ）の末端領域へ向かって減少している。

パイプａ）の外径を一定として、パイプａ）の内径を中央から減少させることで、開口部ｂ）の長さを変化させることができる。しかし、この実施様態は製造が難しいため好ましくない。

パイプａ）の径は、好ましくは０．２〜５ｃｍである。

本発明のある実施様態では、開口部ｂ）が設けられた側のパイプａ）を、開口部ｂ）の長さが大きくなるように変更することで、開口部ｂの長さを変えることができる。この実施様態を、以下により詳細に説明する。

本発明のある実施様態では、２個以上のパイプａ）も使用することができ、特に２個のパイプａ）を相互に並べて使用できる。これは、特に非常に広い外層の場合に有利である。

パイプａ）は金属製であってよい。なお、スチール、特にステンレス鋼が好ましい。この実施様態は、その高い機械的安定性に特徴がある。

この実施様態の場合、開口部ｂ）の長さは、適当な長さと厚みの平坦な金属部品をパイプａ）に溶接することで変更できる。この溶接金属部品を、例えば研磨により開口部の長さに段階的に調整する。開口部ｂ）は、特に穿孔により設けられ、次いで好ましくはバリ取りされる。次いで、この装置を硬化させもよい。このために、他の製造方法も可能である。

装置の運転中に、反応生成物による汚れが起こる。したがって、この装置は、定期的に洗浄する必要があり、特に溶媒を用いて洗浄する必要がある。

本発明のもう一つの実施様態では、パイプａ）がプラスチック製である。なお、熱可塑性樹脂が好ましい。安全の理由で発泡体の製造に易燃性炭化水素が発泡剤として使用されることが多いため、このプラスチックが静電気的に帯電されないようにする必要がある。

このプラスチックは、好ましくはポリアミドまたはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）であり、特にポリアミドである。機械的安定性を改善するため、これらのプラスチックを充填剤で強化してもよい。この一例がガラス繊維強化ポリアミドである。

プラスチック製のパイプａ）は、射出成型で製造することが好ましい。

プラスチックを使用する場合、金属を使用する場合と比べると重量が低下する。また、多数個を製造すると低コストとなる。この装置が汚れると、これを廃棄し新しい装置と交換できる。

本発明のある実施様態では、開口部ｂ）を備えたパイプａ）が少なくとも２本、特に直線状と配置されたものが使用される。２〜４本のパイプを使用することが好ましく、特に好ましくは２〜３本、特に２本のパイプａ）の使用が好ましい。多くのパイプａ）を使用する場合、開口部ｂ）は、外層端部上に位置する側のみにある角度で設けられる。

このアプリケーターは、下の外層の上に、高さが１〜４０ｃｍで、好ましくは１０〜３０ｃｍ、及び特に１５〜２５ｃｍで設けられることが好ましい。正確な距離は、外層の形状に応じて決定する必要があり、したがって変動する。

パイプａ）、または相互に隣り合って設けられる複数のパイプａ）は合計で、外層の幅と等しい長さをもっていてもよい。しかしながら、これは外層にそって流れた製品を与えるため、好ましくない。

したがって安全のためには、パイプａ）長は、外層の幅より小さいことが好ましい。この場合、このパイプａ）は、外層全体の中心に設けられる。塗布レーキは、外層の幅の少なくとも６０％を、特に７０％をカバーすることが好ましい。通常サンドイッチ材料の場合のように、外層の幅が１．２０ｍである場合、各辺の幅の１８ｃｍが、塗布レーキでカバーされないだろう。この塗布レーキが、あるいは隣接して設けられる複数の塗布レーキが、外層の幅の少なくとも６０％、特に少なくとも７０％をカバーすることが好ましい。ある角度で設けられた孔ｂ）があると、孔ｂ）が設けられていないものと比べて、パイプａ）の長さを短くすることができる。

この液体反応混合物は、イソシアネート系発泡体の製造用のもの、特にポリウレタン発泡体とポリイソシアヌレート発泡体の製造用のものであることが好ましい。周知の如く、これらは、ポリイソシアネートを発泡剤の存在下でイソシアネート基と反応する少なくとも２個の水素原子をもつ化合物と反応させて製造される。これらの成分は、通常の混合装置中で、例えば高圧混合ヘッドまたは低圧混合ヘッド中で混合され、パイプａ）に送られる。

これは通常、混合装置とパイプａ）の間に設けられた連結部により行われる。この連結部は、好ましくはパイプ状のものである。多数のパイプを使用する場合、それぞれがこの供給部に連結される。これは、一つのパイプにより行われ、このパイプから、それぞれのパイプへの連結パイプが伸びている。

供給パイプの直径は一定であることが好ましい。これは、必要な反応混合物の量により決まる。直径は、好ましくは４〜３０ｍｍであり、特に好ましくは６〜２２ｍｍである。

本発明のアプリケーターは、イソシアネート系硬質発泡体用の液体出発原料が外層に塗布される速度が、２ｋｇ／ｍｉｎ〜１００ｋｇ／ｍｉｎとなるように、好ましくは８ｋｇ／ｍｉｎ〜６０ｋｇ／ｍｉｎ、特に４ｋｇ／ｍｉｎ〜５０ｋｇ／ｍｉｎとなるように設計されることが好ましい。

イソシアネート系硬質発泡体用の液体出発原料の２５℃での粘度は、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓである。

柔軟または剛直な外層を外層として使用でき、好ましくは剛直な外層を、例えばせっこうボードパネル、ガラスマット、アルミ箔、アルミニウム板、銅板または鋼板など、好ましくはアルミ箔、アルミニウム板または鋼板、特に好ましくは鋼板を、外層として使用できる。鋼板は、塗装されていても未塗装であってもよい。鋼板は、例えばコロナ処理、アークまたはプラズマ処理または他の通常の方法で前処理されていてもよい。

外層は、１〜６０ｍ／ｍｉｎの速度で輸送されていることが好ましく、より好ましくは２〜１５０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは２〜５０ｍ／ｍｉｎ、特に好ましくは２．５〜３０ｍ／ｍｉｎ、特に２．５〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で輸送されていることが好ましい。同時に、少なくとも発泡体系を塗布する時から、好ましくは接着促進剤を塗布する時点からすべての期間、この外層を水平の位置におく。

本発明の方法で板や箔を外層として用いる場合、外層を、ロールから、次々と引き出し、必要なら凹凸をつけ、加熱し、また必要ならポリウレタンフォームを受け入れやすくするために前処理し、必要なら接着促進剤を塗布し、これらにイソシアネート系硬質発泡体ａ）用の出発原料を本発明の垂直レーキから与え、二枚のベルトで硬化させ、最後に所望の長さに切断する。

この板を所望の形状に凹凸をつけたり、端部を形成し、曲げ及び／又は圧延する金属ローラーにより、この外層を処理することが好ましい。

通常の生成物は、イソシアネート系硬質発泡体として使用できる。これらは、例えばＷＯ２００９／０７７４９０に記載されている。

イソシアネート系硬質発泡体の接着を改善するため、接着促進剤（好ましくはポリウレタン系の接着促進剤）を、外層と発泡体の間に塗布することができる。この接着促進剤は、通常の方法であるいは既知の方法で塗布可能である。本発明のある好ましい実施様態では、この接着促進剤が回転ディスクにより塗布される。このような方法は、例えばＷＯ２００６／０２９７８６に記載されている、
本発明のアプリケーターは、一連の長所を持つ。

先行技術のアプリケーターでは、外層の凹凸が深く材料分布がこのために適度に調整されていないと、反応混合物を外層の塗布すると欠陥を起こしうるという問題をもっていた。これらの欠陥は、後で得られる複合材料の膨れにつながるため望ましくない。

これまでは、凹凸をつけた直後に反応混合物を塗布され、この発泡体をこの凹凸に押し付ける必要があった。この結果、凹凸部で機械特性に劣る発泡体となった。特に、この凹凸に押し付けられた発泡体の圧縮強度が、複合材料の他の領域よりかなり小さくなる。

外側開口部ｂ）をある角度で設けることで、液体反応混合物をこの領域に入り込ませ、そこで発泡させることができる。これにより、複合材料の全領域で、発泡体の性質を均一とすることができる。

最適化された分布（必要な場所への材料の塗布、この場合不均一な材料供給が望ましい）により、基材の欠陥や押付ゾーン／領域の問題を除くことができる。

したがって、本発明の対象はまた、外層を連続的に動かしながら液体反応混合物をこの外層にアプリケーターにより塗布する複合材料の製造方法であって、本発明にの装置が該アプリケーターとして用いられる方法である。

本発明の対象は、したがって、本発明の装置の液体反応混合物を外層へ塗布するための利用、また複合材料の製造のための利用である。

本発明を図１〜４で、より詳細に説明する。

全ての図において、ａ）は、パイプａ）を示し、ｂ）は、直線状に配された複数の開口部ｂ）を示し、ｂ’）は、ある角度で設けられた開口部ｂ）を示し、ｃ）は、反応混合物の供給部を示す。全ての図より、開口部ｂ）の長さが外側に行くほど減少していることがわかる。

図１は、それぞれの１個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ対称形アプリケーターを示す。

図２は、図１と同じ配列であるが、孔ｂ）が一つ、中央で、反応混合物の供給部の下に設けられているものを示す。

図３は、片側で１個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもち、他の側で２個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ非対称形アプリケーターを示す。

図４は、それぞれ２個のある角度で設けられた開口部ｂ）をもつ対称形アプリケーターを示す。

Claims (21)

1. 外層を連続的に動かしながら液体反応混合物を該外層に塗布する、該外層に液体反応混合物を塗布するための装置であって、
   該装置が、前記外層の方向に複数の開口部ｂ）を備え、該外層の面に平行且つ該外層の移動方向に直角に該外層の上に設けられた少なくとも一本のパイプａ）を有し、
   前記外層端部上に位置する前記パイプの側における外側の前記開口部が、前記外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられていることを特徴とする装置。
2. 前記外層端部上に位置する外側の１〜４個の前記開口部ｂ）が、前記外層端部の方向に１〜５０°のある角度で設けられている請求項１に記載の装置。
3. 開口部ｂ）の角度の大きさが、外層端部の方向に増大する請求項１及び２のいずれか一項に記載の装置。
4. 外側開口部ｂ）の角度の大きさが、次式：
   
   小角度＝大角度／ある角度で設けられた開口部の数
   
   で決められる請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. パイプａ）が固定されて設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 開口部ｂ）が、前記液体反応混合物がすべての開口部ｂ）から同一速度で排出されるように設計されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 開口部ｂ）の径が、液体反応混合物の供給部からパイプａ）の末端領域に向けて減少する請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 開口部ｂ）の長さが、液体反応混合物の供給部からパイプａ）の末端領域に向けて減少する請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. パイプａ）が、前記外層の幅の少なくとも６０％超に達するように設けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. パイプａ）が、前記外層上で１〜４０ｃｍの高さに設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記液体反応混合物の供給部がパイプａ）の中央に位置する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. パイプａ）の直径が０．２〜５ｃｍである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 孔ｂ）の径が０．１〜１０ｍｍである請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 孔ｂ）の相互距離が２〜２００ｍｍである請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. ある角度で設けられた孔の間の距離が中央から末端領域に向けて小さくなる請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. パイプａ）が金属製である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. パイプａ）がプラスチック製である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 相互に隣接する２本のパイプａ）が用いられる請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 外層を連続的に動かしながら液体反応混合物を該外層に塗布する、アプリケーターを用いて該外層に液体反応混合物を塗布する複合材料の製造方法であって、
    請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置がアプリケーターとして用いられる方法。
20. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置の液体反応混合物の外層への塗布のための利用。
21. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置の複合材料の製造のための利用。

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