JP2020175656A - 断熱パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続的に移動する表面層に反応混合物を均一に加えられ、長時間の製造および反応システムの場合でも、分配器の壁に対する反応混合物のケーキングが確実に防止できる断熱パネル製造方法を提供する。【解決手段】カバー層２と該カバー層上の断熱材の層３とを含み、所定の幅Ｂを有する断熱パネル１を製造する方法で、反応混合物４の成分を計測、混合させて、分配器６の入口に供給して分配器の流路に沿ってノズル開口部８に案内、排出され、搬送方向Ｆに移動するカバー層の上側９に加えられる。反応混合物がカバー層に均一に加えられるように、５つのノズル開口部を介して排出され、自由ジェット１０のノズル開口部からカバー層の上側に加えられ、反応混合物のジェットの衝突点１１は、実質的に、搬送方向に横Ｑに延在する経路１２上にあり、２つの衝突点１１’、１１’’の距離ａは幅Ｂの７０％である。【選択図】図１

Description

断熱パネルを製造する方法に関する。

本発明は、少なくとも１つのカバー層と、該カバー層上に位置する断熱材（特に断熱発泡体）の層とを含み、好ましくは、間に断熱材の層が位置する２つのカバー層を含む、所定の幅を有する断熱パネルを製造する方法であって、断熱材は、反応混合物の少なくとも２つの成分を計測し、該成分を混合させて、これらを分配器の入口に供給することによって、製造され、反応混合物は、分配器において流路に沿っていくつかのノズル開口部に案内され、かつノズル開口部を介して排出され、反応混合物は、分配器に対して搬送方向に移動する少なくとも１つのカバー層の上側に加えられ、反応混合物は少なくとも５つのノズル開口部を介して排出され、反応混合物は自由ジェットにおいてそれぞれのノズル開口部からカバー層の上側に加えられ、カバー層上の反応混合物のジェットの衝突点は、実質的に、搬送方向に横に延在する経路上にあり、２つの横最外部の衝突点の距離は幅の少なくとも７０％である、方法に関する。

一般的な方法は、特許文献１から既知である。同様の解決策は、特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５に示されている。

このようなプロセスは、とりわけ、可撓性または剛性カバー層を有する発泡複合要素を製造するのに適している。このような複合要素は、特に断熱の目的で使用される。通常、このような複合要素は、連続的に動作する機械上で製造される。現在、６０ｍ／分までの製造速度が達成されている。典型的には、このような複合要素は、およそ１，２００ｍｍの幅で製造されるが、さまざまな応用に対して６００ｍｍ〜１，５００ｍｍの幅も可能である。

鋼製サンドイッチパネルの連続的な製造の基本的な方法は、特許文献３に記載されている。特許文献４において、金属製カバー層以外に、紙または不織布などの可撓性カバー層も使用可能であることが記載されている。特許文献２において、キャスティングレーキによる既に一般的な振動の応用は、製造速度に対して限定されている。振動の応用によるプロセスは、例えば、特許文献６に記載されている。

代替策として、上述された特許文献２では、反応混合物が分配ヘッドを介して少なくとも３つの可撓性出口経路に分配され、可撓性出口経路は流出方向に横の剛性フレームに取り付けられる。この方法の不利点は、ホース内の反応混合物のケーキングを回避することが困難であることである。これを回避するために、注入ポンプの吸い込み側の代わりに加圧側に生成されなければならない高い空気荷重を使用する必要があり、このことは、機械技術の点でより複雑になる。しかしながら、より多くの反応システムでは、プロセスは、ホースの断面が経時的に狭くなるため高い空気荷重によっても限界に達する。これによって、圧力損失が増大する。ケーキングが全てのホースにおいて厳密に均一に始まらない場合、これによって、個々の出口経路における量の分配が不均等になる。これはさらには、完成部品における内部応力をもたらし、これによって完成複合要素は冷却プロセス時に膨張する。

代替的な解決策は、直立したキャスティングレーキである。これは根本的に、搬送方向に基本的に横に位置付けられる剛性パイプである。この管は、反応混合物が排出される多数の出口開口部を有する。このようなレーキの種々の設計は、特許文献１、特許文献４、および特許文献３に記載されている。このようなレーキの主な問題は、反応混合物が出口穴に始まって長期間にわたってケークになることである。キャスティングレーキ内の材料の滞留時間は外部エリアにおいて非常に長い。さらに、流速は一般的にそこでは低くなるが、これは、この影響を防ぐために流れ断面を調節することによって、量分布が不均等になる最短の流路による材料に対する総流れ抵抗と比較して、最長の流路による材料に対する総流れ抵抗は非常に大きくなるからである。さらなる問題は、最長の流路による材料が、最短の流路による材料よりもレーキを出る時にかなり古くなるため、熟成分布が劣っていることである。種々の対策によってこれらの問題に対処するためのさまざまな提案があるが、このようなキャスティングレーキ内の比較的長い滞留時間および比較的高い比表面積の基本的な問題が残っている。

上記の解決策による問題は、述べた解決策における反応混合物の少なくとも一部分が、材料が大気に排出される前に比較的長い流路を有することである。これらの解決策のさらなる不利点は、解決策が、体積流量に対して比較的大きい比表面積を有することである。反応性の粘着性のある反応混合物が潜在的に経時的に表面に焼き付く可能性があるため、排出要素が体積流量に対してできるだけ小さい比表面積を有するように設計することは、有利である。

この点における有利な解決策は、特許文献５の図５に開示されている。しかしながら、１つの中央のジェットおよび２つの横のジェットによるこの比較的簡易な解決策は、３つのストランドが後発製品において非常に顕著な合流地帯をもたらす不利点を有する。これらの合流地帯によって、非常に不均等で不都合なセル配向がもたらされ、これは機械的性質に悪影響を及ぼす。さらに、３つのみのストランドでは、材料が３つのみのストランドによって上限に達した後に反応混合物のオーバーフローを回避することはより困難になるため、合流中に大きな空気含有物がないようなプロセスを設計することは困難である。従って、この解決策は、低始動および立ち上がり時間による反応システムでは機能しない。

数個の平坦なジェットノズルを使用する応用による、前述の特許文献５において提示される問題に対する解決策は、別の問題をもたらし、つまり、平坦なジェットの比較的高い衝突によって、確実に、材料がまた移送方向に対して流れるようにする。平坦なジェットは、幅広く引き出される平坦なジェットであるため、移送方向に対して流れる反応混合物は、横に通過させることによる衝突ジェットを回避する可能性はない。その代わりに、平坦なジェットは、移送方向に対して最初に流れる材料に必然的に当たり、これはさらにまた、移送方向において移動する表面層によって共に運ばれる。これは、気泡という大きな影響をもたらす。さらに、平坦なジェットによる幅にわたる材料の均一な分布を達成することはほとんど不可能である。平坦なジェットによって達成される不画定の量分布（特に縁部において、表面張力によって、確実に、平坦なジェットが外側に共に引き寄せられるため材料が蓄積している）は、個々の別個ではあるが画定されたストランドによって達成される画定された分布よりも、プロセス工学の視点からより多くの問題がある。平坦なジェットの場合、その結果、上側のカバー層の下の空気含有物を回避することは、実際にはより困難である。

さらに、特許文献２に記載されるプロセスのような、特許文献５において提案されるプロセスは、発泡システムの反応性に応じて、材料が、数時間続く製造中でも分配システムの壁に対してケークにならないようにすることは困難である。

ここで、より小さい泡が、隣接するより大きい泡に拡散することによって、特に、立ち上がり時間の終わりに向けて気泡の中に消える、いわゆるオストワルド熟成の影響を回避するために非常に反応性のあるシステムを使用することが望ましいことは、留意されるべきである。これによって断熱性は劣化する。より高速なシステムでは、このプロセスはより短い時間窓に限定されるため、より高速なシステムを使用して、より良い断熱性を有するより微細なセルの最終製品を製造することができる。オストワルド熟成の影響については、例えば、特許文献７に詳細に記載されている。この公報でも、断熱性に関連した発泡構造の微細セル構造の重要性が論じられている。

欧州特許第２０５１８１８号 欧州特許第１８５７２４８号 国際公開第２０１２／０９３１２９号 国際公開第２００８／１０４４９２号 米国特許出願公開第２００５／０２２２２８９号 米国特許第４２７８０４５号 欧州特許出願公開第３１７６２０６号

上述されるさまざまな問題を考慮して、本発明は、連続的に移動する表面層に反応混合物を均一に加えることを徹底するのと同時に、長時間の製造および反応システムの場合でも、分配器の壁に対する反応混合物のケーキングが確実に防止できるように徹底することが可能であるように一般プロセスをさらに発展させるという目的に基づく。本発明のさらなる本質的な目標は、反応混合物の熟成が搬送方向に直交する虚数平面上でできるだけ均質であるように材料を加えることである。種々のストランドの不均質な熟成分布は、種々のストランドの合体の問題、および最終製品の不均質な物理的性質をもたらすが、これは、本発明に従って回避されるものとする。ここでのとりわけ重大な影響は、複合要素が冷却に対する内部応力により屈曲し、もはや平坦ではなくなることである。さらに、目標は、反応混合物をカバーシートに加える時の泡の影響を回避または最小化することである。

本発明によるこの目的の解決策は、ノズル開口部から排出されるそれぞれのジェットにおける反応混合物の（平均）熟成が、搬送方向に垂直の平面を交差する時、最高０．５秒でジェット全てにわたる算術平均値と異なっており、分配器は、最高２．０ｃｍ²／（ｃｍ³／ｓ）（反応混合物と接触する表面積と、分配器を通る反応混合物の体積流量の除算）である体積流量の比表面積を有することを特徴とする。

成分の反応混合物への混合は、分配器の入口に移される前に中央混合要素において最初に実行される。反応混合物は、ノズル開口部を通して大気に排出され、かつ自由ジェットで（すなわち、投てき放物線の形状で）カバー層に達する。カバー層は通常、水平搬送方向に移動する。

少なくとも５つのノズル開口部の選択は、相対的に画定されたセル配向が合流地帯においても達成可能である有利な結果をもたらす。所望のセル配向は、セルも、特に、上カバー層の真下のエリアにおいて、パネルの機械的性質に好影響を与えるように、垂直にわずかに伸長する配向である。５未満のストランドでは、個々のストランドは、反応混合物が上限に達した後に外方に非常に強力に押しやられる。これによって、合流地帯においてセル配向は無秩序になり不都合なものになる。さらに、少なくとも５つのストランドでは、反応混合物が上限に達した後に材料のオーバーローリングを回避することがより容易い。

製造期間が長くなると材料の軌道に悪影響を与える可能性がある、ノズル開口部の出口側に形成可能なカラーがないように、ノズル開口部において滑らかな切り取り縁部を設けることは有利である。この点において、好ましくは、テーパ状の外側ノズル輪郭（９０度以上）を与えることは有利である。

提案された設計はまた、製作される製品の隅および縁部に確実に、反応混合物が正しく充填されるようにする。

カバー層上の反応混合物のジェットの衝突点は実質的に経路にあるべきであるため、とりわけ好ましくは、この点において、表面層上の全ての衝突点が搬送方向において、最長２００ｍｍにわたって、好ましくは、最長１００ｍｍにわたって延在する区画にあるようにする。連続的に移動するカバー層上のジェットの衝突点はよって、好ましくは、搬送方向において最長２００ｍｍの溝内にある。これによって、熟成分布は確実に良好になる。分配器の動作パラメータ（とりわけ、反応混合物の体積流量および圧力）およびこの幾何学的設計（とりわけ、分配器上の個々のノズルまたはノズル開口部の位置および位置合わせ）は、上述された手順を実施するために専門的に実行される。

分配器における反応混合物は、最長１５０ｍｍにわたって入口からノズル開口部に導かれることが好ましい。この設計は、分配器の壁における材料のケーキングが少なくなるという利点を有する。特に、高流速と組み合わせると、この悪影響はさらに低減される。この点において、とりわけ、ノズル開口部からの反応混合物の（平均）出口速度を１．５ｍ／ｓ〜５．０ｍ／ｓにすることが好ましい。上述された範囲は最適であることは証明されているが、これは、速度が遅すぎることは、ジェットが十分遠くまで達しない、または結果として、分配器を非常に高く位置付けなければならないことを意味するからである。しかしながら、速度が速すぎると加える時に噴霧が生じる。

さらに、分配器における反応混合物の（平均）滞留時間は最高０．１５秒であることを目的とすることが好ましい。このような短い滞留時間はとりわけ、分配器の壁におけるケーキングを防止するために反応システムにとって有利である。

特定点における混合の熟成は、反応混合物が、特定点に達するまで分配器の入口に進入してから経過した時間であると理解される。よって、搬送方向に直交する虚数平面における種々のストランドでの反応混合物の平均熟成は、最高で１秒互いからずれている。このような好適な熟成分布は、冷却時の成分の膨張をもたらす可能性がある、完成部品における内部応力を回避するために重要である。

搬送方向に対する横方向の反応混合物の全てのジェットは好ましくは、本質的に等しい距離でカバー層に当たる。とりわけ、隣接したジェットからの距離の２０％の許容差範囲は、反応混合物の全てのジェットに当てはまる。移送方向に対して横に連続的に移動する層上のジェットの衝突点について、ひいては、最高＋／−１０％の許容差で等距離である。このような均一な分布は、材料がカバー層に達した後に全てのストランドの均一な合体にとって重要である。その他の場合、完全な充填または良好な密度分布を達成することは困難であり得る。不均等な分布はさらにまた、その後、完成パネルのゆがみをもたらし得る、冷却時の内部応力を生じさせる可能性がある。

２つの横最外部のノズル開口部は好ましくは、共に平面を画定する２方向に反応混合物を排出することによって、２方向は９０度〜１８０度の角度で交差する。この点において、２つの外側のノズルから出てくるジェットの速度ベクトルは、前述の角度を含む、垂直に位置合わせした平面内にある。

本発明による体積流量の比表面積は、反応混合物と接触する表面と、分配器を通る反応混合物の体積流量の除算である。このような低比表面積はさらには、分配器の壁上のケーキングを防止するために反応システムにとって非常に有利である。

好ましくは、搬送方向に対して（水平および）横方向における分配器の幅は、製造される断熱パネルの幅の最高２５％、好ましくは、この幅の最高１５％である。

移動するカバー層において、分配器は好ましくは定置式に配置される。

製造される断熱パネルの幅は典型的には、およそ１，２００ｍｍであり、６００ｍｍ〜１，５００ｍｍの幅もさまざまな応用に対して提供可能である。

断熱パネルを製造するために反応混合物がカバー層に加えられる分配器（すなわち、分配要素）を概略的に示す斜視図 ノズル開口部のうちの１つへの図示される流路を有する分配器を通る区画を示す説明図 反応混合物のジェットが出てくる分配器の上面図 分配器の正面図 分配器の側面図

図面において、本発明の実施形態が示されている。
図１は、ポリウレタン反応混合物４の形態の断熱材３の層をカバー層２に加えることによって断熱パネル１（発泡複合要素としての断熱パネル）を製造するために使用される設置を概略的に示す。断熱パネル１は幅Ｂを有する。

ここで、カバー層２は、定置式分配器６より下に移動し、ここから、反応混合物４は、一定速度で搬送方向Ｆに排出される。

他の図による概要に見られるように、ポリウレタン反応混合物４は、いくつかのジェット１０の形態で分配器６から排出され、すなわち、反応混合物４は、分配器６におけるノズル開口部８を通って噴出されることで、図１に最も良く見られるように、自由ジェットが飛行放物線の形状をたどるようにカバー層２に達し、ここで、反応混合物４は、対応する数の衝突点１１においてカバー層２の上側９に接触する。

示される実施形態では、１１のジェット１０が設けられ、それによって、ジェット１０の数は、本発明によると、少なくとも５であり、７および９のジェット１０はまた、とりわけ効果的であることが証明されている。カバー層２上の反応混合物４の各ジェット１０の述べられた衝突点１１は、本質的に、Ｑで指定される、搬送方向Ｆに対して横に及ぶ経路１２上にあることも、極めて重要である。さらに、２つの横最外部の衝突点１１’および１１’’の距離ａ（図１を参照）を、幅Ｂの少なくとも７０％にする。

ジェット１０が本質的に経路１２に沿ってカバー層２に達するという事実は、上記の衝突点１１が、好ましくは、搬送方向Ｆにおいて最長１００ｍｍにわたって延在する区画１３内に位置する（図１を参照）ことを目的とするという事実によって特定される。

分配器６の幅Ｂ_V（図４を参照）、すなわち、搬送方向Ｆに水平かつ横方向Ｑにおけるこの伸張部（および、ひいてはまた、ノズル開口部８が設けられる分配器６の領域の幅）は、好ましくは、製造される断熱パネルの幅Ｂの最高２５％、とりわけ好ましくは、幅Ｂの最高１５％である。

個々のジェット１０は、方向Ｑにおいてできるだけ等距離でカバー層２の上側９に達するものとする。図１は、この目的で、上記の衝突点１１が、個々のジェット１０の等距離間隔に基づいて、許容差範囲Ｔ内に、好ましくは、隣接したジェット１０からの距離ｂの最高で２０％にあるものとすることを目的とする。

それゆえに、１１のジェット１０は、示される実施形態における分配器６から排出され、これは、水平方向に連続的に移動するカバー層２に達した後、１１のストランドの形態でより遠くに移送される。

分配器６の詳細は、他の図２〜図５において見つけることができる。

図２は、分配器を通る区画を示し、この区画は、厳密には、合計１１の流路７のうちの中央の流路を通って及ぶ。このことから、分配器６が、混合器（図示せず）から反応混合物４が供給される入口５を有することが分かる。反応混合物４はさらにまた、ノズル開口部８に達するように流路７に沿って搬送され、このノズル開口部８を通して、反応混合物４は説明されるようにジェット１０として噴出される。ケーキングを防止するために、流路７は最長で１５０ｍｍの長さであるのが好ましい。

図３による平面図は、２つの最外部のノズル開口部８’および８’’が、これらからの噴出方向が９０度〜１８０度の角度αを含むように配置される。描かれる経路は従って、２つの最外部のノズル８’および８’’の縦軸を指示する。

図にさらに示されるように、ノズル開口部８は、反応混合物４を搬送方向Ｆに、すなわち、カバー層２の移動と共に噴霧し、このカバー層２は、搬送方向Ｆにおいて定置式分配器６の下で一定速度で移動する。

個々のノズル開口部８の配置および配向に関する図３〜図５から分かるように、個々のノズル開口部またはノズルは、水平にかなり異なる角度で配置される。外側のノズル開口部は、水平にはるかに小さい角度で配置される。職人的な設計によって、衝突点１１を、所与の動作パラメータにおいて経路１２に沿って横方向Ｑに互いに隣り合うようにするという上述した目標を確実にする。

提案された設計によって、反応混合物４が非常に均質な層３としてカバー層２に最後に加えられることによって、製造される断熱パネルの品質は最適化可能であるように達成される。

１ 断熱パネル（発泡複合要素）
２ カバー層
３ 断熱材の層
４ 反応混合物
５ 分配器の入口
６ 分配器
７ 流路
８ ノズル開口部（ノズル）
８’ ノズル開口部（ノズル）
８’’ ノズル開口部（ノズル）
９ 上側
１０ ジェット
１１ 衝突点
１１’ 衝突点
１１’’ 衝突点
１２ 経路
１３ 区画（許容差範囲）
Ｂ 幅
Ｆ 搬送方向
Ｑ 搬送方向に対する横方向
Ｔ 許容差範囲
Ｂ_V 分配器の幅
ａ ２つの最外部の衝突点の間の距離
ｂ 隣接したジェットからの距離
α 角度

Claims (10)

1. 少なくとも１つのカバー層（２）と、前記カバー層（２）上に位置する断熱材の層（３）とを含み、好ましくは、間に前記断熱材の層（３）が位置する２つのカバー層（２）を含む、所定の幅（Ｂ）を有する断熱パネル（１）を製造する方法であって、
   前記断熱材は、反応混合物（４）の少なくとも２つの成分を計測し、前記成分を混合させて、これらを分配器（６）の入口（５）に供給することによって製造され、前記反応混合物（４）は、前記分配器（６）において流路（７）に沿っていくつかのノズル開口部（８）に案内され、かつ前記ノズル開口部（８）を介して排出され、前記反応混合物（４）は、前記分配器（６）に対して搬送方向（Ｆ）に移動する少なくとも１つの前記カバー層（２）の上側（９）に加えられ、
   前記反応混合物は少なくとも５つのノズル開口部（８）を介して排出され、
   前記反応混合物は自由ジェット（１０）においてそれぞれのノズル開口部（８）から前記カバー層（２）の前記上側（９）に加えられ、
   前記カバー層（２）上の反応混合物（４）の前記ジェット（１０）の衝突点（１１）は、実質的に、前記搬送方向（Ｆ）に横に（Ｑ）延在する経路（１２）上にあり、
   ２つの横最外部の前記衝突点（１１’、１１’’）の距離（ａ）は前記幅（Ｂ）の少なくとも７０％であり、
   前記ノズル開口部（８）から排出されるそれぞれのジェット（１０）における前記反応混合物（４）の熟成は、前記搬送方向（Ｆ）に垂直の平面を交差する時、最高０．５秒で前記ジェット（１０）全てにわたる算術平均値と異なっており、前記分配器（６）は、最高２．０ｃｍ²／（ｃｍ³／ｓ）（前記反応混合物（４）と接触する表面積と、前記分配器（６）を通る反応混合物（４）の体積流量の除算）である体積流量の比表面積を有する
   ことを特徴とする方法。
2. 前記カバー層（２）上の全ての衝突点（１１）は、前記搬送方向（Ｆ）において、最長２００ｍｍにわたって、好ましくは、最長１００ｍｍにわたって延在する区画（１３）にある
   請求項１に記載の方法。
3. 前記反応混合物は、前記分配器（６）において、最長１５０ｍｍにわたって前記入口（５）から前記ノズル開口部（８）に案内される
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ノズル開口部（８）からの前記反応混合物（４）の出口速度は１．５ｍ／ｓ〜５．０ｍ／ｓである
   請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 前記分配器（６）における前記反応混合物（４）の滞留時間は最高０．１５秒である
   請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記反応混合物（４）の全ての前記ジェット（１０）は、前記搬送方向（Ｆ）に対する横方向（Ｑ）において実質的に等しい距離で前記カバー層（２）に衝突する
   請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 隣接した前記ジェット（１０）からの距離（ｂ）の２０％の許容差範囲（Ｔ）は、前記反応混合物（４）の全てのジェット（１０）に当てはまる
   請求項６に記載の方法。
8. ２つの横最外部の前記ノズル開口部（８’、８’’）は、共に平面を画定する２方向に前記反応混合物（４）を排出し、前記２方向は９０度〜１８０度の角度（α）で交差する
   請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 前記搬送方向（Ｆ）に対して前記横方向（Ｑ）における前記分配器（６）の幅（Ｂ_V）は、製造される前記断熱パネル（１）の前記幅（Ｂ）の最高２５％、好ましくは、前記断熱パネル（１）の前記幅（Ｂ）の最高１５％である
   請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 前記分配器（６）は定常位置に配置され、前記カバー層（２）は移動している
    請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。

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