JP3717619B2

JP3717619B2 - サンドイッチパネルの製造方法

Info

Publication number: JP3717619B2
Application number: JP01092097A
Authority: JP
Inventors: 夏子岩本; 繁三輪
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JPH10202672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、硬質ポリウレタンフォームなどの合成樹脂発泡体を芯材とするサンドイッチパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、硬質ポリウレタンフォームを芯材に用いてサンドイッチパネルを製造するには、下側の面材供給装置より水平方向に搬送される下面材の上に高圧の２種の反応液を衝突混合させて得られる硬質ポリウレタンフォーム用原液を注入口を介して吐出し、ついでその上に上側の面材供給装置より上面材を搬送して供給し、これらを上下に対向し配置されたコンベア間に搬送し圧接しつつ発泡させて連続的に製造する方法が一般に採用されている。この方法においては、フォーム用原液を面材上に如何に均一に注入散布できるかによって製品の外観品質と物性が大きく左右されるので、注入の仕方はこれまでも種々の工夫がなされている。
【０００３】
図７および図９は、上記の方法において硬質ポリウレタンフォーム用原液Ｇを面材上に均一に注入散布するために一般的に採用されている工法を示したものである。このうち図７は個別に設けた３個のノズルａ₁、ａ₂、ａ₃を面材Ｓの幅方向に等間隔に配列してなる多点注入工法の例であり、図９は１個のノズルｂ₁を面材Ｓの幅方向に沿って反復横断させるトラバース工法の例である。なお、上記の各図に記載の矢印は面材Ｓの搬送方向を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のごとき多点注入工法は、形状の複雑な端部へフォームＦを充填するのに有効なものであるが、他面、各ノズルから吐出される原液Ｇが発泡過程で隣接する原液と接触し、その界面に図８に示すようなボイドｖを生じ易いという難点があった。また、トラバース工法は、広い範囲に原液が散布でき発泡ムラのない均一なフォームが得られる利点を有しているが、反復横断するノズルから吐出された原液の軌跡が所定の撒き幅に広がって面材表面を均一に覆うのに或る程度時間を要するので、図９に示すようなトラバースの切れ目ｗが生じ、上面材コーナー部分に図１０に示すようなフォームＦの未充填部ｙやノズルのトラバース跡が発生するという欠点があった。特に、サンドイッチパネルの端部には、通常、隣接するサンドイッチパネルとの接合を行うための凸型嵌合部と凹型嵌合部があり、これら面材の張り出し部やカール部の内部空間は極めて狭小であるからフォームの未充填部が生じ易い。このようなボイドや発泡ムラ或いは未充填部が生ずると、サンドイッチパネル表面に凹凸を生じて製品の外観を損なうだけでなく断熱性能など物性低下の原因となるので好ましくない。
【０００５】
また、従来からこれらの連続式製法に適用されている設備には、原液の撒き幅（トラバース工法では下面材の搬送方向の拡がりを、多点注入工法では同面材幅方向の拡がりを意味する）やトラバース幅、トラバース回数の選択に一定の限度があって、広幅の製品を製造したり、ラインスピードを上げて生産性の向上を図るなど従来にまさる高度な技術的要請に対しては十分対応できないというのが現状である。その対策の一つに設備の改善や原液の改良が考えられるが、設備を改善しようとすると多くの時間と多額の費用がかかり、また、原液組成を変更して充填性を向上しようとすると断熱性や強度など他の物性が変わるなど、いずれも容易にできることではなく、別途、より有効な解決策が強く望まれていた。
【０００６】
この発明は、上記のごとき従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、設備の大幅な改変や原液の変更を伴うことなく、広幅製品の製造やラインスピードのアップに有効に対応することが可能であり、かつ、ボイドやトラバース跡、或いは端部未充填部の発生がなく、外観、物性共にすぐれたサンドイッチパネルの製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題の解決のため鋭意研究を行った結果、面材上の中央部にトラバース可能なノズルを配置し、その外側の両端部域に固定式ノズルを配して両者を組合わせフォーム原液を面材上に同時に吐出するようにすると、これら２種のノズルをそれぞれ単独に使用していた従来工法に比べ原液を広く均一に散布できるので、品質と生産性が向上し、ボイドやトラバース跡、或いは端部未充填部分のないサンドイッチパネルが効率よく得られるという知見を得てこの発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、この発明のうち請求項１記載の発明は、下側の面材供給装置より水平方向に搬送される下面材の上に２種の反応液を混合して得られる合成樹脂発泡体原液を注入口より吐出し、ついでその上に上側の面材供給装置より上面材を搬送して供給し、これらを上下に対向し配置されたコンベア間に搬送し圧接しつつ発泡させて連続的にサンドイッチパネルを製造する方法において、上記注入口として下面材の搬送方向に対し直交する方向の両端部近傍と中央部の上方に配置された３個の分配ノズルを使用し、かつ該両端部近傍の分配ノズルを固定したまま前記中央部の分配ノズルをトラバースさせて、当該３個のノズルから同時に上記合成樹脂発泡体原液を下面材上に注入散布することを特徴とするサンドイッチパネルの製造方法を要旨とするものである。
【０００９】
両端の固定式分配ノズルは、下面材の端部領域の上方に配置されてトラバース法に基因する端部未充填部に原液を補充するものである。一方、中央のトラバース式分配ノズルは、従来の通り下面材の中央部上方に配置されてなり、トラバース幅も変更する必要はないが、固定式分配ノズルを併用することでトラバース幅を従来より狭くすることができる。この場合、トラバーススピードに変更がなければトラバース回数が大きくなるので、ラインスピードをアップしても原液を均一に散布でき、生産性の向上が図れるというものである。これを図１に基づいて説明すると、トラバース式ノズルＢより吐出された直後の原液Ｇは、未だ流動性を有するから流動してその撒き幅を拡大し、短時間後には面材の搬送方向に対し所定の拡がりＬ（mm) を持つようになる。一点鎖線がトラバースの軌跡を示し、その面材の搬送方向で前後平行に描かれた点線部分が原液の拡がりを示すものである。この時の拡がりＬ（mm）と、ラインスピードＰ（mm/min) およびトラバース回数Ｍ（回/min）との間には下式（１）で示す関係が求まる。
２Ｌ×Ｍ＝Ｐ …（１）
したがって、トラバース幅を狭くすることによりトラバース回数Ｍが大きくなれは、ラインスピードのアップが可能ということである。
【００１０】
また、前記のごとく、多点注入方式における固定式ノズルは端部へフォームを充填するのに有効であり、一方、トラバース式ノズルは広い範囲に均一に原液を散布することができる。したがって、この発明においては、上記の両工法の利点を兼ね備えることになる。ただ、両工法の利点を最も効果的に引き出すには、固定式ノズルと併用するトラバース式ノズルのトラバース幅を最適範囲に選定することが重要である。トラバース幅が決まれば両端部域に配置する固定式ノズルの位置も容易に定めうるからである。
【００１１】
そこで、請求項２記載の発明は、上記３個の分配ノズルのうち、中央部の分配ノズルを下面材の搬送方向と直交する幅方向寸法の７５〜８５％に相当する中央域で該下面材の幅方向中心線に対し左右対称にトラバースさせ、両端部近傍の２個の分配ノズルを幅方向両端部からそれぞれ上記中央域を除く左右両端部幅の１／２に相当する距離だけ幅方向中心線寄りに固定させて配置するようにした。
【００１２】
この製造方法によると、中央部の分配ノズルのトラバース幅が従来のトラバース法に比べて最大２５％減少し、しかも原液は端部を除く中央域の広い範囲に均一に散布され、かつ、固定式の分配ノズルにより形状の複雑な端部へもフォームを確実に充填できるので、発泡製品の品質と生産性をバランスよく向上させることが可能となる。
【００１３】
また、上面材と下面材の表面には、通常、幅方向の段差や凹凸模様が施され、また、その両端部は複雑な形状に折曲げられているので、これを用いて構成されるパネルの左右端部域は相互に異なる幅方向断面積を有し、また、端部を除く中央域の幅方向断面積も表面の凹凸形状により異なるものとなる。かかる場合には、前記３個のノズルから下面材上に吐出される原液量は、これら断面積の大小に応じて適宜調整されなければならない。
【００１４】
そこで、この発明のうち請求項３記載の発明は、２種の反応液を混合して得られる合成樹脂発泡体原液を、サンドイッチパネルの両端部域と中央域の幅方向断面積に比例した重量比で、前記両端部近傍の２個の分配ノズルと前記中央部の分配ノズルに分配し吐出することを特徴とする請求項１または２記載のサンドイッチパネルの製造方法を要旨とする。なお、前記２種の反応液の混合は、高圧衝突混合又は低圧攪拌混合のいずれであっても本発明を適用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明を実施するに際し使用する分配ノズルの配置と合成樹脂発泡体原液の散布状態を示す平面図、図２はその斜視図である。
【００１６】
図に示すごとく、３個の分配ノズルＡ、Ｂ、Ｃを矢印方向に搬送される下面材１２の幅方向直線上に配置する。そのうち２個の分配ノズルＡ、Ｃは、下面材１２の両端部近傍に設定された固定式ノズルであり、他の１個の分配ノズルＢは、上記２個の固定式ノズルＡ、Ｃ間に配置され、その間を所定のトラバーススピード（通常、１５ｍ／min 前後）で反復横断するよう設定されたトラバース式ノズルである。これら３個の分配ノズルＡ、Ｂ、Ｃには、例えば、図３−（Ａ）に平面図、同（Ｂ）にその正面図を示すように、高圧ミキシングヘッド２１から分配連結管２２およびこれに接続されたｎ本（図では１０本）のフレキシブルホース２４を介して合成樹脂発泡体原液が供給される。
【００１７】
分配連結管２２には、上記図３のように、ミキシングヘッド２１で混合して得られる合成樹脂発泡体原液をｎ等分するための貫通孔２３が設けられており、該貫通孔２３には，それぞれ同径のフレキシブルホース２４が結合されている。このうち２本のフレキシブルホースは固定式ノズルＡ、Ｃに、残り（ｎ−２本）のフレキシブルホースは先端を纏めてトラバース式ノズルＢに結合されている。このようにすると、固定式ノズルとトラバース式ノズルから吐出される原液の吐出圧を同じくすることができ、また、吐出量を比較的自由に調整できるという利点がある。
【００１８】
本実施の形態では、３個の分配ノズルに供給する合成樹脂発泡体原液は同一のミキシングヘッドで混合し分配供給しているが、これに限らず、２個のミキシングヘッドを用い、１個のミキシングヘッドからは固定式ノズルＡとＣに等分して供給し、他のミキシングヘッドからはトラバース式ノズルＢに所望量の原液を供給することも可能である。さらにまた、３個のノズルからの吐出量を全て変えたい場合には、３個のミキシングヘッドを並べて使用することもできる。このように個別のミキシングヘッドを並べて用いる場合にも、各ノズルの原液吐出圧は同じに設定し、ノズル径を変えることで吐出量を調整することが望ましい。
【００１９】
また、本実施の形態では、トラバース式ノズルＢのトラバース幅を製品幅の７５〜８５％の範囲、好ましくは８０％に減縮すると共に左右の固定式ノズルＡ、Ｃをトラバース幅を除く残余の幅方向両端部の１／２幅に相当する距離だけ中心線寄りに配置する。図１は、上記においてトラバース幅を８０％とし、固定式ノズルＡ、Ｃを両端部から幅方向寸法の５％に相当する距離だけ中心線ＣＬ寄りに配置した場合の原液Ｇの吐出と分散状態を示したものである。このように、本発明の方法によると、上面材とタッチングする以前の原液の分散状態が均一化できるので、従来法におけるボイドや未充填部分の発生など品質上の問題点が解消され、また同時に、トラバース幅を縮小することが可能となって生産性の向上が図れる。
【００２０】
また、その際、下面材上に散布される合成樹脂発泡体原液は、ミキシングヘッドから同じ圧力で３個のノズル（左右の固定式ノズルと中央部のトラバース式ノズル）に分配され、サンドイッチパネルの両端部域と中央域の幅方向断面積に比例した重量比で、各ノズルから吐出されるように設計されている。例えば、図６に示すような断面形状を有し、幅方向単位長当たりの断面積がいずれの箇所でもほぼ同一のサンドイッチパネルについては、固定式分配ノズルＡ、Ｃを配置した両端部域と分配ノズルＢがトラバースする中央域の幅方向断面積の比は１：１：８となっているので、左右２個のノズルＡ、Ｃと中央部のノズルＢから吐出圧一定の原液を重量比で１：１：８の割合で吐出する。こうすれば、吐出後上面材１１とタッチングするまでの時間帯における原液の分散状態が改良でき、その後の発泡が均一に進行してボイドや発泡ムラのないサンドイッチパネルが容易に得られる。また、端部の形状により左右の断面積が異なる場合には、原液吐出量はノズルＡとＣの口径を変えることで容易に対応できる。
【００２１】
トラバース式ノズルのトラバース回数は、ノズルのトラバース幅とトラバーススピードにより定まるものであるが、通常、下面材の幅１０００mm、ラインスピード１０ m／min の生産ラインでは１５回／分前後に設定されている。したがって、これらの条件を固定したまま単にラインスピードをアップしたり、面材幅を大きくして生産性を高めようとすると、トラバースに基因する端部原液の切れ目が増幅されて未充填部の発生頻度が拡大する。また、これに代えて、原液攪拌時の空気吹き込み量を多くしたり、スプレー状に吐出させて撒き幅を広げトラバースの切れ目を無くそうとすると、仕上り製品にボイドが入り易くなって好ましくない。
【００２２】
そこで、本発明においては、前記の通りトラバース式ノズルに固定式ノズルを併設してトラバース幅を縮小すると共に、端部未充填部の量に相当する原液量を補充するようにしたものであり、これによりトラバースに基因する原液の切れ目は完全に解消され、しかも、ラインスピード（上下面材の搬送速度）をアップして生産性の向上が図れるようになった。
【００２３】
本発明で用いられる上下面材の材質は何ら制限はなく、通常のサンドイッチパネルの表面材ないし裏面材として公知の硬質面材、軟質面材のいずれも使用可能能であるが、そのうち特に好ましい上下面材としては塗装亜鉛鋼板、塗装ガルバニウム鋼板、ガルバニウム鋼板、ステンレス鋼板などの各種金属板からなる面材を例示することができる。これらの上下面材は、通常、図５に示すように、両側部を折り曲げて所望の形状に型付けされ、また、その上下端部間にはプラスチック製側面材１３が配設される。本発明によれば、このような複雑な折り曲げ端部の隅々にまでフォーム原液を均一に充填することができる。
【００２４】
なお、この発明のサンドイッチパネルの製造方法は、硬質ポリウレタンフォームのみならず、２液を混合して発泡させる形式のポリイソシアヌレートフォームやフェノールフォームなど他の合成樹脂発泡体にも適用することが可能である。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の特徴をさらに詳細に説明する。
図４は、本発明に係るサンドイッチパネルの製造方法において使用される装置の一例並びにその工程を示したものである。
【００２６】
すなわち、下面材１２としての塗装亜鉛鋼板（厚み０．５mm×幅１２１９mm）を下側の面材供給装置２６より成型機１５を介して側部に所定の形状を付与しつつ水平方向に５．０ m／min の速度（ラインスピード）で連続的に搬送し、かつ同時に上面材１１としての塗装亜鉛鋼板（厚み０．５mm×幅１２１９mm）を上側の面材供給装置２５より成型機１４を介して表面と側部に所定の形状を付与しつつ上記下面材１２に対向させて同じ速度で搬送し、ダブルコンベア１７、１８の入り口手前２．５m の位置に配置された３個の分配ノズルＡ、Ｂ、Ｃ（図１〜４参照、これらの分配ノズルは注入発泡室２０内に収容されている）から下面材１２上に硬質ポリウレタンフォーム用原液Ｇを注入し、ついで、ラインの左右に配設した側面材供給装置２７より側面材１３を上下面材の両端部間に供給しつつダブルコンベア１７、１８間に搬送して圧接しながら発泡成形し、しかる後、カッター装置室１９内で所望の長さに切断して、目的とするサンドイッチパネル１０（厚さ６０mm×幅１１５８mm×長さ５０００mm）を得た。
【００２７】
図１は、上記の工程において使用された２個の固定式分配ノズルＡ、Ｃと１個のトラバース式分配ノズルＢの配置を示す平面図であり、２個の固定式分配ノズルＡ、Ｃは下面材１２の両端部から５０mm幅方向内側に配設されており、トラバース式ノズルＢは幅方向寸法の８０％に相当する中央域（下面材の中心線から左右に４００mmづつ計８００mm幅）を１８回／min の往復回数でトラバースするよう設定されている。また、この場合下面材上に吐出される原液の吐出量は、固定式ノズルＡとＣから各１．５kg／min 、トラバース式ノズルＢから１２kg／min に設定された。
【００２８】
図６は、この実施例において得られたサンドイッチパネル１０の横断面を示したものであり、上面材１１と下面材１２および左右の側面材１３、１３とで形成される空間に硬質ポリウレタンフォームＦが充填されている。このサンドイッチパネルの両端には凸型嵌合部２８と凹型嵌合部２９が形成されており、硬質ポリウレタンフォームＦは、側面材１３の抜け止め片３０と上下面材の端縁カール部３１とで形成される狭い係合部にも充填されている。さらに、凹型嵌合部２９の上下の張り出し部３２の狭小な内部空間にも硬質ポリウレタンフォームＦが充填されている。このように無差別に選定し試験された全ての断面について、面材とフォームとの間にボイドの発生はなく、また、幅方向両端部の隅々までフォームが均一に充填されていることが確認された。
【００２９】
つぎに、比較例として、図９に示す従来型トラバース工法を用いて上記と同じ形状、寸法のサンドイッチパネルを製造した。但し、この場合の稼働条件は、ラインスピード４．０ m／min 、トラバース幅１０００mm、トラバース回数１５回／min 、吐出量１２kg／min に設定されている。これらの数値は、下面材１２上の単位面積当たりの原液吐出量を上記実施例と同じになるよう調整した場合の工程条件を意味している。
【００３０】
この比較例のサンドイッチパネルの発泡状態は比較的均一でボイドの発生は認められなかったが、幅方向両端部に対するフォームの充填性はラインスピードを遅くしているにも拘らず尚不完全で、一部に未充填部分が確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によると、フォーム原液の注入口を両端部の固定式ノズルと中央部のトラバース式ノズルに分割し、これら３個のノズルから原液を同時に吐出するようにしたから、端部に発生していたトラバースの切れ目跡がなくなり、端部形状の複雑なパネルについても端部未充填のない製品が確実に得られるようになった。
【００３２】
また，トラバース幅の縮小に伴いトラバース回数が大きく設定されるから、ラインスビードを上げることが可能となり、それだけ生産性が向上する。さらに、この発明によると、固定式ノズルによりトラバースの切れ目に原液を補足注入できるから、従来の設備ではその対応が困難であった幅広の製品の製造が容易となった。
【００３３】
さらにまた、この発明を実施するに当っては、原液組成を変更することなく、しかも従来型トラバース工法設備に固定式ノズルを併設するだけで上記のごとき作用効果が達成できるので、低コストで経済的メリットの極めて高い製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る２ケの固定式分配ノズルと１ケのトラバース式分配ノズルの配置並びにフォーム原液の散布状態を示す平面図
【図２】同じくその斜視図
【図３】この発明に使用される分配ノズルと高圧ミキシングヘッドとの連結状態を示すもので、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図
【図４】この発明に係るサンドイッチパネルの製造方法において使用される装置並びにその工程を示す斜視図
【図５】上面材、下面材および側面材の形状の一例を示す断面図
【図６】この発明の製造方法で製造されたサンドイッチパネルの一例を示す断面図
【図７】従来の多点注入工法の一例を示す斜視図
【図８】同じく多点注入工法により得られたサンドイッチパネルの断面図
【図９】従来のトラバース式工法の一例を示す斜視図
【図１０】同じくトラバース工法により得られたサンドイッチパネルの断面図
【符号の説明】
１０サンドイッチパネル
１２下面材
Ａ固定式分配ノズル
Ｂトラバース式分配ノズル
Ｃ固定式分配ノズル

Claims

下側の面材供給装置より水平方向に搬送される下面材の上に２種の反応液を混合して得られる合成樹脂発泡体原液を注入口より吐出し、ついでその上に上側の面材供給装置より上面材を搬送して供給し、これらを上下に対向し配置されたコンベア間に搬送し圧接しつつ発泡させて連続的にサンドイッチパネルを製造する方法において、上記注入口として下面材の搬送方向に対し直交する方向の両端部近傍と中央部の上方に配置された３個の分配ノズルを使用し、かつ該両端部近傍の分配ノズルを固定したまま前記中央部の分配ノズルをトラバースさせて、当該３個のノズルから同時に上記合成樹脂発泡体原液を下面材上に注入散布することを特徴とするサンドイッチパネルの製造方法。
前記３個の分配ノズルのうち、中央部の分配ノズルを下面材の搬送方向と直交する幅方向寸法の７５〜８５％に相当する中央域で該下面材の幅方向中心線に対し左右対称にトラバースさせ、両端部近傍の２個の分配ノズルを幅方向両端部からそれぞれ上記中央域を除く左右両端部幅の１／２に相当する距離だけ幅方向中心線寄りに固定させて配置することを特徴とする請求項１記載のサンドイッチパネルの製造方法。
２種の反応液を混合して得られる合成樹脂発泡体原液を、サンドイッチパネルの両端部域と中央域の幅方向断面積に比例した重量比で、前記両端部近傍の２個の分配ノズルと前記中央部の分配ノズルに分配し吐出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のサンドイッチパネルの製造方法。